多模自动巡检扫描机器人在模块化建筑工业生产场景中的应用

利用传感器技术的集成,巡检机器人在工厂环境中展现出杰出效能。凭借三维激光扫描技术,机器人能迅速获取工厂内部或项目现场的三维数据,精确掌握设备布局、材料堆放及工人操作状况。此外,图像处理技术的应用进一步提升了机器人的感知能力,使其能准确识别各种异常情况,如人员违规、设备故障和安全风险,从而实现对工厂生产和项目现场的智能化巡查与监管。进一步介绍了自动巡检机器人在工厂生产和项目现场中如何充分发挥其在数据智能采集与管理方面的显著优势。通过应用多模自动巡检机器人,模块化建筑制造领域的数字化管理与智能安全监管得以迈向新的发展阶段。

基于激光雷达的牧场巡检机器人定位与建图算法设计

针对牧场巡检机器人定位精度和鲁棒性低、建图精度和稳定性差的问题,提出一种基于激光雷达测距和测绘技术与改进LOAM-SLAM算法的LOM-SLAM算法。LOM-SLAM算法在LOAM-SLAM算法的基础上将SLAM分解为运动估计和地图构建两个过程,利用激光雷达的高精度测距和测绘技术,实现同时进行机器人的定位和地图构建,从而提高定位与建图的精度,提高鲁棒性和稳定性。将LOM-SLAM搭载在麦轮结构的巡检机器人上进行试验验证。结果表明:在位姿估计试验中,LOM-SLAM算法的绝对轨迹误差(ATE)和相对位姿误差(RPE)的RMSE值分别仅为7.28 m和2.23 m,均低于对比算法。在定位与建图试验中,当巡检机器人分别以0.2 m/s、0.5 m/s、1 m/s的速度运动时,LOM-SLAM的定位误差分别为0.12 m、1 m、1.2 m,具有更好的定位精度和稳健性。

综采工作面三维防爆巡检机器人设计及试验

设计了一种应用于煤矿综采工作面上的防爆型巡检机器人,该机器人搭载激光雷达、惯导、车载计算机等设备。采用四驱结构,并且具有激光slam技术执行同步建图及定位功能,做到建图及定位的有机结合,并且该建图是实时的,可以用于监控。由于激光雷达的测量精度与光照无关,这对于综采工作面环境特别有优势,可以弥补视频监控在弱光条件下显示效果差、无光条件下无法使用等缺点。通过工业性试验,验证了该四驱型巡检机器人的可靠性及通过性。通过提取激光点云的特征可以求出煤壁与顶板的交线,为采煤机自动截煤提供技术支撑。

室内巡检机器人的定位方法

针对巡检机器人在室内环境进行巡检任务时无法准确到达指定位置的问题,提出一种基于激光雷达和里程计的分区域定位方法。当机器人工作在定位精度要求不高的非目标区域时,采用激光雷达加里程计的定位算法进行导航;而当机器人进入包含指定位置的目标区域时,则利用搭载在机器人上的激光测距传感器和已知位置的地标来推算机器人的当前位姿,并根据机器人的当前误差进行位姿矫正,实现机器人在目标位置的精确定位。实验结果表明:该定位方法的位置误差<2 cm,偏转角误差<1°,满足巡检机器人的定位精度要求,具备可行性和实际价值。

融合A^(*)和TEB算法的巡检机器人路径规划研究

针对激光雷达智能巡检机器人在复杂环境下静态障碍物路径规划复杂,动态障碍物躲避效果不佳等问题,提出一种路径规划融合算法以提高机器人避障效果。采用Karto-SLAM进行激光SLAM建图,将A^(*)算法与TEB算法有效融合完成机器人的全局路径规划与局部路径规划。仿真实验与实测表明,通过Karto算法所建地图的平均误差约为1.259%,A^(*)与TEB的融合算法在完成单一A^(*)算法最优路径生成的同时还具备良好的避障功能,有效避障率达到90%以上,满足巡检机器人移动避障等要求。

基于四足机器人的三维激光扫描技术在既有房屋检测中的应用研究

针对既有房屋在条件受限区域进行现场检测存在的问题,提出基于四足机器人的三维激光扫描技术,可有效结合四足机器人灵巧、机动、负载能力强等优点和三维激光扫描仪精度高、速度快、可大幅度节约时间和成本等优点。在张园大客堂文物勘察项目上对该技术进行了应用,取得较高的检测精度,验证了该技术在房屋检测中的适用性。研究结果表明,基于四足机器人的三维激光扫描技术具有作业安全、效率高、精度高的特点,可应用于既有房屋检测领域。

