巡檢機(jī)器人的調(diào)研報(bào)告

1、關(guān)于巡檢機(jī)器人的調(diào)研報(bào)告院（系部）自動(dòng)化工程學(xué)院專業(yè)名稱：電機(jī)與電器學(xué)生姓名：楊雪瑩導(dǎo) 師：薛 陽(yáng)2013年12月目錄目 錄II.1巡檢機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r12巡檢機(jī)器人的應(yīng)用3高壓線路巡檢機(jī)器人3機(jī)器人仿真4巡檢機(jī)器人越障 5變電站巡檢機(jī)器人7校園巡邏機(jī)器人93總結(jié)12參考文獻(xiàn)131巡檢機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r目前巡檢機(jī)器人已在多個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用，它的智能化推動(dòng)著它在應(yīng)用領(lǐng)域的市 場(chǎng)前景將是越來(lái)越廣，尤其是在電力行業(yè)。它在多種場(chǎng)合發(fā)揮著作用，如變電站， 高壓線路中等等。2013年12月9號(hào)中山供電局經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的試運(yùn)行，該局將“智能巡檢機(jī) 器人”正式投入到500千伏桂山巡維中心使用，開(kāi)創(chuàng)南方電網(wǎng)公司首例無(wú)軌

2、化設(shè) 備巡視工作。傳統(tǒng)的機(jī)器人需要鋪設(shè)類似于火車(chē)軌道那樣的磁軌，機(jī)器人就只能 沿著磁軌作運(yùn)動(dòng)。而最新投入使用的機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了無(wú)軌化運(yùn)作，不需要鋪設(shè)任何 軌道，也無(wú)需進(jìn)行任何基建工程，機(jī)器人就可以直接在日常的路面上運(yùn)作，既省 下基建施工的時(shí)間，又節(jié)約了投入成本。憑靠機(jī)器人配備的四驅(qū)越野底盤(pán)，還可 以爬上30度的陡坡。該機(jī)器人上配備了激光掃描設(shè)備，可將站內(nèi)的設(shè)備位置，道 路掃描為地圖，我們?cè)诤笈_(tái)為它規(guī)劃好巡視路徑后，它就可以按照指示去工作了。機(jī)器人巡線最大的優(yōu)點(diǎn)則是，無(wú)論白天黑夜還是刮風(fēng)下雨，它都可以在沒(méi)有 人看管的情況下能自動(dòng)自覺(jué)并出色完成一般日常巡視所包含的工作內(nèi)容。這樣一 來(lái)，機(jī)器人不但減輕了

3、工作量，而且在遇到嚴(yán)重故障或者惡劣天氣時(shí)，它還可以 降低工作人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。智能機(jī)器人還具有自動(dòng)續(xù)航功能，當(dāng)蓄電池電量低于設(shè)定值時(shí)，它將自動(dòng)駛 入存放室進(jìn)行充電。據(jù)悉，中山供電局通過(guò)對(duì)智能巡檢機(jī)器人進(jìn)行了三個(gè)月的試 用，已經(jīng)收到不錯(cuò)的成效。此次正式投入使用，在南方電網(wǎng)公司尚屬首例。2013年11月11日上午，在國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局與世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織舉辦的第十 五屆中國(guó)專利獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)大會(huì)上，由國(guó)網(wǎng)山東電力科學(xué)研究院申報(bào)的外觀專利“變電 站巡檢機(jī)器人”榮獲外觀專利金獎(jiǎng)，成為 5個(gè)金獎(jiǎng)之一。這是國(guó)家電網(wǎng)公司歷史 上獲得的第一個(gè)中國(guó)外觀專利金獎(jiǎng)，也是中國(guó)電力行業(yè)惟一當(dāng)選的金獎(jiǎng)。變電站巡檢機(jī)器人能夠全天候全方位全

4、自主對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行無(wú)人值守巡檢 從而代替繁重的變電站設(shè)備人工巡檢，提高了變電站巡檢的自動(dòng)化、智能化水平, 確保了智能電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。該變電站巡檢機(jī)器人產(chǎn)品外殼采用無(wú)污染、抗沖擊、高絕緣的ABSW脂材料，具有較好的環(huán)保性和安全性；產(chǎn)品外觀采用了 “仿人”化創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，整體顏色 融合變電站“環(huán)境”因素，同時(shí)配以紅色的機(jī)器人頸部繞圈與多色的告警指示燈 點(diǎn)綴，使得整體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約而富有活力。該產(chǎn)品控制系統(tǒng)具有過(guò)流過(guò)壓充放電保護(hù)、 待機(jī)低功耗、遠(yuǎn)程喚醒等功能，具有較好的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性。變電站智能巡檢機(jī) 器人的專利群，包括10項(xiàng)核心發(fā)明專利，33項(xiàng)外圍專利。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)投用的57臺(tái)變電站巡檢機(jī)器人。傳

