本技術(shù)涉及檢測(cè)用工業(yè)機(jī)器人，特別是涉及一種儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、大型儲(chǔ)罐是石油庫中不可或缺的設(shè)備，用于儲(chǔ)存原油和其他石油產(chǎn)品。然而，儲(chǔ)罐底板容易受到其所儲(chǔ)存的化學(xué)物質(zhì)的腐蝕影響，可能導(dǎo)致產(chǎn)生泄漏風(fēng)險(xiǎn)。因此，定期檢測(cè)儲(chǔ)罐底板是至關(guān)重要的安全措施。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法需要清空儲(chǔ)罐并派遣檢測(cè)人員進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)部，這種方法既昂貴又耗時(shí)。為了解決這一問題，提出一種儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人來對(duì)儲(chǔ)罐底板進(jìn)行檢測(cè)，可達(dá)到自動(dòng)檢測(cè)的目的。

2、儲(chǔ)罐底板存在多組浮頂支撐桿以及若干犧牲陽極塊，內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜。儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人在儲(chǔ)罐內(nèi)部進(jìn)行自主作業(yè)時(shí)，需要檢測(cè)儲(chǔ)罐底板上所有地方，同時(shí)還需要實(shí)時(shí)進(jìn)行自主避障，來避開浮頂支撐桿和犧牲陽極塊，以免發(fā)生碰撞。如果儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人沒有相應(yīng)的避障能力，在前方有障礙物時(shí)，儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人會(huì)卡住不動(dòng)，影響儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人的檢測(cè)功能。如何讓儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人能夠?qū)?chǔ)罐底板上所有地方全部進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)又能夠可靠地繞過障礙物，成為了亟待解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供一種儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人及其工作方法，可在將儲(chǔ)罐底板所有地方檢測(cè)到的同時(shí)進(jìn)行自主避障。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了如下方案。

3、第一方面，本技術(shù)提供了一種儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人，所述儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人包括：機(jī)器人本體和裝載于所述機(jī)器人本體上的控制器和激光雷達(dá)，所述控制器和所述激光雷達(dá)通信連接。

4、所述控制器用于基于rrt算法生成一條從起始點(diǎn)到終止點(diǎn)的可行路徑，并控制所述機(jī)器人本體沿所述可行路徑運(yùn)動(dòng)；所述起始點(diǎn)和所述終止點(diǎn)均位于儲(chǔ)罐底板上。

5、所述激光雷達(dá)用于在所述機(jī)器人本體沿所述可行路徑運(yùn)動(dòng)的過程中，對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行掃描，得到掃描數(shù)據(jù)。

6、所述控制器還用于基于所述掃描數(shù)據(jù)生成儲(chǔ)罐內(nèi)部的柵格地圖，基于所述柵格地圖生成一條能夠避開障礙物且能夠?qū)?chǔ)罐底板進(jìn)行全覆蓋檢測(cè)的檢測(cè)路徑，并控制所述機(jī)器人本體沿所述檢測(cè)路徑運(yùn)動(dòng)，以對(duì)儲(chǔ)罐底板進(jìn)行檢測(cè)。

7、可選地，所述儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人還包括：裝載于所述機(jī)器人本體上的陀螺儀，所述陀螺儀與所述控制器通信連接。

8、所述陀螺儀用于檢測(cè)所述機(jī)器人本體的角速度。

9、所述控制器還用于在所述機(jī)器人本體沿所述檢測(cè)路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)，每當(dāng)所述機(jī)器人本體準(zhǔn)備從所述檢測(cè)路徑的第一目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至所述檢測(cè)路徑的第二目標(biāo)點(diǎn)，則基于所述第一目標(biāo)點(diǎn)的位置坐標(biāo)和所述第二目標(biāo)點(diǎn)的位置坐標(biāo)確定所述機(jī)器人本體需要旋轉(zhuǎn)的目標(biāo)角度，基于所述目標(biāo)角度控制所述機(jī)器人本體旋轉(zhuǎn)，基于所述機(jī)器人本體旋轉(zhuǎn)過程中的角速度，計(jì)算得到計(jì)算角度，判斷所述計(jì)算角度與所述目標(biāo)角度是否相等，若相等，則控制所述機(jī)器人本體從所述第一目標(biāo)點(diǎn)直線運(yùn)動(dòng)至所述第二目標(biāo)點(diǎn)；其中，所述檢測(cè)路徑包括多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，所述第一目標(biāo)點(diǎn)和所述第二目標(biāo)點(diǎn)為相鄰的兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)。

