[发明专利]一种管道裂纹检测机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种管道裂纹检测机器人的控制方法，利用一种管道裂纹检测机器人，该管道裂纹检测机器人结构是，包括透明的球形外壳(1)；外壳(1)内设置有两侧带轮子(2)的移动平台(3)；移动平台(3)上设置有开关(4)，开关(4)与电源(5)电性连接；电源(5)分别与电机(6)、控制器(8)、微处理器(10)电性连接；控制器(8)与电机(6)电性连接；控制器(8)与微处理器(10)双向连接，微处理器(10)与摄像头(9)双向连接，且微处理器(10)与物联网云平台OneNET通信连接，物联网云平台OneNET与移动终端(11)通信连接；控制器(8)与加速度传感器(7)双向连接；电机(6)的输出轴与轮子(2)的中心轴固接；还包括分别与移动平台(3)固接的前部牛眼轮(12)及尾部牛眼轮(13)；前部牛眼轮(12)及尾部牛眼轮(13)对称设置，且前部牛眼轮(12)、尾部牛眼轮(13)均不接触外壳(1)；所述轮子(2)外侧呈半球形，且轮子(2)外侧与外壳(1)内壁接触；所述加速度传感器(7)采用ADXL34三轴加速度计；所述控制器(8)采用微型电脑主机Raspberry Pi 3B；所述移动终端(11)为手机；所述微处理器(10)由stm32f103单片机和GPRS通信模块构成，

其特征在于，本方法采用上述的管道裂纹检测机器人，按照以下步骤实施：

步骤1：以中国移动物联网云平台OneNET作为第三方介质，先将机器人连接到网络，再使用EDP协议和自定义鉴权信息接入到OneNET设备云，最后通过手机APP登录OneNET；

步骤2：操控机器人在管道内移动并使其保持平稳；同时，通过360°全景摄像头实时采集管道内壁图像数据；

操控机器人移动的具体过程为：手机APP通过物联网云平台OneNET发送前进函数、后退函数、转向函数或停止函数指令至微处理器(10)，微处理器(10)将指令发送至控制器(8)，控制器(8)控制电机(6)转动从而带动轮子(2)进行相应动作；

保持机器人平稳的具体过程为：加速度传感器(7)实时反馈机器人角度位姿数据至控制器(8)，即加速度传感器(7)输出移动平台(3)绕x、y、z轴方向旋转角度Pitch、Yaw、Roll至控制器(8)；手机APP发送调姿函数至控制器(8)，控制器(8)调整电机(6)的转速和转向进而改变移动平台(3)的位姿，保持机器人平稳；其中，加速度传感器(7)以移动平台(3)中心为原点，前部牛眼轮(12)与尾部牛眼轮(13)的中心连线为x轴，且指向前部牛眼轮(12)的方向为正向，两个轮子(2)的中心连线为y轴，垂直方向为z轴；

所述调姿函数的控制目标是使Pitch、Yaw、Roll的值保持在－5°～5°之间；调姿函数的具体控制过程为：首先判断移动平台(3)是否满足－5°﹤Pitch﹤5°，若否，Pitch﹤0时，左轮制动，右轮正转K₁×∣Pitch∣毫秒，Pitch﹥0时，右轮制动，左轮倒转K₁×Pitch毫秒；若是，然后判断移动平台(3)是否满足－5°﹤Yaw﹤5°，若否，Yaw﹤0时，左、右轮同时正转K₂×∣Yaw∣毫秒，Yaw﹥0时，左、右轮同时倒转K₂×Yaw毫秒；若是，再判断移动平台(3)是否满足－5°﹤Roll﹤5°，若否，Roll﹤0时，左轮倒转K₃×∣Roll∣，右轮正转K₃×∣Roll∣毫秒，若Roll﹥0时，左轮正转，右轮倒转K₃×Roll毫秒；若是，结束；其中，K₁、K₂、K₃为实验所得经验值，K₁取值为0.4～0.6，K₂取值为0.7～0.8，K₃取值为0.8～1；

步骤3：对步骤2采集的图像进行预处理、分析；判断管道内壁当下位置是否存在裂纹，若存在，记录机器人此时的移动数据；存至缓存并发送至步骤1中的物联网云平台OneNET；

对步骤2采集的图像进行预处理、分析的具体过程为：首先，控制器(8)对图像基于暗通道先验法去除雾尘等噪点，对图像进行MSR增强；然后利用机器视觉的测量方法截取图像中管道内壁的像素点，并对这些像素点进行二值化；再使用OpenCV中Distance Transform()函数检测并提取图像中不规则的线形，即“骨架”；再使用OpenCV中fitline()函数对“骨架”像素点进行直线拟合，计算拟合直线的长度，将拟合直线长度大于0.5mm的像素点判定为裂纹；最后反馈结果至微处理器(10)，即裂纹处图像及裂纹处位置信息；

机器人与手机APP之间进行视频的传输，具体过程为：请求播放端，即手机APP发起视频播放请求，物联网云平台OneNET收到请求下发推流指令给机器人；机器人接收指令后进行解析，获取对应视频源通道的数据，并使用rtmp接口推流到物联网云平台OneNET；物联网云平台OneNET将推流分发至请求播放端，即手机APP。