[发明专利]一种基于激光雷达的变电站巡检机器人避障方法

权利要求书

1.一种基于激光雷达的变电站巡检机器人的避障方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)机器人通过自身的定位系统明确自身的具体位置及机器人航向，激光雷达对周边环境进行扫描；

(2)使用的环境地图为二维矩阵，为实际变电站的布尔矩阵，在变电站内有设备的位标定为布尔真；

(3)机器人当前位置坐标与其航向角以及映射后的激光雷达数据合成，完成激光层的构建，确定单帧数据变电站内的小区域云点地图；

(4)此时判定二维矩阵是否为真，若为真则说明在变电站相应位置有变电站自身设备，若不为真则说明该位置为障碍物，将其坐标作为索引在新的二维矩阵中，将相应的元素置真；

(5)将使机器人当前周边的导航数据层作为避障的辅助信息，若机器人规划行驶线路经过导航数据层置真的对应矩阵，机器人将重新规划路径并使用最短路径算法，避开障碍物。

2.如权利要求1所述的避障方法，其特征是：所述步骤(2)中，使用的环境地图为二维矩阵，为实际变电站的布尔矩阵，即变电站长h和宽w对应二维矩阵的M[w][h]，在变电站内有设备的位标定为布尔真，在变电(a,b)位置有变电站设备即标定M[a][b]为真，即完成了变电站数据层的构建。

3.如权利要求1所述的避障方法，其特征是：所述步骤(3)中，单帧数据变电站内的小区域云点地图为：

上式中，X_n，y_n为第n个激光雷达距离数据映射在直角坐标系中的坐标；d_n为第n个激光雷达数据距变电站物体的距离；ω为激光雷达扫描时的起始角度；n为激光雷达距离信息的序号，即每一帧激光数据共有n个距离信息；θ为激光雷达角度分辨率，α为机器人航向角,X_L和Y_L为机器人当前位置的环境坐标。

4.如权利要求1所述的避障方法，其特征是：所述步骤(4)中，此时判定M[Xn][Yn]是否为真，若为真则说明在变电站(Xn，Yn)位置为变电站自身设备，若不为真则说明该位置为障碍物，并将其坐标作为索引在新的二维矩阵O[w][h]中将O[Xn][Yn]置真，通过此方法判定一帧完整的激光数据即完成了机器人当前周边的导航数据层中障碍物的数据收集。

5.一种如权利要求1所述的避障方法的避障系统，其特征是：包括激光雷达、工控机和驱动器，其中，变电站巡检机器人上设置激光雷达，对周边环境进行扫描，获得机器人本体对周边物体的距离信息，将其传输给工控机，工控机将采集到的距离信息与已知环境地图作对比，得出障碍物所在位置，产生驱动信号，发送给驱动器，驱动器驱动机器人行走机构改变行走路线进行避障。

6.如权利要求5所述的避障系统，其特征是：所述激光雷达使用LAN与工控机通讯。

7.如权利要求5所述的避障系统，其特征是：所述工控机与驱动器与工控机采用RS232接口连接。