本發(fā)明涉及人工智能技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種機(jī)器人巡檢方法和巡檢機(jī)器人。

背景技術(shù)：

電能的傳輸離不開各個(gè)變電站設(shè)備及線路，只有這些變電站設(shè)備和線路處于安全運(yùn)行狀態(tài)，才能使電能真正應(yīng)用到各行各業(yè)。

對(duì)這些變電站設(shè)備和線路的巡檢是電力公司重要的工作環(huán)節(jié)，電力公司有專門的巡檢人員定期檢查儀表讀數(shù)是否正常、開關(guān)閉合情況以及設(shè)備發(fā)熱情況等，以確保變電站設(shè)備和線路的最小故障率。

但這種人工巡檢的方式存在巡檢時(shí)間長、危險(xiǎn)性高、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種機(jī)器人巡檢方法和巡檢機(jī)器人，以克服人工巡檢方式存在的巡檢時(shí)間長、危險(xiǎn)性高、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題。

一種機(jī)器人巡檢方法，應(yīng)用于巡檢機(jī)器人，所述巡檢機(jī)器人包括頭部、頸部和底盤；所述頸部安裝有第一電機(jī)；所述頭部安裝有攝像頭和第二電機(jī)；所述機(jī)器人巡檢方法包括：

確定拍攝目標(biāo)；

根據(jù)所述拍攝目標(biāo)確定所述底盤移動(dòng)的目標(biāo)位置；

控制所述底盤從當(dāng)前位置移動(dòng)至所述目標(biāo)位置；

判斷所述攝像頭是否對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)；

若所述攝像頭未對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)，通過控制所述第一電機(jī)繞垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)和控制所述第二電機(jī)繞水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)整所述攝像頭的方向，直至所述攝像頭對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)；

當(dāng)所述攝像頭對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)時(shí)，控制所述攝像頭進(jìn)行拍攝；

對(duì)所述攝像頭拍攝到的圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理和圖像識(shí)別，并輸出識(shí)別結(jié)果。

其中，所述控制所述底盤從當(dāng)前位置移動(dòng)至所述目標(biāo)位置，包括：

采用多傳感數(shù)據(jù)融合的導(dǎo)航方式，控制所述底盤從當(dāng)前位置移動(dòng)至所述目標(biāo)位置。

其中，所述采用多傳感數(shù)據(jù)融合的導(dǎo)航方式，包括：

利用視覺前瞻性道路特征數(shù)據(jù)結(jié)合近距離電磁位置數(shù)據(jù)以及電子地圖數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航路線最短路徑規(guī)劃。

其中，所述對(duì)所述攝像頭拍攝到的圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理和圖像識(shí)別，包括：

對(duì)所述攝像頭拍攝到的圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理，并進(jìn)行指示燈識(shí)別、指針識(shí)別和數(shù)顯表數(shù)字識(shí)別。

可選地，所述機(jī)器人巡檢方法還包括：

當(dāng)檢測到所述巡檢機(jī)器人的剩余電量低于預(yù)設(shè)值時(shí)，控制所述底盤從當(dāng)前位置移動(dòng)至充電裝置所在位置，再控制所述巡檢機(jī)器人與所述充電裝置自動(dòng)對(duì)接。

一種巡檢機(jī)器人，包括機(jī)器人本體和控制系統(tǒng)，其中：

所述機(jī)器人本體包括頭部、頸部和底盤；

所述頸部安裝有第一電機(jī)；

所述頭部安裝有攝像頭和第二電機(jī)；

所述控制系統(tǒng)分別與所述第一電機(jī)、所述第二電機(jī)和所述底盤相連，用于確定拍攝目標(biāo)；根據(jù)所述拍攝目標(biāo)確定所述底盤移動(dòng)的目標(biāo)位置；控制所述底盤從當(dāng)前位置移動(dòng)至所述目標(biāo)位置；判斷所述攝像頭是否對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)；若所述攝像頭未對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)，通過控制所述第一電機(jī)繞垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)和控制所述第二電機(jī)繞水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)整所述攝像頭的方向，直至所述攝像頭對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)；當(dāng)所述攝像頭對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)時(shí)，控制所述攝像頭進(jìn)行拍攝；對(duì)所述攝像頭拍攝到的圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理和圖像識(shí)別，并輸出識(shí)別結(jié)果。

其中，所述底盤為輪式驅(qū)動(dòng)底盤。

其中，所述控制系統(tǒng)具體用于采用多傳感數(shù)據(jù)融合的導(dǎo)航方式，控制所述底盤從當(dāng)前位置移動(dòng)至所述目標(biāo)位置。

