[发明专利]一种基于四足机器人的路基平整度检测系统及工作方法

权利要求书

1.一种基于四足机器人的路基平整度检测系统，其特征在于，检测系统的硬件包括：四足机器人、RTK定位系统、激光雷达、外接全景相机、PC端；检测系统的软件包括：集成移动系统、自动定位系统、CAN/无线协议、实景建模系统以及最大间隙指标计算系统；其中：

所述四足机器人，用于负载RTK定位系统和激光雷达，以及加载外接全景相机拍照，作为自主定位移动载体，实现在路基面代替检测人员进行平整度信息数据采集；

所述RTK定位系统，用于标记采样点的坐标，实现采样点的系统定位，并实现四足机器人按照既定轨迹行进，达到定点行进和定点拍照的目的；同时，RTK定位系统还用于为实景建模中的采样点的坐标和高程数据提供补充和验证，实现采样点的坐标匹配，保证建模和平整度检测的精度；

所述激光雷达，用来扫描实时检测行进轨迹中的障碍物，为四足机器人提供自动避障功能；

所述外接全景相机，用于拍照采集道路路基层的图像信息，获取高精度的全景图像；

所述PC端，用于输出最大间隙指标计算结果和平整度评价结果，以可视化的方式展示实景建模和四足机器人行进轨迹，作为检测系统的对外展示窗口和数据输出窗口；

所述集成移动系统，用于控制四足机器人的自主移动，实现四足机器人按照既定轨迹行进至采样点；

所述自动定位系统，用于实现四足机器人行进过程的定位，确定四足机器人在行进轨迹中的位置，以便实时监控四足机器人的运动轨迹；

所述实景建模系统，用于处理道路路基的图像信息，建立实景模型；

所述最大间隙指标计算系统，用于在实景模型的基础上获取采样点和样本点的高精度高程数据，处理并完成三米范围内最大间隙指标的计算，并用于检测试验路段的平整度；其具体方法为：

在已建立好的实景模型中选取样本点获取相应的高程数据，选取方式包括手动选取以及自动设置取样间隔选取，确定采样点一定距离直线范围内所有样本点的高程数，根据采样点一定距离范围内各点的高程数据确定高程最大值h_max(x)与高程最小值h_min(x)，根据公式△h=h_max(x)-h_min(x)计算出采样点一定距离范围内的最大间隙△h，并根据设计要求进行平整度的判定。

2.根据权利要求1所述的基于四足机器人的路基平整度检测系统，其特征在于，所述四足机器人根据道路路基层的具体情况，能自主按照指定轨迹行进，通过运动和静止模式的相互切换实现四足机器人的下蹲抬升、直线前进、原地踏步、侧向移动、弧线行进以及地形跟随的动作；在平整度检测之前，四足机器人利用自带的IMU定位系统校准机器人，保证其前进轨迹为直线，切换至运动模式即可控制四足机器人按照指定轨迹前进；通过四足机器人的集成移动系统，保证机器人至第一个采样点后，切换至静止站立模式，实现定点拍照的图像信息采集，再次切换至运动模式并保证按照合理的预订轨迹前行至下一采样定位点，依次循环实现检测路基段的图像信息采集。

3.根据权利要求1所述的基于四足机器人的路基平整度检测系统，其特征在于，所述外接全景相机通过可拆卸和防抖抗震的底板安装在四足机器人上；所述外接全景相机包括安装在四足机器人上的7个高分辨率镜头，上下平面分别安装1个镜头，从俯视和仰视的角度进行拍照，四周安装5个镜头，保证在二维平面内每隔72°进行拍照，加载在四足机器人上的全景相机离路基面50cm的高度进行全景拍照，每个采样点的定点位置通过七张高清照片完成实景建模，并获取到样本点的高程信息。

4.根据权利要求2所述的基于四足机器人的路基平整度检测系统，其特征在于，所述自动定位系统能实时感知机器人的坐标定位，并与采样点的RTK坐标进行实时比对，确定四足机器人的位置，当四足机器人达到采样点后，由运动模式调整到静止站立模式，此时全景相机即可进行多角度拍照，或者根据四足机器人的实时行进轨迹和前进速度提前确定好拍照时间间隔，实现定时自动拍照。