[发明专利]一种轨道式巡检机器人定位装置及编码定位方法

权利要求书

1.一种轨道式巡检机器人定位装置，其特征在于，包括：

传感器模块，包括双光电传感器和里程计，通过光电传感器的光电探测器识别激光发射器发射穿过管廊轨道中定位孔的光束，采用脉宽比值编码确定轨道式巡检机器人本体在轨道上的相对位置信息，将获取的信息传递至组合导航解算模块；

组合导航解算模块，用于对传感器的数据进行解算，数据融合，解算后的导航数据传输至外部控制中心；

电源模块，为机器人本体提供电源供电；

传感器模块、组合导航解算模块设于机器人本体中，通过控制中心控制机器人本体在管廊轨道中行进，通过传感器模块获取管廊轨道中定位孔信息，通过组合导航解算模块解算，控制中心确定机器人本体在管廊中的位置。

2.根据权利要求1所述的一种轨道式巡检机器人定位装置，其特征在于，所述机器人本体上设有行走轮、传感器模块、电源模块和组合导航解算模块，传感器模块包括双光电传感器和里程计，里程计设在行走轮上，行走轮挂在管廊轨道上；管廊轨道上设有定位孔，双光电传感器中双激光发射器和双光电探测器分别设于机器人本体底座上，并位于管廊轨道两侧行走轮之间，组合导航解算模块设于机器人本体中。

3.根据权利要求1所述的一种轨道式巡检机器人定位装置，其特征在于，所述双激光发射器在轨道一侧，双光电探测器在轨道另一侧，用于识别轨道上的定位孔。

4.根据权利要求1所述的一种轨道式巡检机器人定位装置，其特征在于，所述组合导航解算模块，包括DSP核心电路、存储器和串口通信模块，双光电传感器分别通过cap1口和cap2口与DSP核心电路连接；里程计通过CAP与DSP核心电路连接；DSP核心电路通过串口连接外电路。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述装置的轨道式巡检机器人定位导航方法，其特征在于，包括：采用脉宽比值编码方式：

通过双激光发射器和双光电探测器与轨道上的两个半径不同的定位孔，机器人本体行走过程中，双激光发射器发出的光线穿过对应的定位孔，双光电探测器接收光线并形成脉冲信号，根据定位孔半径不同，形成的脉冲宽度不同，两个脉冲宽度比值和预先标定好的位置对应，以确定对应的绝对位置。

6.根据权利要求5所述的轨道式巡检机器人定位导航方法，其特征在于，机器人本体运行过程中，双光电探测器划过不同大小的定位孔，两个光电探测器上形成不同宽度的脉冲，两个脉冲宽度和打孔半径满足如下比例关系：

d/D＝r/R (1.1)

式中，r为轨道上半部分的开孔半径，d为光电探测器经过上半部分开孔探测到光线所输出的脉冲信号宽度，R为轨道下半部分的开孔半径，D为光电探测器经过下半部分开孔探测到光线所输出的脉冲信号宽度；

控制上下两个定位孔的打孔半径，可生成不同的比值参数Q₀、Q₁、Q₂...Q_n，标定时，将该比值参数和孔位所在管廊位置坐标一一对应，作为绝对位置点的位置编码；

当机器人本体运动到定位孔孔位点，探测到两个脉冲信号并计算出比值后，根据比值查找到对应的绝对位置坐标。

7.一种基于权利要求1-4任一项所述装置的轨道式巡检机器人定位导航方法，其特征在于，包括：采用相似度法方式计算最佳匹配位置：

在只有一个激光发射器或光电探测器生效情况下，采用固定编码对打孔孔位间距进行编码，确定两两孔位间距唯一，第一次标定时存储孔位间距固定编码序列，机器人本体实际运动时采集定位孔间隔与存储定位孔间隔进行匹配，采用相似度法计算最佳匹配位置，确定机器人本体最终绝对运动位置。