其中，所述控制系統(tǒng)用于對(duì)所述攝像頭拍攝到的圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理和圖像識(shí)別，具體包括：所述控制系統(tǒng)用于對(duì)所述攝像頭拍攝到的圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理，并進(jìn)行指示燈識(shí)別、指針識(shí)別和數(shù)顯表數(shù)字識(shí)別。

可選地，所述控制系統(tǒng)還用于在檢測到所述巡檢機(jī)器人的剩余電量低于預(yù)設(shè)值時(shí)，控制所述底盤從當(dāng)前位置移動(dòng)至充電裝置所在位置，再控制所述巡檢機(jī)器人與所述充電裝置自動(dòng)對(duì)接。

從上述的技術(shù)方案可以看出，巡檢機(jī)器人以拍照的形式采集變電站設(shè)備和線路的圖像信息，通過對(duì)拍攝到的圖像信息進(jìn)行預(yù)處理和識(shí)別，得出變電站設(shè)備和線路的運(yùn)行情況。每次拍攝時(shí)，巡檢機(jī)器人需要先行進(jìn)至目標(biāo)位置，再利用安裝在巡檢機(jī)器人頸部的第一電機(jī)繞垂直方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)以及安裝在頭部的第二電機(jī)繞水平方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)頭部在轉(zhuǎn)動(dòng)和俯仰兩個(gè)方向上的靈活運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)整攝像頭的角度進(jìn)行拍攝。巡檢機(jī)器人代替人工完成了對(duì)變電站設(shè)備和線路的智能化巡檢，克服了人工巡檢方式存在的巡檢時(shí)間長、危險(xiǎn)性高、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種巡檢機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種機(jī)器人巡檢方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種機(jī)器人巡檢方法，應(yīng)用于巡檢機(jī)器人，以克服人工巡檢方式存在的巡檢時(shí)間長、危險(xiǎn)性高、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題。

參見圖1，所述巡檢機(jī)器人包括頭部100、頸部200和底盤300；頸部200安裝有第一電機(jī)；頭部100安裝有攝像頭101和第二電機(jī)(所述第一電機(jī)和所述第二電機(jī)未在圖1中示出)。

參見圖2，所述機(jī)器人巡檢方法包括：

步驟S01：確定拍攝目標(biāo)；

步驟S02：根據(jù)所述拍攝目標(biāo)確定底盤300移動(dòng)的目標(biāo)位置；

步驟S03：控制底盤300從當(dāng)前位置移動(dòng)至所述目標(biāo)位置；

步驟S04：判斷攝像頭101是否對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)；若攝像頭101未對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)，進(jìn)入步驟S05；若攝像頭101已對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)，返回步驟S06；

步驟S05：通過控制所述第一電機(jī)繞垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)和控制所述第二電機(jī)繞水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)整所述攝像頭的方向；之后返回步驟S04；

步驟S06：控制攝像頭101進(jìn)行拍攝；

步驟S07：對(duì)攝像頭101拍攝到的圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理和圖像識(shí)別，并輸出識(shí)別結(jié)果。

由上可知，巡檢機(jī)器人以拍照的形式采集變電站設(shè)備和線路的圖像信息，通過對(duì)拍攝到的圖像信息進(jìn)行預(yù)處理和識(shí)別，得出變電站設(shè)備和線路的運(yùn)行情況。每次拍攝時(shí)，巡檢機(jī)器人需要先行進(jìn)至目標(biāo)位置，再利用安裝在巡檢機(jī)器人頸部200的第一電機(jī)繞垂直方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)以及安裝在頭部100的第二電機(jī)繞水平方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)頭部100在轉(zhuǎn)動(dòng)和俯仰兩個(gè)方向上的靈活運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)整攝像頭101的角度進(jìn)行拍攝。巡檢機(jī)器人代替人工完成了對(duì)變電站設(shè)備和線路的智能化巡檢，克服了人工巡檢方式存在的巡檢時(shí)間長、危險(xiǎn)性高、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題。

為保證巡檢機(jī)器人在巡檢區(qū)域內(nèi)無拘束的運(yùn)動(dòng)，本實(shí)施例推薦底盤300選用輪式驅(qū)動(dòng)底盤。更為具體的，所述輪式驅(qū)動(dòng)底盤采用雙主動(dòng)輪差速驅(qū)動(dòng)，并配有兩個(gè)起支撐作用的萬向輪。其中，雙主動(dòng)輪差速驅(qū)動(dòng)保證了巡檢機(jī)器人在行進(jìn)、轉(zhuǎn)彎過程中有足夠的靈活性，可以實(shí)現(xiàn)巡檢機(jī)器人以任意角度移動(dòng)；兩個(gè)萬向輪都配有減震彈簧，平衡了巡檢機(jī)器人的重量分布，還能在巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中起到很好的緩沖作用，確保巡檢機(jī)器人平穩(wěn)安全的移動(dòng)。

