[发明专利]一种语义智能变电站巡检机器人自主巡检方法及系统

权利要求书

1.一种语义智能变电站巡检机器人自主巡检方法，其特征在于，包括：

基于变电站先验知识，自动获取站内设备的位置信息，实现机器人免配置信息注入情况下，自主构建变电站三维语义地图，具体方法包括：

实时获取当前环境的双目图像数据、巡检图像数据以及三维点云数据；

基于双目图像数据和三维点云数据获取当前环境中对象的空间分布；

根据当前环境中对象的空间分布，实现机器人周边可通行未知区域的自动识别，利用局部路径规划技术，实现机器人在未知区域的运动规划，并执行未知环境的地图构建，直至完成整个站内环境语义地图的构建；

基于三维语义地图，结合巡检任务和机器人当前所在位置，自主规划机器人行走路径；

控制机器人按照规划的路径运动，并在行进过程中开展巡检作业；巡检作业过程中，根据机器人与待巡检设备间的位置关系，驱动机械臂运动，以使机械臂末端图像采集设备朝向目标设备的位置，通过调整焦距补偿机器人运动对图像采集的影响，以最佳的拍摄角度获取目标巡检设备图像；

基于获取到的图像，自动进行目标识别。

2.如权利要求1所述的一种语义智能变电站巡检机器人自主巡检方法，其特征在于，所述执行未知环境的地图构建包括：基于双目图像数据及三维激光数据获取当前环境中对象的空间分布；基于巡检图像数据获取当前环境中对象的语义信息；利用空间位置坐标变换，将对象的空间信息投影至三维点云数据，建立语义地图。

3.如权利要求2所述的一种语义智能变电站巡检机器人自主巡检方法，其特征在于，机器人行走过程中，实时获取双目视觉和三维激光传感器数据，判断行走路线上的设备布局是否存在与三维语义地图中不一致的地方，若存在，对三维语义地图进行更新。

4.如权利要求1所述的一种语义智能变电站巡检机器人自主巡检方法，其特征在于，结合巡检任务和机器人当前所在位置，自主规划行走路径；具体方法包括：

根据三维语义地图确定巡检任务中相应的待巡检设备位置；

将三维语义地图中所有待巡检设备的三维空间投影坐标作为机器人行走路线上的点，结合机器人当前所在位置，规划行走路径。

5.如权利要求1所述的一种语义智能变电站巡检机器人自主巡检方法，其特征在于，根据机器人位置与待巡检设备间的位置关系，驱动机器人机械臂运动，以使机器人机械臂末端朝向设备的位置且运动到目标设备的局部范围内；

实时获取巡检图像数据，自动识别并跟踪待巡检的设备位置，驱动机械臂位置进行精确调整，以使机械臂末端图像采集设备以最佳的拍摄角度获取目标巡检设备图像。

6.如权利要求1所述的一种语义智能变电站巡检机器人自主巡检方法，其特征在于，基于变电设备模型对巡检图像中的设备进行识别和定位，并输出目标设备在巡检图像中的检测框，包括目标设备中心位置及设备区域的长和宽。

7.如权利要求6所述的一种语义智能变电站巡检机器人自主巡检方法，其特征在于，所述自动识别并跟踪待巡检的设备位置包括：

基于变电设备模型对巡视视频中设备的识别及定位，得到t时刻目标设备的坐标，基于所述坐标，利用KCF算法得到跟踪的目标坐标输出；

每隔d_t时间间隔计算一次目标设备的坐标，并作为KCF算法的输入坐标，更新KCF算法的输出。

8.如权利要求6所述的一种语义智能变电站巡检机器人自主巡检方法，其特征在于，驱动机械臂位置进行精确调整的过程中，驱动巡检相机调整焦距，补偿由于机器人运动对图像造成的影响。