【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及巡检机器人领域，特别涉及一种多传感器融合巡检机器人。
技术介绍
1、使用机械、自动化技术代替人力成为巡检管理的必然趋势。而多数据融合的自主巡检机器人能够实现了工厂巡检智能化、数字化及无人化，大大提高巡检工作的时效性。
2、目前市场巡检机器人产品的控制方式主要有两种，一种是基于无线信息传输的人工远程控制；另一种是基于即时定位与地图构建(slam)技术，通过对机器人自身装载的感知设备获取的感知信息进行分析处理而实现的巡检过程自动控制；目前的slam主要有基于激光雷达、相机、超声波、无人机倾斜摄影、惯性测量单元(imu)以及里程计等传感器的方法。而多传感器融合slam的前提是多传感器对同一识别目标的准确描述，其需要各传感设备对同一目标的描述内容无论在空间分布上还是时间分布上，均需要保持高度一致性，但由于不同质传感器的数据速率不同，数据节点存在差异性，因此需要进行多传感器的联合标定及数据融合，确保多传感器在同一时刻是对同一物体进行描述。
3、现有采用的主流多传感器融合方法是基于松耦合或以某一传感器为主其余为辅，其数据耦合程度较低，且实际操作过程中，为保证融合数据的完整性，融合过程通常以上传速率较慢的传感器为主进行，导致自动控制模式下，巡检机器人在未知环境中的控制时效性较差，难以进行有效的对巡检路线进行控制。为此，我们提出一种多传感器融合巡检机器人。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种多传感器融合巡检机器人，解决了
技术介绍
中自动控
2、技术方案
3、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种多传感器融合巡检机器人，包括能够移动的车身、用于接收采集信息和控制车身移动的信息终端，所述车身的内部设置有信息处理单元，还设置有用于传输信息处理单元的处理信号的信号传输单元，且信号传输单元与信息终端间建立通信连接；车身还设置有信息采集单元，信息采集单元包括用于巡检移动路线信息采集的路线信息采集单元以及用于巡检环境信息采集的环境信息采集单元；其中，所述车身沿巡检移动路线进行移动，并在移动过程中采集所述巡检环境信息；所述车身沿所述巡检移动路线的移动过程采用以下任一模式进行控制：
4、模式一：通过预存巡检移动路线地图信息的树莓派进行控制；
5、模式二：人工远程控制；
6、模式三：主动控制；
7、在所述主动控制模式下，所述路线信息采集单元采集所述巡检移动路线信息并发送至信息处理单元，所述信息处理单元生成驱动车身移动的控制指令，响应于所述控制指令，所述车身沿所述巡检移动路线进行移动。
8、所述主动控制的控制流程包括以下步骤：
9、s1，对所述路线信息采集单元中的所有传感器进行自标定，并根据传感器间的变换关系进行多传感器间的联合标定；
10、s2，采集时间间隔t内的k个时间节点t1～tk下所有传感器的特征数据值表示为第k个时间节点时，第i类的第j个传感器的特征数据值；
11、s3，对采集的传感器的特征数据值进行预处理，构建特征数据演化模型，通过所述特征数据演化模型获取在时间间隔t的末尾时间节点tk时刻下所有传感器的特征数据值
12、s4，将获取的传感器特征数据值进行配准，并将所有传感器的特征数据值进行数据融合，根据数据融合结果生成当前巡检移动路线地图信息；
13、s5，获取车身当前在巡检环境中的初始位置信息，根据生成的当前巡检移动路线地图信息对所述初始位置信息进行迭代，获取车身在所述巡检环境中的迭代位置信息；
14、s6，重复步骤s2-s5，根据位置信息的迭代更新，生成所述巡检移动路线，并根据所述巡检移动路线生成所述控制指令。
15、所述特征数据演化模型的构建步骤如下：
16、s31，设所述路线信息采集单元中任意第r类传感器为主融合传感器，r∈i，n为第r类传感器的数量，构建主融合传感器在tk时刻下的特征数据值矩阵其中，矩阵的表达式为：
17、s32，构建时间节点t1～tk时刻下所有传感器的特征值数据集其中，
18、s33，提取矩阵中的任意第u列及第u+1列元素，其中，u＝1,2，...，k-1，以矩阵中的第u列元素为初始向量点集pu，以第u+1列元素为末尾向量点集pu+1,则u为正整数，且u+1∈k；
19、s34，计算初始向量点集pu至末尾向量点集pu+1的向量增量点集δp，其中，
20、s35，根据向量增量点集δp构建向量增量预测模型，通过向量增量预测模型获取第k+1个时间节点tk+1时刻下的向量增量，所述向量增量预测模型的表达式为：获取数据融合节点tk+1时刻下主融合传感器的特征数据值式中，λ为常数系数，且λ∈(0,1)；
21、s36，重复步骤s31-s35，确定数据融合节点tk+1时刻下所有传感器的特征数据值，获取该数据融合节点时刻下的特征值数据集。
22、所述路线信息采集单元包括：