10、可選地，所述儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人還包括：裝載于所述機(jī)器人本體上的里程計(jì)，所述里程計(jì)與所述控制器通信連接。

11、所述里程計(jì)用于檢測(cè)所述機(jī)器人本體的電機(jī)轉(zhuǎn)速。

12、所述控制器還用于在所述機(jī)器人本體沿所述檢測(cè)路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)，每當(dāng)所述機(jī)器人本體從所述檢測(cè)路徑的第一目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至所述檢測(cè)路徑的第二目標(biāo)點(diǎn)后，則基于所述第一目標(biāo)點(diǎn)的位置坐標(biāo)和所述第二目標(biāo)點(diǎn)的位置坐標(biāo)確定從所述第一目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至所述第二目標(biāo)點(diǎn)的目標(biāo)位移，基于從所述第一目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至所述第二目標(biāo)點(diǎn)過程中的電機(jī)轉(zhuǎn)速，計(jì)算得到計(jì)算位移，判斷所述計(jì)算位移與所述目標(biāo)位移是否相等，若相等，則控制所述機(jī)器人本體繼續(xù)沿所述檢測(cè)路徑運(yùn)動(dòng)。

13、可選地，所述儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人還包括：裝載于所述機(jī)器人本體上的攝像頭，所述攝像頭與所述控制器通信連接。

14、所述攝像頭用于在所述機(jī)器人本體沿所述檢測(cè)路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)儲(chǔ)罐底板進(jìn)行拍攝，得到拍攝視頻。

15、所述控制器用于對(duì)于所述拍攝視頻中的每一視頻幀，以所述視頻幀作為輸入，利用訓(xùn)練好的缺陷檢測(cè)模型判斷所述視頻幀中是否存在缺陷，若存在缺陷，則計(jì)算所述缺陷的缺陷面積。

16、可選地，所述訓(xùn)練好的缺陷檢測(cè)模型采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

17、可選地，缺陷面積的計(jì)算公式如下。

18、。

19、其中，為缺陷面積；為攝像頭光心到缺陷的距離；為相機(jī)焦距；為缺陷在地面的面積和缺陷在攝像頭成像平面的面積的比值。

20、第二方面，本技術(shù)提供了一種儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人的工作方法，應(yīng)用于上述中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人，所述儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人的工作方法包括以下步驟。

21、基于rrt算法生成一條從起始點(diǎn)到終止點(diǎn)的可行路徑，并控制機(jī)器人本體沿所述可行路徑運(yùn)動(dòng)；所述起始點(diǎn)和所述終止點(diǎn)均位于儲(chǔ)罐底板上。

22、獲取掃描數(shù)據(jù)；所述掃描數(shù)據(jù)是激光雷達(dá)在機(jī)器人本體沿所述可行路徑運(yùn)動(dòng)的過程中，對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行掃描所得到的數(shù)據(jù)。

23、基于所述掃描數(shù)據(jù)生成儲(chǔ)罐內(nèi)部的柵格地圖。

24、基于所述柵格地圖生成一條能夠避開障礙物且能夠?qū)?chǔ)罐底板進(jìn)行全覆蓋檢測(cè)的檢測(cè)路徑，并控制機(jī)器人本體沿所述檢測(cè)路徑運(yùn)動(dòng)，以對(duì)儲(chǔ)罐底板進(jìn)行檢測(cè)。

25、可選地，所述柵格地圖包括對(duì)儲(chǔ)罐底板進(jìn)行劃分所得到的多個(gè)網(wǎng)格，每一網(wǎng)格對(duì)應(yīng)儲(chǔ)罐底板的一塊區(qū)域，每一網(wǎng)格均具有代價(jià)值，含有障礙物的網(wǎng)格的代價(jià)值為負(fù)數(shù)，不含障礙物的網(wǎng)格的代價(jià)值為正數(shù)，則基于所述柵格地圖生成一條能夠避開障礙物且能夠?qū)?chǔ)罐底板進(jìn)行全覆蓋檢測(cè)的檢測(cè)路徑，具體包括：按照每一個(gè)網(wǎng)格只能經(jīng)過一次的原則，將所有代價(jià)值為正數(shù)的網(wǎng)格進(jìn)行連接，形成檢測(cè)路徑。