四履带式巡检机器人行走机构的分析及仿真

针对巡检机器人工作环境较为复杂,对一种四履带双摇臂式巡检机器人行走机构进行研究。从运动学角度,通过建立机器人在攀爬台阶以及跨越沟壑两种越障过程中的参数坐标系,分析其质心变化,来描述机器人行走机构的越障能力。通过Solidworks进行三维建模;并通过Matlab建立三维随机路面模型;然后导入Adams中,完成机器人行走机构攀爬台阶及跨越沟壑的仿真实验。对仿真结果进行分析,机器人行走机构能够攀爬200mm高的台阶以及跨越500mm宽的沟壑,并能够得到机器人翻越台阶及跨越沟壑时驱动轮的速度及加速度。通过虚拟仿真和样机调试,可以得到机器人在障碍物路面具有较好的适应性和越障能力,为危险特殊路况环境中的巡检工作带来很大的实际应用价值和推广空间。

面向环形管道的电力巡检机器人设计与环境建图

在大型水电站中,离相封闭母线(isolated phase enclosed bus,IPB)只能通过预防性试验对设备状态进行检查,难以目视外观检查。为解决这种密闭狭小空间的环形管道的巡检困难问题,提出一种可在水平、竖直段上行走的轮式攀爬机器人。首先,对攀爬机器人移动和附着方式进行对比分析,根据实际工况,选用轮式推力附着方式并基于该方式对机器人整体结构进行力学分析;通过搭建的模拟IPB管道内的运动实验。结果表明:巡检机器人满足水电站内IPB管道的检修需求且具有良好的适应性;设计基于柱坐标的点云配准方法,解决了管道内无法正确建图的问题,且计算时间优于激光雷达里程计建图(lidar odometry and mapping,LOAM)及迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法,拓展了激光雷达点云建图的应用范围。

地面三维激光扫描仪角度测量检校方法研究

使用地面三维激光扫描仪时,由于速度太快、使用寿命长等原因,其精确度会降低,故需检查地面三维激光扫描仪是否精确。在分析地面三维激光扫描技术原理及误差来源的基础上,针对Leica C10高精度地面三维激光扫描仪测角误差过程设计了检校实验,以Leica TS30高精度全站仪测量数据为参照,得到该仪器的水平角和竖直角测量误差。

基于多源感知的智能巡检机器人系统设计

为了提高智能巡检机器人巡检效果,保障电力系统稳定运行,设计基于多源感知的智能巡检机器人系统。依据多源感知原理设计,系统的硬件单元包括传感器选型单元、控制器选型单元及其边缘设备通信单元;软件模块包括多传感器模型构建模块、多传感器获取特征融合模块与巡检机器人导航控制模块。通过设计与开发,实现了智能巡检机器人系统的运行。实验数据表明,应用所设计系统获得的巡检机器人响应时延更短,巡检机器人导航距离、角度偏差数据较小,充分证实了所设计系统提高了巡检机器人巡检效果,具有较好的应用性能,能够保障电力系统稳定运行。

基于激光导航路径识别的电力巡检智能机器人设计

针对传统人工进行电力巡检过程中存在人力物力的耗费、主观误判的情况,结合激光导航高效定位和导航、精确测量和检测、安全避障等优势,提出一种基于激光导航路径识别的电力巡检智能机器人。首先对电力巡检机器人进行硬件设计和软件设计,然后结合导航算法确定最优路径并实现实时导航。实验结果表明Dijkstra算法能够得到贴近真实值的表现,使得机器人的路径规划更准确。

基于三维点云处理的辅助作业机器人位姿控制方法

煤矿井下辅助作业机器人位姿控制是提高机器人作业效率和质量的重要手段,目前控制效果不佳,机器人控制误差较大,因此本文提出基于三维点云处理的煤矿井下辅助作业机器人位姿控制方法。对煤矿井下进行三维激光扫描,获取井下三维点云数据,进行三维点云处理,搭建井下空间三维场景模型,提供识别障碍物和作业目标,确定机器人位姿调控量,基于三维点云处理对煤矿井下辅助作业机器人进行位姿控制。试验证明,当采用本文方法时,机器人避障效果较好,位置跟踪误差较低,机器人作业位置与目标位置误差仅为0.1 m,可以对煤矿井下辅助作业机器人位姿进行精准控制。

变电站智能巡检机器人激光导航系统研究

针对现有变电站智能巡检机器人导航定位方式的不足,将激光定位技术应用于巡检机器人导航,设计了巡检机器人激光导航原型系统,并在室外环境下对其进行了实验测试,实验结果表明,巡检机器人运行平稳,具有较高的导航控制精度。另外,文中详细论述了巡检机器人激光导航系统实现过程中所涉及的激光定位及导航控制原理,并给出了导航系统的硬件组成结构和软件执行流程。