5、統(tǒng)的變電站值班員進(jìn)行人 工巡檢，受人員的生理、心理素質(zhì)、責(zé)任心、外部工作環(huán)境、技能技術(shù)水平等影 響較大，存在漏巡，缺陷漏發(fā)現(xiàn)的可能性，并存在較大的巡視過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)，巡視效 率低下。貴州省凱里供電局研制的變電站智能巡檢機(jī)器人，根據(jù)操作人員在基站 的任務(wù)操作或預(yù)先設(shè)定任務(wù)，操作人員只需通過(guò)后臺(tái)基站計(jì)算機(jī)收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、 圖像等信息，即可完成變電站的設(shè)備巡視工作，從而代替人工巡檢。圖1智能機(jī)器人在巡檢變電站2巡檢機(jī)器人的應(yīng)用當(dāng)前，機(jī)器人在電力系統(tǒng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，其中用于無(wú)人值守變電 站設(shè)備巡檢機(jī)器人對(duì)高壓設(shè)備檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)之一是給機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)提 供連續(xù)、實(shí)時(shí)、精確的位置、航向等導(dǎo)航信息，

6、使其沿預(yù)定的路徑行駛并完成檢 測(cè)任務(wù)。機(jī)器人有多種導(dǎo)航方式，這些導(dǎo)航方式各有其特點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用 環(huán)境，其中GPS/DR&合導(dǎo)航系統(tǒng)是一種較為成熟的導(dǎo)航方法， 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于陸 地車(chē)輛（裝甲戰(zhàn)車(chē)、軌道列車(chē)等）組合導(dǎo)航系統(tǒng)中。高壓線路巡檢機(jī)器人高壓輸電線路是電力傳輸?shù)闹饕緩?，?duì)輸電線路定期巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消 除隱患，預(yù)防重大事故，對(duì)電力系統(tǒng)有重要意義。傳統(tǒng)巡檢方法主要有人工目測(cè) 法和直升機(jī)航測(cè)法。人工巡線費(fèi)用低廉但效率低，復(fù)巡周期長(zhǎng)，且由于地理環(huán)境 因素存在巡檢盲區(qū)，巡檢數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率也不高；直升機(jī)航巡效率較高，但存在飛行 安全隱患且費(fèi)用極其昂貴。針對(duì)這些缺陷，高壓巡線機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。

7、機(jī)器人巡 線具有近距離、高精度特點(diǎn)，不存在巡檢盲區(qū)，巡檢費(fèi)用相對(duì)于直升機(jī)低廉很多， 因此已成為特種機(jī)器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。從20世紀(jì)80年代末開(kāi)始，日本、美國(guó)、加拿大等國(guó)在巡線機(jī)器人領(lǐng)域的研 究先后展開(kāi)。1988年，東京電力公司的Jun Sawada等人研制了光纖復(fù)合架空地線巡線移動(dòng)機(jī)器人。該機(jī)器人可以借助導(dǎo)軌越塔，但總重達(dá)100kg,并且不能爬30度以上斜坡，所以無(wú)法廣泛應(yīng)用。1999年，美國(guó)TRC公司研制了一臺(tái)懸臂自治 巡線機(jī)器人原型。但這種機(jī)器人仍然無(wú)法攀爬 30度以上斜坡。2000年，加拿大 魁北克水電研究院的Montambault等人研制了一臺(tái)HQ LineROVer遙控小車(chē)。這 種遙控

