一种智能巡检机器人和智能巡检方法与流程

1.本技术涉及智能控制技术领域，具体而言，涉及一种智能巡检机器人和智能巡检方法。


背景技术：

2.目前，悬挂式单轨在轨道交通、港口、铁路场站等领域开始成规模的投入运用，其日常巡检运维工作量大、强度高，通过机器人进行智能巡检，可降低运维人员的工作强度。现阶段悬挂式单轨巡检机器人多采用视频监控的方式进行摄像录影，无法针对特定的检测项点进行自动识别判断，巡检效率低下。
3.基于此，本领域技术人员急需一种智能巡检方案，从而能够针对特定的检测项点进行自动识别判断，提升巡检效率。


技术实现要素：

4.本技术的实施例提供了一种智能巡检机器人和智能巡检方法，进而至少在一定程度上能够针对特定的检测项点进行自动识别判断，提升巡检效率。
5.本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。
6.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种智能巡检机器人，所述机器人包括：中央控制器；激光雷达，所述激光雷达和所述中央控制器通信连接；三维相机，所述三维相机和所述中央控制器通信连接；通信设备，所述通信设备和所述中央控制器通信连接。
7.在本技术的一些实施例中，所述机器人还包括：定位设备，所述定位设备和所述中央控制器通信连接。
8.根据本技术实施例的一个方面，提供了一种智能巡检方法，所述方法利用如所述的机器人实现，所述方法包括：在一个巡检周期内，控制所述机器人在巡检区域内进行运动，通过所述定位设备获取所述机器人的实时位置信息；通过所述激光雷达获取所述巡检区域的第一实时信息，通过所述三维相机获取所述巡检区域的第二实时信息；所述中央控制器根据所述实时位置信息、所述第一实时信息、以及所述第二实时信息确定所述巡检区域的至少一项特征信息。
9.在本技术的一些实施例中，所述在一个巡检周期内，控制所述机器人在巡检区域内进行运动，包括：在一个巡检周期内，按照预设路径控制所述机器人在巡检区域内进行运动。
10.在本技术的一些实施例中，所述通过所述定位设备获取所述机器人的实时位置信息，包括：通过所述定位设备获取所述机器人的rfid信息，根据所述rfid信息确定所述机器人的实时位置信息。
11.在本技术的一些实施例中，所述通过所述激光雷达获取所述巡检区域的第一实时信息，通过所述三维相机获取所述巡检区域的第二实时信息，包括：通过所述激光雷达扫描
所述巡检区域，获取所述巡检区域各个位置的垂直断面信息，作为第一实时信息；通过所述三维相机扫描所述巡检区域，获取所述巡检区域各个位置的水平表面信息，作为第二实时信息。
12.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述中央控制器根据所述实时位置信息、所述第一实时信息、以及所述第二实时信息确定所述巡检区域的至少一项特征信息，包括：所述中央控制器根据所述实时位置信息和所述第一实时信息，确定所述巡检区域的内部特征信息，所述内部特征信息包括所述巡检区域内部的供电轨和感应环线的位置信息；所述中央控制器根据所述实时位置信息和所述第二实时信息，确定所述巡检区域的表面特征信息，所述表面特征信息包括表面异物位置和伸缩缝间隙距离。
13.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述中央控制器根据所述实时位置信息和所述第一实时信息，确定所述巡检区域的内部特征信息，所述内部特征信息包括所述巡检区域内部的供电轨和感应环线的位置信息，包括：根据所述实时位置信息和所述第一实时信息，确定所述巡检区域的内部点云信息；基于所述内部点云信息，确定所述巡检区域内部的供电轨和感应环线的位置信息。
14.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述中央控制器根据所述实时位置信息和所述第二实时信息，确定所述巡检区域的表面特征信息，所述表面特征信息包括表面异物位置和伸缩缝间隙距离，包括：所述中央控制器根据所述实时位置信息和所述第二实时信息，确定所述巡检区域的表面点云信息，根据所述表面点云信息确定伸缩缝间隙距离；比对所述表面点云信息和标准表面点云信息，识别表面异物，确定表面异物位置。
15.在本技术的一些实施例中，在所述中央控制器根据所述实时位置信息、所述第一实时信息、以及所述第二实时信息确定所述巡检区域的至少一项特征信息之后，所述方法还包括：通过所述通信设备将各项特征信息发送并储存至服务器。
16.基于上述方案，本技术至少具备以下优点或进步之处：