導(dǎo)航是巡檢機(jī)器人進(jìn)行巡檢任務(wù)的基本保障，是機(jī)器人穩(wěn)定安全行進(jìn)的必要條件。影響導(dǎo)航的關(guān)鍵因素有導(dǎo)航方式和導(dǎo)航算法?？紤]到單一導(dǎo)航方式都有各自的局限性，如單一的電磁導(dǎo)航，雖然能做到精確定位，但是不能預(yù)測前方道路情況，嚴(yán)重制約了巡檢機(jī)器人行進(jìn)的速度；單一的視覺導(dǎo)航，雖然能夠滿足導(dǎo)航的要求，但是容易受光照等環(huán)境因素影響；單一的GPS導(dǎo)航受電力設(shè)備影響大，從而給導(dǎo)航帶來難以預(yù)料的結(jié)果，對(duì)此，本實(shí)施例推薦采用多傳感數(shù)據(jù)融合的導(dǎo)航方式，使導(dǎo)航系統(tǒng)的魯棒性更強(qiáng)并且具有更高的精度，從而精確控制底盤300從當(dāng)前位置移動(dòng)至所述目標(biāo)位置。例如，可以利用視覺前瞻性道路特征數(shù)據(jù)結(jié)合近距離電磁位置數(shù)據(jù)以及電子地圖數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航路線最短路徑規(guī)劃，滿足機(jī)器人巡檢需要。此外，還可運(yùn)用自適應(yīng)位置型PID控制算法，對(duì)于脫離導(dǎo)航線的錯(cuò)誤處理采用模糊控制的思想，使導(dǎo)航系統(tǒng)具備抗干擾能力、保持較好的收斂性。

當(dāng)巡檢機(jī)器人的電量不足時(shí)，需要考慮巡檢機(jī)器人的充電問題。對(duì)應(yīng)的，所述機(jī)器人巡檢方法還包括：當(dāng)檢測到所述巡檢機(jī)器人的剩余電量低于預(yù)設(shè)值時(shí)，控制底盤300從當(dāng)前位置移動(dòng)至充電裝置所在位置，再控制所述巡檢機(jī)器人與所述充電裝置自動(dòng)對(duì)接。具體實(shí)施方案可以是：設(shè)計(jì)充電塢定位信標(biāo)和充電裝置對(duì)接信標(biāo)，實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)巡檢機(jī)器人從遠(yuǎn)距離接近所述充電裝置，再利用激光測距法及角形板作為信標(biāo)，實(shí)現(xiàn)巡檢機(jī)器人與所述充電裝置的近距離對(duì)接。

其中，對(duì)攝像頭101拍攝到的圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理和圖像識(shí)別，包括：對(duì)攝像頭101拍攝到的圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理，并進(jìn)行指示燈識(shí)別、指針識(shí)別和數(shù)顯表數(shù)字識(shí)別，從而方便工作人員根據(jù)識(shí)別結(jié)果獲悉儀表讀數(shù)是否正常、開關(guān)閉合情況以及設(shè)備發(fā)熱情況等。

具體的，所述圖像預(yù)處理，是指針對(duì)圖像的復(fù)雜背景，如在圖像中光照條件復(fù)雜、被檢測物體與環(huán)境背景色彩接近、物體擺放不規(guī)則、相互之間有遮擋等問題，首先對(duì)攝像頭101拍攝到的圖像進(jìn)行預(yù)處理，消除光照、背景等噪聲，減少圖像中的噪聲點(diǎn)，從而有效減少無效累積和計(jì)算量。圖像預(yù)處理的手段主要包括圖像濾波、二值化、邊緣檢測等。

所述指針識(shí)別，包括直線檢測，位置角度計(jì)算和指針數(shù)值讀取，其中直線檢測是關(guān)鍵，本實(shí)施例推薦采用hough變換的方法實(shí)現(xiàn)直線檢測。

所述數(shù)顯表數(shù)字識(shí)別，包括區(qū)域定位、圖像分割和數(shù)字識(shí)別。其中，區(qū)域定位是為了找到數(shù)顯表顯示數(shù)字的位置，通過實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)可以知道大致位置，具體可使用模板匹配法實(shí)現(xiàn)。針對(duì)數(shù)顯表數(shù)字的特殊性，采用圖像分割的方法，提取出單獨(dú)數(shù)字，然后使用SVM回歸的方法進(jìn)行數(shù)字識(shí)別，讀取數(shù)值。