8、小車(chē)非常輕便，但沒(méi)有越障能力，只能在兩塔之間工作。 1991年，HisatoKobayashi等設(shè)計(jì)了一種具有防震構(gòu)造的自治分散控制機(jī)器人。1998年Jaydev PS. Peungsungwa1Desai等人給出了一種光纖架空地線機(jī)器人設(shè)計(jì)，之后泰國(guó)的等也設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用紅外探測(cè)技術(shù)、具有視覺(jué)導(dǎo)航能力的巡線機(jī)器人。但這些巡 線機(jī)器人都存在功耗過(guò)高或只能跨越特定類型障礙等種種問(wèn)題。國(guó)內(nèi)巡線機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)90年代末。2002年，武漢大學(xué)吳功平等 研制成功具有沿220kV單分裂導(dǎo)線全程線路行駛和作業(yè)的巡檢機(jī)器人樣機(jī)，并在 機(jī)器人機(jī)構(gòu)、電能在線補(bǔ)給、機(jī)器人局部自治和系統(tǒng)與技術(shù)集成等關(guān)鍵技術(shù)上

9、取 得了實(shí)質(zhì)性突破。2006年，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所研制出的超高壓輸電線 路巡檢機(jī)器人在東遼二線上成功完成了沿線行走，但沒(méi)有越障能力。翌年，沈陽(yáng) 自動(dòng)化研究所的王魯單等完成了巡線機(jī)器人越障控制研究，實(shí)現(xiàn)了巡線機(jī)器人沿 線行走及跨越障礙的功能。綜合來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)外對(duì)于高壓巡線機(jī)器人的研究大多處于實(shí)驗(yàn)階段，但巡線機(jī) 器人由于其控制簡(jiǎn)單，成本適中，自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，正在向?qū)嵱没杆侔l(fā)展， 是巡線技術(shù)的總體發(fā)展方向。利用仿真技術(shù)建立機(jī)器人虛擬樣機(jī)模型，對(duì)機(jī)器人 進(jìn)行動(dòng)力分析、運(yùn)動(dòng)分析等，有助于提高機(jī)器人本體設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。機(jī)器人仿真合肥供電公司肥西公司針對(duì)高壓輸電線路巡檢工作，闡述了一種巡線機(jī)器

10、人 作業(yè)方案。根據(jù)該方案，利用三維動(dòng)畫(huà)軟件3DSMAX建立了該機(jī)器人的虛擬模型， 并對(duì)巡線機(jī)器人越障動(dòng)作重點(diǎn)進(jìn)行了可視化仿真，模擬機(jī)器人爬行及越障的實(shí)際 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過(guò)模擬和分析，驗(yàn)證了機(jī)器人設(shè)計(jì)方案的合理性。仿真技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人，國(guó)內(nèi)從80年代后期才開(kāi)始這一方面的研究工作。清 華大學(xué)、浙江大學(xué)、沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所及上海交通大學(xué)等做了起步工作，取得了 一定成果。南京理工大學(xué)于1994年用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)ROBGSSROLOPS統(tǒng)，逐漸形 成了較完善的機(jī)器人仿真系統(tǒng)。劉又午教授等人針對(duì)由底座、大臂、小臂和 3個(gè) 腕關(guān)節(jié)構(gòu)成，且每個(gè)關(guān)節(jié)皆為圓柱較接，只有 1個(gè)分支，共計(jì)6個(gè)自由度的典型 機(jī)器人多體系統(tǒng)，對(duì)

11、程序進(jìn)行了簡(jiǎn)化，開(kāi)發(fā)出工業(yè)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析專用程序。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)周一鳴教授等引入 GMCADS號(hào)體系，建立了機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而 采用哈密爾頓正則方程進(jìn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析，開(kāi)發(fā)了 GMCADS義機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助 設(shè)計(jì)系統(tǒng)。但是，國(guó)內(nèi)的軟件都只停留在實(shí)驗(yàn)室中， 離軟件商品化還有很大距離。機(jī)器人計(jì)算機(jī)仿真具有以下意義：(1)對(duì)設(shè)計(jì)思想進(jìn)行開(kāi)發(fā)初期的驗(yàn)證和評(píng)價(jià)，包括對(duì)各種方案的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng) 力學(xué)特性進(jìn)行評(píng)估；(2)為機(jī)器人的精確控制建立動(dòng)力學(xué)模型并提供參考依據(jù)；(3)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行產(chǎn)品最終設(shè)計(jì)上的性能檢查，包括機(jī)器人能否按計(jì)劃完成 目標(biāo)，同時(shí)評(píng)價(jià)其運(yùn)行狀況；(4)產(chǎn)品最終性能跟蹤、故障預(yù)測(cè)、診斷等需要有效的