17.在本技术的一些实施例所提供的技术方案中，通过在一个巡检周期内，控制所述机器人在巡检区域内进行运动，通过所述定位设备获取所述机器人的实时位置信息；再通过所述激光雷达获取所述巡检区域的第一实时信息，通过所述三维相机获取所述巡检区域的第二实时信息；最后所述中央控制器根据所述实时位置信息、所述第一实时信息、以及所述第二实时信息确定所述巡检区域的至少一项特征信息。本技术可以通过新型智能巡检机器人采用雷达和视觉的深度算法，能高效准确完成轨内巡检工作，替代运维工作人员的现场巡检，极大的降低的劳动强度，提高巡检效率。
18.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
19.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
20.显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.在附图中：
22.图1示出了根据本技术一个实施例的智能巡检机器人的结构简图；
23.图2示出了根据本技术一个实施例的智能巡检方法的流程图；
24.图3示出了根据本技术的一个实施例的智能巡检机器人功能简图；
25.图4示出了根据本技术的一个实施例中的智能巡检装置的结构简图；
26.图5示出了适于用来实现本技术实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
27.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本技术将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
28.此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本技术的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本技术的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本技术的各方面。
29.附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
30.附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
31.需要说明的是：在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
32.需要说明的是，本技术提供的技术方案可以用于悬挂式单轨的巡检，即本技术所述的巡检区域可以为悬挂式单轨。所谓悬挂式单轨是单轨铁路的一种，特点是使用的轨道只有一条，而非传统铁路的两条平衡路轨，主要可以应用在轨道交通、港口、铁路场站等，用于运输乘客或货物。
33.以下对本技术实施例的技术方案的实现细节进行详细阐述：
34.请参阅图1。
35.图1示出了根据本技术一个实施例的智能巡检机器人的结构简图，如图1所示，所述机器人可以包括：中央控制器101；激光雷达102，所述激光雷达102和所述中央控制器101通信连接；三维相机103，所述三维相机103和所述中央控制器101通信连接；通信设备104，所述通信设备104和所述中央控制器101通信连接。
36.请继续参阅图1，所述机器人还可以包括：定位设备105，所述定位设备105和所述中央控制器101通信连接。
37.在本技术中，激光雷达102的扫描面垂直于轨面，当机器人静止时，雷达扫描出悬挂式单轨的一个断面，当机器人行走时，结合实时位置信息会形成轨道内部的点云数据，通过中央控制器101计算，可得出轨道内供电轨和感应环线相对轨面的位置尺寸，从而判断轨
内某位置供电轨和感应环线变形情况。
38.在本技术中，定位设备105可以实时更新智能巡检机器人的位置信息，三维相机103可以对巡检区域的表面，即悬挂式单轨的轨面，进行实时扫描，扫描得到的点云信息可以输入至中央控制器101，中央控制器101进行比较、分类、归纳、测量，最终结合机器人的位置信息，得出轨面异物的相关位置和伸缩缝的间隙距离。
39.在本技术中，自动巡检所得到的数据，最终可通过智能巡检机器人的通信设备104向地面服务器站发送存储并显示，通信设备104可以为5g通信设备。
40.在本技术中，智能巡检机器人可以设置有监控相机，可对巡检时可对轨内场景进行录像。
41.在本技术中，激光雷达102和所述中央控制器101之间的通信连接、所述三维相机103和所述中央控制器101之间的通信连接、所述通信设备104和所述中央控制器101之间的通信连接、以及所述定位设备105和所述中央控制器101之间的通信连接，均可以通过交换机完成，即中央控制器101、激光雷达102、三维相机103、通信设备104、以及定位设备105可以连接于同一个交换机进行数据交互，完成彼此之间的通信。
42.请参阅图2。
43.图2示出了根据本技术一个实施例的智能巡检方法的流程图，如图2所示，所述方法可以包括步骤s201-s203：
