[发明专利]基于路口点和路段的变电站作业机器人路径规划及导航定位方法

摘要

本发明公开了一种基于路口点和路段的变电站作业机器人路径规划及导航定位方法，主要包括：机器人自身位置与姿态检测、构建变电站环境地图、地图数据优、机器人定位、路网构造、局部路径规划、全局路径规划、机器人自主导航及路径中断与障碍处理。本发明采用主动蒙特卡罗粒子滤波定位算法和模板匹配算法相结合的定位算法和基于路口点与路段的多层路网算法，能够实现机器人在不同速度要求下的快速定位并能快速处理大量巡检任务需求下的全局路径优化。本发明适应性强，可在不同形状的道路上让机器人完成指定的巡检任务，能对道路上的障碍物进行有效的检测和选择性地绕行，整个过程不需要人工干预。

主权项

基于路口点和路段的变电站作业机器人路径规划及导航定位方法，其特征在于按以下步骤进行：S1、机器人自身位置与姿态检测：机器人通过激光雷达、惯性测量单元和里程计感知自身在环境中的位置和姿态；S2、构建变电站环境地图：控制机器人在变电站中沿着道路移动，让激光雷达能扫描到所有需要进行巡检的区域，然后利用扫描到的激光雷达数据和惯性测量单元数据构建出与变电站环境匹配的地图数据；S3、地图数据优化：通过上述步骤S2构建出的变电站环境地图存在一些扭曲和杂乱的区域，这些数据不利于后续的机器人定位处理，因此需要对地图数据进行相应的处理，消除地图的孤立点并调整扭曲变形的区域；S4、机器人定位：包括初步定位和精确定位，初步定位：使用主动蒙特卡罗粒子滤波定位算法对机器人进行初步定位；精确定位：在初步定位的基础上，再通过模板匹配的方法实现高精度的定位；S5、路网构造：通过对导航路线的分层描述，优化任务路径的计算，提升机器人巡检效率的同时延长机器人的运行时间；S6、局部路径规划：通过Dijkstra算法或者A*算法计算出机器人到给定的巡检点之间的最短路径；S7、全局路径规划：机器人在执行导航任务时，需要对所有的巡检点进行计算，求出一条经过所有的巡检位置而且路径最短的路线；S8、机器人自主导航：包括指定位置点自主导航、指定巡检点自主导航和多巡检点自主导航；指定位置点自主导航：给出任一位置点，机器人计算出到达此位置点的路径，然后沿着该路径向目标位姿点移动；指定巡检点自主导航：给出任一巡检点，机器人计算出到达此巡检点的路径，然后沿着该路径向目标巡检点移动；多巡检点自主导航：给出所有待巡检的巡检点集合，机器人计算出经过所有巡检点的路径，然后沿着该路径依次停靠所有的巡检点；S9、路径中断与障碍处理。