12、仿真模型輔助。圖機(jī)器人越障動(dòng)畫(huà)(部分動(dòng)作)巡檢機(jī)器人越障上海大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院根據(jù) 500kV超高壓架空輸電線路的結(jié)構(gòu)及障 礙特點(diǎn)，設(shè)計(jì)多傳感器、多驅(qū)動(dòng)器巡檢機(jī)器人越障控制方案，提出采用多傳感器 二次定位方法實(shí)現(xiàn)巡檢機(jī)器人越障時(shí)的空間定位。闡述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和越障原理， 通過(guò)線下模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，不斷測(cè)試生成合理的知識(shí)庫(kù)，實(shí)際越障時(shí)根據(jù)實(shí)測(cè)信號(hào)自動(dòng)調(diào)用知識(shí)庫(kù)完成自主越障動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：傳感器工作可靠，知識(shí)庫(kù)和 空間定位方法設(shè)計(jì)合理，巡檢機(jī)器人能高效、快速、高精度地完成巡檢及越障任 務(wù)。機(jī)器人自主跨越架空線上的障礙物是巡檢機(jī)器人研究中的關(guān)鍵內(nèi)容。作者針 對(duì)巡檢機(jī)器人越障軌跡的要求，完成對(duì)控制系

13、統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)及優(yōu)化；根據(jù)機(jī)器人 的工作環(huán)境和作業(yè)內(nèi)容，通過(guò)人機(jī)交互界面，在模擬環(huán)境中摸索出所需要的翻越 各種障礙物的動(dòng)作組合，完成知識(shí)庫(kù)的建立和修改；分析巡檢機(jī)器人跨越障礙原 理，針對(duì)越障過(guò)程中手臂上線時(shí)空間定位這一難點(diǎn)，提出采用多傳感器二次定位 的方法，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省手臂上線時(shí)間，提高空間定位的準(zhǔn)確性。在這篇文章中，機(jī)器人的控制系統(tǒng)實(shí)行分級(jí)控制，即遠(yuǎn)程管理主機(jī)控制系統(tǒng) 和機(jī)器人本體控制系統(tǒng)，機(jī)器人本體控制系統(tǒng)包括機(jī)器人本體主控機(jī)和執(zhí)行層。 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖所示。遠(yuǎn)程管理控制系統(tǒng)無(wú)然通信設(shè)備<1=0遠(yuǎn)程管理主機(jī)機(jī)器人本體控制無(wú)線通信翱電池?zé)o線通信設(shè)備執(zhí)行層制控制驅(qū)動(dòng)器I件電機(jī)I電源轉(zhuǎn)

14、換模塊RS232 WCAN通信蠅=>嵌入式計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器I弋I圖像采集卡可見(jiàn)光紅外線攝像儀攝像儀控制驅(qū)1動(dòng)器1180溫濕度傳感器電機(jī)ii控制驅(qū) 動(dòng)器6修|水平傳感至 妗|光電傳感器圖控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所機(jī)器人學(xué)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)科學(xué)院研究生院聯(lián) 合分析出了一種改進(jìn)的超高壓輸電線路巡檢機(jī)器人越障方法。文章中介紹了一種 新型的超高壓輸電線路巡檢機(jī)器人，闡述了分階段的控制策略。主要針對(duì)越障的 工程實(shí)際問(wèn)題，從理論上分析了越障階段的難點(diǎn)：質(zhì)心調(diào)節(jié)，輸電線的辨識(shí)與定 位問(wèn)題。進(jìn)行了仿真和試驗(yàn)，驗(yàn)證了控制策略和理論分析的正確性。越障是巡檢機(jī)器人典型的工程實(shí)際問(wèn)題，也是巡檢機(jī)器人研究

15、的關(guān)鍵之一。 輪臂復(fù)合機(jī)構(gòu)能夠提供伸縮和旋轉(zhuǎn)配合，使得機(jī)器人具有跨越障礙的能力。分階 段控制策略分解了越障的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，降低了編程難度。根據(jù)工程實(shí)際，詳細(xì)分析 了越障階段的難點(diǎn)：質(zhì)心調(diào)節(jié)、辨識(shí)和定位問(wèn)題。根據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的實(shí)際情況，進(jìn) 行了實(shí)驗(yàn)算例的參數(shù)分析和越障運(yùn)動(dòng)過(guò)程的仿真，驗(yàn)證了控制策略和理論分析的 正確性。在初步的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中，遇到由于慣性造成的機(jī)器人旋轉(zhuǎn)角度過(guò)大、多次重 復(fù)辨識(shí)定位才能正確上線等問(wèn)題，解決方法還在研究中。圖越障流程仿真變電站巡檢機(jī)器人隨著科技進(jìn)步和電力體制改革的不斷發(fā)展，以“信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、 互動(dòng)化”為特征的智能電網(wǎng)建設(shè)逐漸深入。為保證變電站設(shè)備的安全可靠運(yùn)行， 更