44.步骤s201，在一个巡检周期内，控制所述机器人在巡检区域内进行运动，通过所述定位设备获取所述机器人的实时位置信息。
45.步骤s202，通过所述激光雷达获取所述巡检区域的第一实时信息，通过所述三维相机获取所述巡检区域的第二实时信息。
46.步骤s203，所述中央控制器根据所述实时位置信息、所述第一实时信息、以及所述第二实时信息确定所述巡检区域的至少一项特征信息。
47.在本技术中，可以通过在一个巡检周期内，控制所述机器人在巡检区域内进行运动，通过所述定位设备获取所述机器人的实时位置信息；再通过所述激光雷达获取所述巡检区域的第一实时信息，通过所述三维相机获取所述巡检区域的第二实时信息；最后所述中央控制器根据所述实时位置信息、所述第一实时信息、以及所述第二实时信息确定所述巡检区域的至少一项特征信息。本技术可以通过新型智能巡检机器人采用雷达和视觉的深度算法，能高效准确完成轨内巡检工作，替代运维工作人员的现场巡检，极大的降低的劳动强度，提高巡检效率。如前文所述，巡检区域可以为悬挂式单轨。
48.在本技术中，所述在一个巡检周期内，控制所述机器人在巡检区域内进行运动的方法可以包括：在一个巡检周期内，按照预设路径控制所述机器人在巡检区域内进行运动。
49.在本技术中，可以间隔预定时间进行一个巡检周期的巡检，例如间隔24小时进行一次针对悬挂式单轨的巡检，或者间隔12小时进行一次针对悬挂式单轨的巡检。巡检周期的长短根据悬挂式单轨的长度确定，当然也可以通过调整智能巡检机器人的运动速度进行调整。
50.在本技术中，预设路径可以为沿悬挂式单轨长度方向上的路径，每个巡检周期可以进行一个来回的巡检，亦可以进行半个来回的巡检。例如，可以间隔24小时控制机器人完成一个来回的运动，也可以间隔12小时控制机器人进行半个来回的运动。
51.在本技术中，所述通过所述定位设备获取所述机器人的实时位置信息的方法可以包括：通过所述定位设备获取所述机器人的rfid信息，根据所述rfid信息确定所述机器人的实时位置信息。
52.在本技术中，可以在整条悬挂式单轨上安装多个rfid读写器，在智能巡检机器人上设置rfid标签，当智能巡检机器人在悬挂式单轨上运动时，rfid标签可以检测到各个rfid读写器的信号强度，再通过各个信号强度确定智能巡检机器人和各个rfid读写器的相对位置，进而确定智能巡检机器人的实时位置信息。
53.在本技术中，所述通过所述激光雷达获取所述巡检区域的第一实时信息，通过所述三维相机获取所述巡检区域的第二实时信息，包括：通过所述激光雷达扫描所述巡检区域，获取所述巡检区域各个位置的垂直断面信息，作为第一实时信息。
54.在本技术中，所述中央控制器可以根据所述实时位置信息和所述第一实时信息，确定所述巡检区域的内部特征信息，所述内部特征信息包括所述巡检区域内部的供电轨和感应环线的位置信息。
55.因此，在本技术中，根据所述实时位置信息和所述第一实时信息，确定所述巡检区域的内部点云信息；基于所述内部点云信息，确定所述巡检区域内部的供电轨和感应环线的位置信息。智能巡检机器人所安装的激光雷达的扫描面垂直于轨面，当机器人静止时，雷达扫描出悬挂式单轨的一个断面。而当机器人行走时，结合位置数据会形成轨道内部的点云数据，通过中央控制器计算，可得出轨道内供电轨和感应环线相对轨面的位置尺寸，从而判断轨内某位置供电轨和感应环线变形情况。
56.在本技术中，还可以通过所述三维相机扫描所述巡检区域，获取所述巡检区域各个位置的水平表面信息，作为第二实时信息。
57.在本技术中，所述中央控制器还可以根据所述实时位置信息和所述第二实时信息，确定所述巡检区域的表面特征信息，所述表面特征信息包括表面异物位置和伸缩缝间隙距离。具体而言，所述中央控制器可以根据所述实时位置信息和所述第二实时信息，确定所述巡检区域的表面点云信息，根据所述表面点云信息确定伸缩缝间隙距离；比对所述表面点云信息和标准表面点云信息，识别表面异物，确定表面异物位置。
58.在本技术中，定位设备可以实时更新智能巡检机器人的位置信息，三维相机可以对巡检区域的表面，即悬挂式单轨的轨面，进行实时扫描，扫描得到的点云信息可以输入至中央控制器，中央控制器进行比较、分类、归纳、测量，最终结合机器人的位置信息，得出轨面异物的相关位置和伸缩缝的间隙距离。
59.在本技术中，在所述中央控制器根据所述实时位置信息、所述第一实时信息、以及所述第二实时信息确定所述巡检区域的至少一项特征信息之后，所述方法还可以包括：通过所述通信设备将各项特征信息发送并储存至服务器。
60.为了使本领域技术人员可以更深入理解本技术中，接下来将结合一个具体实施例进行说明。
61.请参阅图3，图3示出了根据本技术的一个实施例的智能巡检机器人功能简图，如图3所示，三维相机进行用于采集针对轨面异物和轨面伸缩缝的水平表面信息，激光雷达用于采集针对供电轨变形和感应环线变形情况的内部特征信息，rfid定位设备实现机器人的实时定位，中央控制器进行算法运算和数据处理，5g通信设备实现巡检数据的远程传输。
