[发明专利]一种巡线机器人视觉导航巡检和避障方法

说明书

本发明公开了一种巡线机器人视觉导航巡检和避障方法，包括导航系统和避障系统，所述导航系统包括机器人主体、安装在所述机器人主体两侧的主摄像头、路线规划模块、视野调整模块，所述避障系统包括障碍识别模块、路线修正模块、视野补偿模块；所述避障系统的工作方法包括以下步骤：S1障碍识别；S2障碍物位置判别；S3视野补偿；S4路线修正；本发明中给出了巡线机器人在进行视觉导航过程中的一种避障方法，能有效进行避障防止碰撞发生，并同时减少视觉导航过程中因为障碍物出现的图像偏差损失，提升导航的准确率和安全性。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种巡线机器人视觉导航巡检和避障方法。

背景技术

巡线机器人是以移动机器人作为载体，以可见光摄像机、红外热成像仪、其它检测仪器作为载荷系统，以机器视觉-电磁场-GPS-GIS的多场信息融合作为机器人自主移动与自主巡检的导航系统，以嵌入式计算机作为控制系统的软硬件开发平台；具有障碍物检测识别与定位、自主作业规划、自主越障、对输电线路及其线走廊自主巡检、巡检图像和数据的机器人本体自动存储与远程无线传输、地面远程无线监控与遥控、电能在线实时补给、后台巡检作业管理与分析诊断等功能。

巡线机器人在进行视觉导航的过程中，为了保持视野采纳的宽度和广度，不仅是需要避障，还需要做到提前反应进行避障。现有技术中，在导航过程中进行避障是较为成熟的技术，但是如何做到预测式避障，在避障时机良好的同时保证视野不受避障过程影响，是现有技术中仍在被不断提出的问题。因为现有的巡线机器人在视觉导航的过程中，其视野要求基本是360°，而避障会使视野发生变化，规定路线的巡线机器人视觉导航，提前避障会错过部分视野内容，晚避障可能会造成避障不及时。在现有的视觉导航技术中，均采用提前避障的方式（改变路线完成提前避障，之后再重新规划路线修正回去），这种避障方式一是需要修正路线，二是其提前的程度会导致路线导航的视野发生变化，这部分视野内容发生改变，可能会产生与预期不符合的导航效果，因此是难以弥补的。如何实现时机正好和易弥补的视觉导航效果，是现有巡线机器人待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种巡线机器人视觉导航巡检和避障方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种巡线机器人视觉导航巡检和避障方法，包括导航系统和避障系统，所述导航系统包括机器人主体、安装在所述机器人主体两侧的主摄像头、路线规划模块、视野调整模块，所述避障系统包括障碍识别模块、路线修正模块、视野补偿模块；所述避障系统的工作方法包括以下步骤：S1障碍识别；在机器人主体正常运行在设定路线的基础上，判断副摄像头是否收集到障碍物的图像；S2障碍物位置判别；根据对障碍物的位置进行判断，得到障碍物与机器人本体的距离，并得出按照正常的设定路线运行是否会与障碍物发生碰撞的结论；S3视野补偿；根据障碍物位置判断碰撞的时间、主摄像头的旋转角度，计算出机器人本体在改变路线时，障碍物不处于主摄像头的镜头范围内且机器人本体行进在修正路线上的时候，错失的部分视野以已经进入了主摄像头的摄像区域，根据条件限制给出路线修正转折的交点集合；S4路线修正；在会出现碰撞的情况下，参考视野补偿模块修正转折的交点集合，修正模块工作，对设定路线进行修正，得到修正路线，控制机器人本体按照修正路线进行工作。

优选的，主摄像头和副摄像头的镜头角度分别为120°和60°，两个主摄像头和两个副摄像头的采像范围组成全景360°；机器人本体在设定路线上可进行自由转向；在修正路线上，主摄像头的偏转角度为90°。

优选的，主摄像头和副摄像头均包括有从内向外呈扇形分布的主摄像区、近景区和远景区；副摄像头的主摄像区径长小于主摄像头主摄像区径长，副摄像头的近景区径长大于主摄像头的近景区径长，主摄像头的远景区径长等于副摄像头的远景区径长。