所述指示燈識(shí)別，包括圓檢測、顏色空間變換和指示燈狀態(tài)識(shí)別三個(gè)步驟：

1)圓檢測：對(duì)于預(yù)處理后的圖像，由于指示燈的大小是固定的，使用模板匹配方法可以實(shí)現(xiàn)圓的檢測，這種方法可以大大減小算法的復(fù)雜度。

2)顏色空間變換：由采集設(shè)備采集到的圖像一般都是RGB類型圖像，所對(duì)應(yīng)的模型為RGB顏色模型，在彩色模型中各像素值是由R、G、B三種分量的疊加而成，這三種亮度值隨光照強(qiáng)度的不同而改變，所以使用RGB顏色模型直接進(jìn)行顏色識(shí)別效果并不理想，需要將顏色空間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。HSI模型是于1915年被提出的，這個(gè)模型更適合人眼的有效識(shí)別，并且克服了RGB模型的一些缺點(diǎn)，適用于顏色識(shí)別，所以要實(shí)現(xiàn)顏色RGB空間到HIS空間的轉(zhuǎn)換。

3)指示燈狀態(tài)識(shí)別：根據(jù)顏色識(shí)別結(jié)果，結(jié)合圓檢測的位置信息，識(shí)別指示燈的狀態(tài)。

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種巡檢機(jī)器人，包括機(jī)器人本體和控制系統(tǒng)。

如圖1所示，所述巡檢機(jī)器人本體包括頭部100、頸部200和底盤300；頸部200安裝有第一電機(jī)；頭部100安裝有攝像頭101和第二電機(jī)。

所述控制系統(tǒng)分別與所述第一電機(jī)、所述第二電機(jī)和底盤300相連，用于確定拍攝目標(biāo)；根據(jù)所述拍攝目標(biāo)確定底盤300移動(dòng)的目標(biāo)位置；控制底盤300從當(dāng)前位置移動(dòng)至所述目標(biāo)位置；判斷攝像頭101是否對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)；若攝像頭101未對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)，通過控制所述第一電機(jī)繞垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)和控制所述第二電機(jī)繞水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)整攝像頭101的方向，直至攝像頭101對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)；當(dāng)攝像頭101對(duì)準(zhǔn)所述拍攝目標(biāo)時(shí)，控制攝像頭101進(jìn)行拍攝；對(duì)攝像頭101拍攝到的圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理和圖像識(shí)別，并輸出識(shí)別結(jié)果。

其中，底盤300可采用輪式驅(qū)動(dòng)底盤，但并不局限。

其中，所述控制系統(tǒng)具體用于采用多傳感數(shù)據(jù)融合的導(dǎo)航方式，控制所述底盤從當(dāng)前位置移動(dòng)至所述目標(biāo)位置。具體的，所述采用多傳感數(shù)據(jù)融合的導(dǎo)航方式，包括：利用視覺前瞻性道路特征數(shù)據(jù)結(jié)合近距離電磁位置數(shù)據(jù)以及電子地圖數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航路線最短路徑規(guī)劃。

其中，所述控制系統(tǒng)用于對(duì)所述攝像頭拍攝到的圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理和圖像識(shí)別，具體包括：所述控制系統(tǒng)用于對(duì)所述攝像頭拍攝到的圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理，并進(jìn)行指示燈識(shí)別、指針識(shí)別和數(shù)顯表數(shù)字識(shí)別。

可選地，所述控制系統(tǒng)還用于在檢測到所述巡檢機(jī)器人的剩余電量低于預(yù)設(shè)值時(shí)，控制所述底盤從當(dāng)前位置移動(dòng)至充電裝置所在位置，再控制所述巡檢機(jī)器人與所述充電裝置自動(dòng)對(duì)接。

綜上所述，在本發(fā)明所述方案中，巡檢機(jī)器人以拍照的形式采集變電站設(shè)備和線路的圖像信息，通過對(duì)拍攝到的圖像信息進(jìn)行預(yù)處理和識(shí)別，得出變電站設(shè)備和線路的運(yùn)行情況。每次拍攝時(shí)，巡檢機(jī)器人需要先行進(jìn)至目標(biāo)位置，再利用安裝在巡檢機(jī)器人頸部的第一電機(jī)繞垂直方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)以及安裝在頭部的第二電機(jī)繞水平方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)頭部在轉(zhuǎn)動(dòng)和俯仰兩個(gè)方向上的靈活運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)整攝像頭的角度進(jìn)行拍攝。巡檢機(jī)器人代替人工完成了對(duì)變電站設(shè)備和線路的智能化巡檢，克服了人工巡檢方式存在的巡檢時(shí)間長、危險(xiǎn)性高、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的巡檢機(jī)器人而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明實(shí)施例的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明實(shí)施例將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。