23、设置在车身前侧用于检测巡检移动路线环境信息的雷达；
24、设置在车身内部用于对车身进行实时定位的卫星导航终端；
25、设置在车身内部用于对车身姿态进行检测的imu终端；
26、所述路线信息采集单元还包括对称设置在车身前方的两组摄像头；
27、用于控制车身移动的信息终端包括用于人工远程控制模式下的app遥控、ps2手柄、航模遥控器。
28、所述信号传输单元与信息终端之间的通信方式为can通信、蓝牙通信或串口通信中的任意一种。
29、所述环境信息采集单元包括：
30、用于采集巡检环境pm2.5浓度信息的pm2.5浓度传感器，pm2.5浓度传感器设置在车身的前端；
31、用于采集巡检环境烟雾浓度信息的烟雾传感器，烟雾传感器设置在车身的前端；
32、用于采集巡检环境温湿度信息的温湿度传感器，温湿度传感器设置在车身的上方；
33、设置在车身的上方的车载云台。
34、所述车身的后端设置有与充电接口连接的充电母头，还设置有安装有显示器，显示器与信息处理单元通信连接。
35、本专利技术的有益效果在于：
36、1、本专利技术技术方案提出的多传感器融合巡检机器人，通过设置可以移动的车身以及通过信号传输单元连接的信号终端，能够根据车身上设置的雷达、卫星导航终端、imu终端、摄像头确定车身所述环境三维状态，车身所在的位置，车身的姿态，以及车身的环境图片，从而确定切换远程利用app遥控、ps手柄或航模遥控器远程遥控车身进行移动，或直接通过预存地图信息的树莓派控制车身移动，也可以通过采集信息通过处理器处理后调节控制车身移动，通过这样的设置能够实现车身主动控制和自动控制的切换。
37、2、本专利技术技术方案提出的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多传感器融合巡检机器人，包括能够移动的车身(1)、用于接收采集信息和控制车身(1)移动的信息终端(5)，其特征在于：所述车身(1)的内部设置有信息处理单元(2)，还设置有用于传输信息处理单元(2)的处理信号的信号传输单元(3)，且信号传输单元(3)与信息终端(5)间建立通信连接；车身(1)还设置有信息采集单元(4)，信息采集单元(4)包括用于巡检移动路线信息采集的路线信息采集单元(41)以及用于巡检环境信息采集的环境信息采集单元(42)；其中，所述车身(1)沿巡检移动路线进行移动，并在移动过程中采集所述巡检环境信息；所述车身(1)沿所述巡检移动路线的移动过程采用以下任一模式进行控制：
2.根据权利要求1所述的一种多传感器融合巡检机器人，其特征在于，所述主动控制的控制流程包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种多传感器融合巡检机器人，其特征在于，所述特征数据演化模型的构建步骤如下：
4.根据权利要求1所述的一种多传感器融合巡检机器人，其特征在于，所述路线信息采集单元(41)包括：
5.根据权利要求1所述的一种多传感器融合巡
6.根据权利要求1所述的一种多传感器融合巡检机器人，其特征在于，所述环境信息采集单元(42)包括：
7.根据权利要求1所述的一种多传感器融合巡检机器人，其特征在于，所述车身(1)的后端设置有与充电接口连接的充电母头(8)，还设置有安装有显示器(7)，显示器(7)与信息处理单元(2)通信连接。
8.根据权利要求1所述的一种多传感器融合巡检机器人，其特征在于，用于控制车身(1)移动的信息终端(5)包括用于人工远程控制模式下的APP遥控(511)、PS2手柄(512)、航模遥控器(513)。
...【技术特征摘要】
1.一种多传感器融合巡检机器人，包括能够移动的车身(1)、用于接收采集信息和控制车身(1)移动的信息终端(5)，其特征在于：所述车身(1)的内部设置有信息处理单元(2)，还设置有用于传输信息处理单元(2)的处理信号的信号传输单元(3)，且信号传输单元(3)与信息终端(5)间建立通信连接；车身(1)还设置有信息采集单元(4)，信息采集单元(4)包括用于巡检移动路线信息采集的路线信息采集单元(41)以及用于巡检环境信息采集的环境信息采集单元(42)；其中，所述车身(1)沿巡检移动路线进行移动，并在移动过程中采集所述巡检环境信息；所述车身(1)沿所述巡检移动路线的移动过程采用以下任一模式进行控制：
2.根据权利要求1所述的一种多传感器融合巡检机器人，其特征在于，所述主动控制的控制流程包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种多传感器融合巡检机器人，其特征在于，所述特征数据演化模型的构建步骤如...
【专利技术属性】
技术研发人员：金凯乐，张亓子溪，李发元，程银鹏，张仕翼，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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