基于激光定位的变电站智能巡检机器人导航系统设计

导航和定位是变电站智能巡检机器人完全自主运行的关键,针对巡检机器人现有导航定位方式的不足,将激光定位技术应用于巡检机器人导航,设计了巡检机器人激光导航系统,详细介绍了系统的软硬件结构及实现方法,并在室外环境下对导航系统进行了实验测试;实验结果表明,巡检机器人运行平稳,具有较高的导航控制精度;实验中机器人的运行轨迹重合度较好,直线运行时运动轨迹与路径横向垂直偏差在±15mm以内,航向偏差可控制在±1.5°左右。

电力线路巡检飞行机器人三维轨迹生成方法

在马尔可夫模型的基础上,研究了一种电力线路巡检飞行机器人的轨迹生成方法.结合电力线路巡检飞行机器人控制的基本标准并利用三维空间的高度分层,提出了一种基于状态聚类方法的分层马尔可夫决策过程模型.在飞行机器人原有轨迹上,得到一种符合其动力学约束的飞行轨迹.最后,利用电力线巡检飞行机器人仿真实验工具,把该方法策略应用于其中,验证了其有效性和正确性.

一种顾及随机误差的地面三维激光扫描仪自检校方法

系统误差作为点云数据中的非随机项,使得扫描结果具有累积作用,对结果质量的影响尤为显著。因此,提出一种地面三维激光扫描仪系统误差自检校方法,该方法同时考虑了系统误差和随机误差对扫描结果的影响。在随机模型方面,基于测角和测距精度对观测值进行加权,并利用方差分量估计理论实现不同类型观测值的后验估计。仿真实验和实测数据验证表明,该方法能有效提高未知参数的解算精度,且经过系统误差和随机误差改正后,可获得更接近真实值的目标坐标,相较于常规自检校方法具有更高的准确性和精度。

采摘机器人定位导航系统设计—基于机载三维激光成像电力巡线

采摘机器人作为一种典型的农业机器人,一直未得到普及,其主要受限于果实空间分布的不规律性,以及存在视觉定位及采摘方式等技术难题。为此,将机载三维激光成像电力巡线技术引入到采摘机器人的定位导航系统的设计过程中,通过果实的圆形检测和三维重构来确定果实的质心坐标,以提高采摘机器人导航视觉的精度和效率。为了验证方案的可行性,对果实图像采集和处理的准确性进行了测试,结果表明:视觉导航系统可以成功得到标准的圆形图像,通过三维重构后,质心坐标的计算结果和测量结果基本吻合,且对果实的成功识别率较高,从而验证了方案的可靠性。

基于ROS的变电站室内巡检机器人的研究与设计

为了解决变电站室内人工巡检方式效率低、人工成本高、巡检精度低等问题,更好地促进数字化、智能化电网的发展,本文设计了一套适用于变电站室内巡检作业的机器人系统,该机器人系统包含巡检机器人终端、巡检专网、数据库、远程管理终端四部分,同时对机器人室内定位算法进行了研究,设计了机器人硬件结构,开发了机器人的控制系统,并对机器人的定位准确性、可靠性、安全性进行了模拟仿真实验和现场运行实验。实验结果显示:本文设计的巡检机器人可以很好地适应变电站室内环境,并且该机器人可以实现精确的定位与导航,对变电站室内设备运行情况进行精确巡检与故障预警,满足变电站室内巡检作业要求。最后对本次研究工作进行了总结,并提出了下一步研究计划。

采用三维激光扫描法检定装有加液管铁路罐车容积试验

采用三维激光扫描法检定铁路罐车容积时,罐车内加液管的遮挡会影响扫描质量及罐体内表面三维立体结构的准确复现。针对这些问题,根据GQ80铁路罐车的设计特点,在激光发射点与模拟加液管之间多距离情况下进行铁路罐车罐体三维激光扫描试验,试验方案涵盖目前装有加液管所有类型铁路罐车,为推广使用三维激光扫描法检定装有加液管铁路罐车容积提供试验数据。

焦炉室巡检机器人系统设计研究

针对焦炉室现场工作环境恶劣、生产工艺复杂、生产装置大型化、密集化、生产过程紧密耦合、危险性高等问题,本文设计了一种智能巡检管理系统,该系统采用视频图像识别、RFID (射频识别技术)、无线AP (无线接入点)等技术,结合AI智能分析实现巡线智能化、精细化管理。首先根据焦炉室巡检需求,制定了机器人巡检管理系统框架,设计了巡检机器人系统,巡检专用服务器及巡检管理系统软件等模块,其次从功能出发,介绍了机器人巡检管理系统、三维可视化系统、综合运维管理平台三个功能的具体组成,最后研究了焦炉室巡检机器人系统的创新点及巡检优势。