26、可選地，所述檢測(cè)路徑包括多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，則控制機(jī)器人本體沿所述檢測(cè)路徑運(yùn)動(dòng)，具體包括以下步驟。

27、基于機(jī)器人本體當(dāng)前所處的第一目標(biāo)點(diǎn)，向機(jī)器人本體發(fā)送第二目標(biāo)點(diǎn)；所述第一目標(biāo)點(diǎn)和所述第二目標(biāo)點(diǎn)為相鄰的兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)。

28、基于所述第一目標(biāo)點(diǎn)的位置坐標(biāo)和所述第二目標(biāo)點(diǎn)的位置坐標(biāo)確定機(jī)器人本體需要旋轉(zhuǎn)的目標(biāo)角度，并基于所述目標(biāo)角度控制機(jī)器人本體旋轉(zhuǎn)。

29、基于機(jī)器人本體旋轉(zhuǎn)過程中的角速度，計(jì)算得到計(jì)算角度。

30、判斷所述計(jì)算角度與所述目標(biāo)角度是否相等。

31、若相等，則控制機(jī)器人本體從所述第一目標(biāo)點(diǎn)直線運(yùn)動(dòng)至所述第二目標(biāo)點(diǎn)。

32、基于所述第一目標(biāo)點(diǎn)的位置坐標(biāo)和所述第二目標(biāo)點(diǎn)的位置坐標(biāo)確定從所述第一目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至所述第二目標(biāo)點(diǎn)的目標(biāo)位移。

33、基于從所述第一目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至所述第二目標(biāo)點(diǎn)過程中的電機(jī)轉(zhuǎn)速，計(jì)算得到計(jì)算位移。

34、判斷所述計(jì)算位移與所述目標(biāo)位移是否相等。

35、若相等，則以所述第二目標(biāo)點(diǎn)作為下一迭代的第一目標(biāo)點(diǎn)，返回“基于機(jī)器人本體當(dāng)前所處的第一目標(biāo)點(diǎn)，向機(jī)器人本體發(fā)送第二目標(biāo)點(diǎn)”的步驟，直至所述第二目標(biāo)點(diǎn)為所述檢測(cè)路徑的最后一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)。

36、可選地，目標(biāo)角度的計(jì)算公式如下。

37、。

38、其中，為目標(biāo)角度；為第二目標(biāo)點(diǎn)的位置的y坐標(biāo)；為第一目標(biāo)點(diǎn)的位置的y坐標(biāo)；為第二目標(biāo)點(diǎn)的位置的x坐標(biāo)；為第一目標(biāo)點(diǎn)的位置的x坐標(biāo)。

39、根據(jù)本技術(shù)提供的具體實(shí)施例，本技術(shù)公開了以下技術(shù)效果。

40、本技術(shù)提供了一種儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人及其工作方法，該儲(chǔ)罐底板檢測(cè)機(jī)器人包括：機(jī)器人本體和裝載于機(jī)器人本體上的控制器和激光雷達(dá)，控制器和激光雷達(dá)通信連接?？刂破骰趓rt算法生成一條從起始點(diǎn)到終止點(diǎn)的可行路徑，并控制機(jī)器人本體沿可行路徑運(yùn)動(dòng)，激光雷達(dá)在機(jī)器人本體沿可行路徑運(yùn)動(dòng)的過程中，對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行掃描，得到掃描數(shù)據(jù)，控制器基于掃描數(shù)據(jù)生成儲(chǔ)罐內(nèi)部的柵格地圖，基于柵格地圖生成一條能夠避開障礙物且能夠?qū)?chǔ)罐底板進(jìn)行全覆蓋檢測(cè)的檢測(cè)路徑，并控制機(jī)器人本體沿檢測(cè)路徑運(yùn)動(dòng)，以對(duì)儲(chǔ)罐底板進(jìn)行檢測(cè)，本技術(shù)通過激光雷達(dá)和控制器的配合，預(yù)先生成一條能夠避開障礙物且能夠?qū)?chǔ)罐底板進(jìn)行全覆蓋檢測(cè)的檢測(cè)路徑，后續(xù)機(jī)器人本體沿該檢測(cè)路徑運(yùn)動(dòng)，以對(duì)儲(chǔ)罐底板進(jìn)行檢測(cè)，從而可在將儲(chǔ)罐底板所有地方檢測(cè)到的同時(shí)進(jìn)行自主避障。