62.请参阅图4，图4示出了根据本技术的一个实施例中的智能巡检装置的结构简图，如图4所示，智能巡检装置400可以包括：控制单元401、获取单元402、以及确定单元403。
63.其中，控制单元401可以被用于在一个巡检周期内，控制所述机器人在巡检区域内进行运动，通过所述定位设备获取所述机器人的实时位置信息。
64.获取单元402可以被用于通过所述激光雷达获取所述巡检区域的第一实时信息，通过所述三维相机获取所述巡检区域的第二实时信息。
65.确定单元403可以被用于所述中央控制器根据所述实时位置信息、所述第一实时信息、以及所述第二实时信息确定所述巡检区域的至少一项特征信息。
66.接下来请参阅图5。
67.图5示出了适于用来实现本技术实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。
68.需要说明的是，图5示出的电子设备的计算机系统500仅是一个示例，不应对本技术实施例的功能和使用范围带来任何限制。
69.如图5所示，计算机系统500包括中央处理单元(central processing unit，cpu)501，其可以根据存储在只读存储器(read-only memory，rom)502中的程序或者从储存部分508加载到随机访问存储器(random access memory，ram)503中的程序而执行各种适当的动作和处理，例如执行上述实施例中所述的方法。在ram 503中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。cpu 501、rom502以及ram 503通过总线504彼此相连。输入/输出(input/output，i/o)接口505也连接至总线504。
70.以下部件连接至i/o接口505：包括键盘、鼠标等的输入部分506；包括诸如阴极射线管(cathode ray tube，crt)、液晶显示器(liquid crystal display，lcd)等以及扬声器等的输出部分507；包括硬盘等的储存部分508；以及包括诸如lan(local area network，局域网)卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分509。通信部分509经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器510也根据需要连接至i/o接口505。可拆卸介质511，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器510上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入储存部分508。
71.特别地，根据本技术的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本技术的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分509从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质511被安装。在该计算机程序被中央处理单元(cpu)501执行时，执行本技术的系统中限定的各种功能。
72.作为另一方面，本技术还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述实施例中所述的智能巡检方法。
73.作为另一方面，本技术还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现上述实施例中所述的智能巡检方法。
74.应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本技术的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
75.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本技术实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本技术实施方式的方法。
76.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施方式后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。
77.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。

