[发明专利]一种多悬垂管道探伤移动机器人的建图与定位系统及方法

说明书

本发明公开了一种多悬垂管道探伤移动机器人的建图与定位系统及方法，涉及移动机器人定位与建图技术领域，包括上位机、无线路由与小车运动平台，小车运动平台设置为三层，第一层包括车架、麦克纳姆轮、控制器与显示器，麦克纳姆轮设置在车架的底部，控制器设置在车架的顶端，显示器与控制器连接，麦克纳姆轮通过驱动器与控制器连接；第二层包括信息处理平台与电池组，电池组与信息处理平台连接，信息处理平台与控制器通信连接，电池组设置在车架的顶端，信息处理平台设置在电池组的顶端，第三层包括相机与激光雷达，相机、激光雷达均设置在信息处理平台的顶端；相机、激光雷达分别与信息处理平台通信连接。

技术领域

本发明涉及移动机器人定位与建图技术领域，具体为一种多悬垂管道探伤移动机器人的建图与定位系统及方法。

背景技术

随着制造工艺水平的提高以及嵌入式系统快速发展机器人软硬件得到飞速提高，近年来人工智能的发展使得智能机器人的研究与应用也越来越活跃。在一些需要大量简单重复劳动或者危险不适合人进行操作的工作已经被各种智能水平较低的机器人所取代。智能机器人的发展水平也成为衡量一个国家科技实力的重要标准。利用GPS以及高精度惯导以及多线高精度激光雷达与里程计的多传感器融合定位建图的方案在自动驾驶定位中非常广泛的应用。但是其存在着成本过高以及需要较强的计算能力不适合在小型化的移动探伤作业机器人上进行部署的问题。而在移动作业机器人中常采用导轨以及标志物如二维码配合一些低成本的传感器进行定位与建图，这种方式需要事先布置各种标志物较为繁琐且标志物二维码易磨损以及精度较低等不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多悬垂管道探伤移动机器人的建图与定位系统及方法，针对多悬垂管道环境中探伤作业移动机器人的定位于建图，提出一种软硬件系统设计方法，该方法利用环境的特点采用相机以及低成本2D激光雷达进行定位与建图可以得到较高精度移动性实时性以及较低成本的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

包括上位机、无线路由与小车运动平台，所述小车运动平台设置为三层，第一层包括车架、麦克纳姆轮、控制器与显示器，所述麦克纳姆轮设置在所述车架的底部，所述控制器设置在所述车架的顶端，所述显示器与所述控制器连接，所述麦克纳姆轮通过驱动器与所述控制器连接；第二层包括信息处理平台与电池组，所述电池组与所述信息处理平台连接，所述电池组设置在所述车架的顶端，所述信息处理平台设置在所述电池组的顶端，所述上位机与所述无线路由通信连接，所述无线路由与所述信息处理平台通信连接，所述信息处理平台与所述控制器通信连接，第三层包括相机与激光雷达，所述相机、激光雷达均设置在所述信息处理平台的顶端；所述相机、激光雷达分别与所述信息处理平台通信连接。

优选的，所述控制器为stm32嵌入式单片机控制器，信息处理平台为高性能jetson嵌入式处理平台，激光雷达为低成本2D激光雷达，相机为小体积，低功耗高清网络相机。

一种多悬垂管道探伤移动机器人的建图与定位方法，包括以下步骤：

步骤1，将小车运动平台放置在管道正下方的位置，通过进行圆心检测算法获取管道投影在图像坐标下的位置；

步骤2，将小车以固定的较小编码器值进行移动，我们再计算移动后管道圆心在图像坐标系下的移动像素距离以及小车实际运行的距离以标定在小距离下像素距离、小车实际运动距离、编码器数值之间的关系；

步骤3，在进行2D激光雷达定位后，根据计算的管道圆心在图像坐标系下坐标与之前在正下方保存的坐标计算小车运动的方向以及距离，最后根据稳定时计算的管道圆心坐标评估最后进行定位移动的误差。