[发明专利]一种基于ELF衰减场的管道内外检测机器人自适应联动方法

说明书

一种基于ELF衰减场的管道内外检测机器人自适应联动方法，属于自动化管道检测技术领域，通过外检测机器人发出信号给内检测机器人，控制内检测机器人调整工作模式，完成内、外检测机器人的自适应联动；包括以下步骤：判断各个时刻管道厚度是否发生改变，当管道厚度发生改变时，需调整相应模型参数；当管道厚度未发生变化时，保持原有参数继续进行检测。构建了极低频电磁信号衰减场，用实际数据仿真，通过磁场的场强信号变化证明了管道厚度与内、外检测机器人的水平偏差和竖直偏差之间的灵敏度差异足够明显。可以通过探测信号强度突变探测管道厚度的变化，并可用于探测部分管道腐蚀。

技术领域

本发明属于自动化管道检测技术领域，具体涉及一种基于ELF衰减场的管道内外检测机器人自适应联动方法。

背景技术

因存在金属屏蔽问题，目前的管道内信号发送技术主要采用极低频电磁信号，利用这类信号主要为设计对应的发射、接收线圈，这种信号常用于管道内检测或清管机器人的示踪定位研究，如哈尔滨工业大学齐海铭曾进行管内移动机器人示踪定位模型设计研究，华中科技大学陈娟曾进行超低频磁感应通信系统的搭建，现存的主要问题是难以实现动态的高精度示踪定位，且示踪反演只能针对特定的环境情况。大部分对于管道内检测或清管的示踪定位机器人都侧重于外设一个固定的基站，当内检测或清管机器人到达其附近的时候，再对其进行定位示踪，且很少有相关研究对复杂的环境因素如管壁厚度的变化等进行分析。

因极低频电磁场分布与衰减情况受环境影响大，影响因素多，而管道铺设环境复杂多变且分布不均匀，因此现有算法既难以区分引起信号强度变化的原因并进行高可信度的位置反演，同时在环境因子改变时也难以调整模型参数，无法灵活地适应不同环境给出结果，即使可以，也只能给出理想化且复杂难解的微积分方程关系。

现尚未有管道领域的协同机器人组控制的研究，本发明借助内外检测机器人相互协同互相感知联动的特征，在原有的固定发射接收端基础上，设计出移动的发射与接收端并对载体的运动状态进行调控，且具有较强自适应的特点。

发明内容

为实现管道内、外检测机器人互相感知与工作协同，综合提升检测效果，维护管道能源安全，需要提出保证精度与可信度的埋地金属管道内外信号激励接收与机器人联动理论，为检测管壁厚度的变化以及为管壁腐蚀提供一种根据信号强弱而探测的方法。将只能固定的基站扩展成为可以不断移动的机器人，实时进行定位、分析。面对复杂多变的环境：管壁厚度变化、土壤变化、位移出现偏差及存在障碍物等——提供一种基于ELF衰减场的管道内外检测机器人自适应联动方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于ELF衰减场的管道内外检测机器人自适应联动方法，通过外检测机器人发出信号给内检测机器人，控制内检测机器人调整工作模式，完成内、外检测机器人的自适应联动；包括以下步骤：

内检测机器人判断各个时刻管道厚度是否发生改变，当管道厚度发生改变时，需调整相应模型参数；当管道厚度未发生变化时，保持原有参数继续进行检测。

所述调整相应模型参数过程如下：

(1)检测管道厚度变化，并调整相应的模型参数，确保内外检测机器人在检测运行的过程中维持水平距离不变；

(2)内、外检测机器人维持水平距离不变的行走过程中，当外检测机器人到达管道可能存在的故障点时，进行滞后里程计算，计算外检测机器人调节内检测机器人工作模式的信号发送时间，从而使内检测机器人转换功率，对故障点周围进行全方面检测。

所述基于ELF衰减场的管道内外检测机器人自适应联动方法，还包括：

避障路径规划过程：当外检测机器人进行管道上方障碍物的避障时，运动轨迹会脱离管道中轴线，此时将x-y面上的运动轨迹，以管道中轴线为旋转轴旋转至y-z面内，计算出外检测机器人在x-y平面避障时规划的移动路径，并在避障结束后返回管道中轴线上方。