16、好更快地推進(jìn)變電站無(wú)人值守進(jìn)程，變電站巡檢機(jī)器人部分替代人工巡檢已經(jīng) 成為一種趨勢(shì)。傳統(tǒng)的變電站巡視主要是通過(guò)人工方式，綜合運(yùn)用感官以及一些配套的檢測(cè)儀器對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行以簡(jiǎn)單定性判斷為主的檢查，該方式存在勞動(dòng)強(qiáng) 度大，檢測(cè)質(zhì)量分散，主觀因素多，巡檢不到位難以監(jiān)控，巡檢結(jié)果數(shù)字化不便 等缺陷，不符合智能電網(wǎng)的發(fā)展方向。變電站巡檢機(jī)器人集成最新的機(jī)電一體化 和信息化技術(shù)，采用自主或遙控方式，部分替代人對(duì)變電站室外設(shè)備進(jìn)行可見(jiàn)光、 紅外、聲音等檢測(cè)，對(duì)巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和趨勢(shì)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的事故 隱患和故障先兆，如：異物、損傷、發(fā)熱和漏油等。巡檢機(jī)器人為提高變電站的 數(shù)字化程度和全方位監(jiān)控的自

17、動(dòng)化水平，確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。山東魯能智能技術(shù)有限公司和浙江省電力公司嘉興電力局，共同研究了變電 站巡檢機(jī)器人檢測(cè)及控制系統(tǒng)，并發(fā)表了論文。文章針對(duì)全天候、強(qiáng)電磁等復(fù)雜 背景下，要求變電站巡檢機(jī)器人適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、控制靈活及檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確 等因素，介紹一種抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)用化程度高、完全自主運(yùn)行，能夠滿足變電 站設(shè)備巡檢要求的機(jī)器人檢測(cè)及控制系統(tǒng)，主要包括導(dǎo)航定位及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、 電源管理系統(tǒng)、云臺(tái)控制系統(tǒng)、圖像及聲音檢測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)及控制系統(tǒng)是機(jī)器人 的重要組成部分，為巡檢機(jī)器人長(zhǎng)期自主運(yùn)行提供了有力支持。1）導(dǎo)航定位及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)變電站巡檢機(jī)器人導(dǎo)航定位原理如圖所示，機(jī)器人

18、采用磁導(dǎo)航，由安裝于機(jī) 器人前部的磁傳感器組檢測(cè)機(jī)器人相對(duì)于磁軌跡的偏移，從而引導(dǎo)機(jī)器人沿預(yù)定 路線運(yùn)行。其主要優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)引原理簡(jiǎn)單而可靠，導(dǎo)航定位精度高并且重復(fù)性好， 抗干擾能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是磁軌跡鋪設(shè)工作量大，地面處理工作量大，路徑靈活性差。 機(jī)器人依靠RFID標(biāo)簽定位，定位精度較高，可達(dá)厘米級(jí)。-一磁軌道一巡檢路徑。RHD標(biāo)簽設(shè)善區(qū)設(shè)備區(qū)圖導(dǎo)航定位原理示意圖2)云臺(tái)控制系統(tǒng)變電站巡檢機(jī)器人按照規(guī)劃路線運(yùn)行至檢測(cè)點(diǎn)后，調(diào)用云臺(tái)的預(yù)置位功能， 云臺(tái)帶動(dòng)可見(jiàn)光攝像機(jī)、紅外熱像儀等檢測(cè)設(shè)備對(duì)準(zhǔn)待檢電力設(shè)備。云臺(tái)性能直 接影響可見(jiàn)光、紅外圖像質(zhì)量。本文對(duì)云臺(tái)本體采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊堅(jiān)固， 齒輪間隙小