技术特征：
1.一种智能巡检机器人，其特征在于，所述机器人包括：中央控制器；激光雷达，所述激光雷达和所述中央控制器通信连接；三维相机，所述三维相机和所述中央控制器通信连接；通信设备，所述通信设备和所述中央控制器通信连接。2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述系统还包括：定位设备，所述定位设备和所述中央控制器通信连接。3.一种智能巡检方法，其特征在于，所述方法利用如权利要求2中所述的机器人实现，所述方法包括：在一个巡检周期内，控制所述机器人在巡检区域内进行运动，通过所述定位设备获取所述机器人的实时位置信息；通过所述激光雷达获取所述巡检区域的第一实时信息，通过所述三维相机获取所述巡检区域的第二实时信息；所述中央控制器根据所述实时位置信息、所述第一实时信息、以及所述第二实时信息确定所述巡检区域的至少一项特征信息。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在一个巡检周期内，控制所述机器人在巡检区域内进行运动，包括：在一个巡检周期内，按照预设路径控制所述机器人在巡检区域内进行运动。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过所述定位设备获取所述机器人的实时位置信息，包括：通过所述定位设备获取所述机器人的rfid信息，根据所述rfid信息确定所述机器人的实时位置信息。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过所述激光雷达获取所述巡检区域的第一实时信息，通过所述三维相机获取所述巡检区域的第二实时信息，包括：通过所述激光雷达扫描所述巡检区域，获取所述巡检区域各个位置的垂直断面信息，作为第一实时信息；通过所述三维相机扫描所述巡检区域，获取所述巡检区域各个位置的水平表面信息，作为第二实时信息。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述中央控制器根据所述实时位置信息、所述第一实时信息、以及所述第二实时信息确定所述巡检区域的至少一项特征信息，包括：所述中央控制器根据所述实时位置信息和所述第一实时信息，确定所述巡检区域的内部特征信息，所述内部特征信息包括所述巡检区域内部的供电轨和感应环线的位置信息；所述中央控制器根据所述实时位置信息和所述第二实时信息，确定所述巡检区域的表面特征信息，所述表面特征信息包括表面异物位置和伸缩缝间隙距离。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述中央控制器根据所述实时位置信息和所述第一实时信息，确定所述巡检区域的内部特征信息，所述内部特征信息包括所述巡检区域内部的供电轨和感应环线的位置信息，包括：根据所述实时位置信息和所述第一实时信息，确定所述巡检区域的内部点云信息；基于所述内部点云信息，确定所述巡检区域内部的供电轨和感应环线的位置信息。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述中央控制器根据所述实时位置信息和所述第二实时信息，确定所述巡检区域的表面特征信息，所述表面特征信息包括表面异物位置和伸缩缝间隙距离，包括：所述中央控制器根据所述实时位置信息和所述第二实时信息，确定所述巡检区域的表面点云信息，根据所述表面点云信息确定伸缩缝间隙距离；比对所述表面点云信息和标准表面点云信息，识别表面异物，确定表面异物位置。10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述中央控制器根据所述实时位置信息、所述第一实时信息、以及所述第二实时信息确定所述巡检区域的至少一项特征信息之后，所述方法还包括：通过所述通信设备将各项特征信息发送并储存至服务器。

技术总结
本申请涉及智能控制技术领域，具体而言，涉及一种智能巡检机器人和智能巡检方法，所述机器人包括：中央控制器；激光雷达；三维相机；通信设备。所述方法包括：在一个巡检周期内，控制所述机器人在巡检区域内进行运动，通过所述定位设备获取所述机器人的实时位置信息；通过所述激光雷达获取所述巡检区域的第一实时信息，通过所述三维相机获取所述巡检区域的第二实时信息；所述中央控制器根据所述实时位置信息、所述第一实时信息、以及所述第二实时信息确定所述巡检区域的至少一项特征信息。本申请提供的技术方案在一定程度上能够针对特定的检测项点进行自动识别判断，提升巡检效率。提升巡检效率。提升巡检效率。


技术研发人员：汪子恂 苏利杰 侯建云 王维 刘伟
受保护的技术使用者：中车长江运输设备集团有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/7/20