[发明专利]空地协同式智能巡检机器人及巡检方法

说明书

本发明涉及一种空地协同式智能巡检机器人，包括机器人平台、无人机，机器人平台包括车体、车轮及驱动组件、机械手臂、环境感知组件、通讯器、机器人控制器以及电源组件，通讯器对无人机与基站实现通信连接。巡检方法包括：空地协同多机器人定位及建图：包括感知定位计算、地图创建、多信息融合定位，空地协同跟踪及控制：包括无人机飞行控制设计、机器人平台轨迹跟踪控制、无人机自助降落控制。本发明保证机器人可以全方位、全天候执行给定的导航和巡检任务，运用物联网、人工智能、等技术，集成环境感知、动态决策、行为控制和报警装置，具备自主感知、行走、保护、互动交流等能力，可完成基础、重复、危险性的安保工作，降低安保运营成本。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种空地协同式智能巡检机器人及巡检方法。

背景技术

近年来，化工行业重大爆炸事故主要由危化品泄露所导致，而导致泄露事故的最主要原因就是巡检力度不够。为了降低化工行业安全事故的发生率，巡检工作已经成为化工行业必不可少的工作之一。目前，检修和巡检作业主要依靠人工完成，由于人员素质层次不齐，通常存在安全意识淡薄、安全责任不落实、安全监管工作不到位等问题，难以保证巡检工作的可靠性和准确性。另外，化工行业通常占地面积大，且包含大量压力容器和近百公里的压力输送管道，巡检作业的工作环境十分复杂，仅仅依靠人工难以完成所有巡检任务。

随着智能运维的推进，机器人巡检需求日益增长，化工行业已经逐步使用机器人代替人工执行巡检任务，这样不仅可以大幅降低人工成本，还可以确保巡检的效率和可靠性。虽然将机器人应用于化工行业安全巡检有很多优点，但是现阶段的巡检机器人普遍都是单一机器人类型的巡检设备，而且智能程度不高，其中包括无人车和无人机。

现阶段巡检机器人包括无人车和无人机，主要存在以下不足：

1、缺乏无人车与无人机的多机器人协同技术：

单一无人车巡检设备受到自身工作原理的限制，对路面的平整性要求过高，无法执行崎岖路面、楼梯爬高以及高空环境的巡检工作；单一无人机巡检设备受到巡航能力限制，飞行时长和负载能力都很有限，无法执行携带多种传感器，而且不能远距离飞行。

2、缺乏可搭载无人机的自主移动平台：

现阶段的巡检无人机在执行任务时，仍需要作业人员通过交通工具将其带到指定地点，这种巡检方式仍然存在效率低、浪费人力物力资源等不足。

3、缺乏自主能力：

现阶段的无人机在执行巡检任务时，仍需要作业人员现场遥控无人机对化工环境和设备进行近距离的图像采集工作，这种巡检方式缺乏自主性，巡检效率低下。

4、缺乏防爆性能：

现阶段的无人车和无人机通常不具备防爆性能，高速无刷电机及高能量电池将产生超高的电流，一旦接触到可燃气体就会发生爆炸，潜在的失火、爆炸等隐患就已经让人难以想象其后果。

5、缺乏高智能程度的环境感知与理解：

现阶段的无人机并没有完全实现环境图像获取和识别的智能化，在遇到突发情况启动一键返航的操作时，容易与返航路径上的障碍物发生碰撞或纠缠，这将对化工原料、化工产品以及巡检无人机的安全带来巨大隐患。

6、缺乏动态环境的同步建图与定位：

现阶段机器人的SLAM导航技术大多仅针对室内环境，只能在相对可控的环境下进行测试和运营。室外巡逻机器人通常在较为复杂的环境下运行，对于移动机器人的定位和导航技术要求极高，尤其是搭载无人机的陆空协作系统，受制于室外环境的变化和不确定性，室外机器人的SLAM技术始终没有较成熟的方案。

7、缺乏高速度高精度路径规划技术：