19、于。具有IP67防護(hù)等級(jí)。云臺(tái)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包含直流伺服電機(jī)、 角度 傳感器、硬件限位和云臺(tái)控制板，它們分別負(fù)責(zé)云臺(tái)水平和垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)、 位置反饋、行程保護(hù)和系統(tǒng)控制。校園巡邏機(jī)器人巡檢機(jī)器人作為服務(wù)機(jī)器人的一種，是隨著近年來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，超級(jí)商 場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、會(huì)展中心及物流倉(cāng)庫(kù)等大型人流、物流場(chǎng)所規(guī)模和數(shù)量不斷擴(kuò) 大，保安自動(dòng)化需求日趨迫切這一環(huán)境下而催生的一種新型機(jī)器人。采用巡檢機(jī) 器人進(jìn)行定時(shí)、定點(diǎn)監(jiān)控巡邏或不間斷流動(dòng)巡邏將是解決當(dāng)前情況的一種可行方 案。巡邏機(jī)器人是一個(gè)集環(huán)境感知、路線規(guī)劃、動(dòng)態(tài)決策、行為控制以及報(bào)警裝 置于一體的多功能綜合系統(tǒng)。將機(jī)器人用于保安工作，具有廣闊的應(yīng)

20、用前景，近 年來(lái)已受到國(guó)內(nèi)外的重視，成為服務(wù)機(jī)器人的一個(gè)新研究方向。山東大學(xué)的一名研究生在2013年5月發(fā)表的碩士論文中提到了校園巡邏機(jī)器 人定位與避障技術(shù)研究。文章針對(duì)校園環(huán)境下移動(dòng)機(jī)器人的定位與避障技術(shù)展開(kāi) 研究，并取得了一定成果，具體研究?jī)?nèi)容如下：(1)針對(duì)校園環(huán)境范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，結(jié)合RFID傳感器信息傳遞功能， 提出一種大范圍拓?fù)洵h(huán)境學(xué)習(xí)與建模新方法。根據(jù)校園環(huán)境上下文信息需求，設(shè) 計(jì)RFID標(biāo)簽格式，指導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行環(huán)境學(xué)習(xí)，且以標(biāo)簽的分布代表環(huán)境整體結(jié)構(gòu)， 由標(biāo)簽內(nèi)容傳遞導(dǎo)航任務(wù)，由此構(gòu)建環(huán)境模型。(2)針對(duì)激光數(shù)據(jù)存在噪聲干擾的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種動(dòng)態(tài)自適應(yīng)中值濾波方 法，利用

21、激光數(shù)據(jù)時(shí)間和空間上的相關(guān)性，剔除噪聲干擾，平滑激光數(shù)據(jù)。(3)根據(jù)校園道路特點(diǎn)，采用激光傳感器利用路沿高度區(qū)分路面區(qū)域，完成機(jī) 器人定位，并針對(duì)單一傳感器無(wú)法可靠定位的問(wèn)題，提出了基于擴(kuò)展卡爾曼濾波 的激光與慣導(dǎo)模塊角度信息融合方法，大大提高了機(jī)器人直道定位的精度和可靠 性。在路口區(qū)域，使用 RFID激光、慣導(dǎo)模塊與里程計(jì)相互配合，彌補(bǔ)缺陷，保 證了路口區(qū)域機(jī)器人的定位精度。(4)為保障機(jī)器人安全巡邏，在總結(jié)常用避障策略的基礎(chǔ)上，提出一種新的角 度勢(shì)場(chǎng)法，將機(jī)器人所處環(huán)境的勢(shì)場(chǎng)力轉(zhuǎn)化到角度信息上，通過(guò)綜合分析各角度 的可通行性，得出機(jī)器人最佳方向選擇。同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)障礙檢測(cè)方法的不足，采 用傾斜向下安裝的激光檢測(cè)一個(gè)傾斜面，兼顧機(jī)器人前方與激光位置下方區(qū)域， 獲得更好的檢測(cè)效果。一附小“H , ! f ICONQ J 仁府*比|* ktc| I »圖機(jī)器人發(fā)現(xiàn)障礙圖機(jī)器人選擇通行方向* ,甘視覺(jué)作為機(jī)器人定位的常用方法，能夠提供豐富、準(zhǔn)確的環(huán)境信息，且設(shè)備價(jià)格低廉，易于安裝使用，因此，視覺(jué)定位一直是機(jī)器人定位問(wèn)題研究的熱點(diǎn)。視覺(jué)定位通過(guò)分析采集的圖像，從中提取出能夠提供定位信息的人工地標(biāo)或自然 地標(biāo)信息，從而完成對(duì)機(jī)器人的定位。邱波等通過(guò)視覺(jué)檢測(cè)導(dǎo)航線及定位路標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在變電站的無(wú)人巡檢。Saeedi等人提