本發(fā)明涉及智能化巡檢，特別涉及一種智能巡檢機(jī)器人控制系統(tǒng)及遠(yuǎn)程控制方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著機(jī)器人技術(shù)和遠(yuǎn)程通信技術(shù)的飛速發(fā)展，遠(yuǎn)程控制巡檢機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸在隧道巡檢領(lǐng)域展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢。這些機(jī)器人能夠在人工難以觸及或危險(xiǎn)的環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)，通過高精度的傳感器和先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理能力，實(shí)現(xiàn)對隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和健康狀況評估。此外，它們還能夠通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，將巡檢數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給操作人員，大大提高了巡檢工作的效率和安全性?，F(xiàn)有的巡檢機(jī)器人裝備了一系列高精度傳感器、高清攝像頭和紅外攝像頭，用于采集各種數(shù)據(jù)，并配備有高容量電池組，至少包括主電池和副電池，保證續(xù)航能力?，F(xiàn)有巡檢機(jī)器人通常采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，有些巡檢機(jī)器人包括多個(gè)電機(jī)，以適應(yīng)巡檢速度要求。通過結(jié)合無線局域網(wǎng)（wlan）和4g/5g移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在隧道內(nèi)部署相應(yīng)的通信基站，使隧道內(nèi)外都能保持穩(wěn)定的通信連接。此外，機(jī)器人還配備了衛(wèi)星定位系統(tǒng)（gps），在隧道外部或開放區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位。

2、然而，隧道環(huán)境的封閉性和復(fù)雜性給其施工以及日常維護(hù)和緊急情況下的應(yīng)急響應(yīng)帶來了極大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的人工巡檢方式不僅效率低下，而且存在較大的安全隱患，因此，尋找一種高效、安全的巡檢方法成為行業(yè)發(fā)展的迫切需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明通過遠(yuǎn)程控制巡檢機(jī)器人進(jìn)行巡檢作業(yè)，為巡檢機(jī)器人制定巡檢路徑，巡檢機(jī)器人根據(jù)啟動(dòng)時(shí)間和停止時(shí)間數(shù)據(jù)準(zhǔn)時(shí)開始和結(jié)束所在巡檢點(diǎn)的巡檢任務(wù)，以保證任務(wù)的時(shí)效性和效率。

2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種智能巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法，所述方法包括：

3、獲取指令包，并對所述指令包解析，以獲取巡檢任務(wù)、避障規(guī)則、軟啟停規(guī)則；

4、從數(shù)據(jù)庫中提取巡檢點(diǎn)，構(gòu)成巡檢點(diǎn)集；

5、根據(jù)巡檢任務(wù)生成巡檢路徑，計(jì)算獲得巡檢路徑上相鄰兩個(gè)巡檢任務(wù)執(zhí)行點(diǎn)間的距離；

6、計(jì)算獲得相鄰兩個(gè)巡檢點(diǎn)間的時(shí)間差；

7、生成控制指令；

8、解析接收到的控制指令并驅(qū)動(dòng)巡檢機(jī)器人按照巡檢路徑運(yùn)動(dòng)，并實(shí)時(shí)反饋巡檢機(jī)器人的狀態(tài)信息。

9、優(yōu)選的，在所述獲取指令包，并對所述指令包解析，以獲取巡檢任務(wù)、巡檢任務(wù)和軟啟停規(guī)則之前，還包括以下步驟：

10、在巡檢路線上設(shè)置多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，建立相鄰兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)通信；

11、建立通信節(jié)點(diǎn)與外部控制終端的數(shù)據(jù)連接；

12、建立通信節(jié)點(diǎn)與巡檢機(jī)器人間的數(shù)據(jù)連接。

13、優(yōu)選的，所述獲取指令包，并對所述指令包解析，以獲取巡檢任務(wù)、避障規(guī)則和軟啟停規(guī)則，包括：

14、接收外部控制終端發(fā)送的指令包，所述指令包括：巡檢任務(wù)點(diǎn)信息、避障規(guī)則和軟啟停規(guī)則；

15、所述巡檢任務(wù)點(diǎn)包括與巡檢任務(wù)相關(guān)的多個(gè)巡檢點(diǎn)的名稱、巡檢開始時(shí)間和巡檢結(jié)束時(shí)間；

16、所述軟啟停規(guī)則包括與巡檢點(diǎn)對應(yīng)的啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)和停止時(shí)間點(diǎn)；

17、所述避障規(guī)則包括若干安全距離閾值、介入距離閾值、遠(yuǎn)程介入條件。

18、優(yōu)選的，所述從數(shù)據(jù)庫中提取巡檢點(diǎn)，構(gòu)成巡檢點(diǎn)集，包括：

19、從數(shù)據(jù)庫中提取巡檢點(diǎn)的名稱和坐標(biāo)信息；

20、將巡檢點(diǎn)的名稱和坐標(biāo)信息組成任務(wù)點(diǎn)坐標(biāo)向量：；

21、將多個(gè)任務(wù)點(diǎn)坐標(biāo)向量構(gòu)成巡檢點(diǎn)集，其中，表示巡檢點(diǎn)的數(shù)量。

22、優(yōu)選的，所述根據(jù)巡檢任務(wù)生成巡檢路徑，包括以下步驟：

23、從巡檢任務(wù)中提取巡檢點(diǎn)的名稱；

24、根據(jù)巡檢點(diǎn)的名稱，從巡檢點(diǎn)集中提取與巡檢點(diǎn)的名稱對應(yīng)的坐標(biāo)；

25、利用巡檢點(diǎn)的坐標(biāo)，按照距離原則對巡檢點(diǎn)進(jìn)行排序，生成巡檢路徑，具體包括：

26、獲取巡檢機(jī)器人的坐標(biāo)信息，將巡檢機(jī)器人的坐標(biāo)作為巡檢路徑的參考原點(diǎn)，計(jì)算每個(gè)巡檢點(diǎn)與巡檢機(jī)器人的距離，構(gòu)成距離參數(shù)集；其中，；

27、按照距離由小到大的順序，將對應(yīng)的巡檢點(diǎn)排序構(gòu)成巡檢點(diǎn)序列，根據(jù)巡檢點(diǎn)序列生成巡檢路徑。

28、優(yōu)選的，所述計(jì)算獲得相鄰兩個(gè)巡檢點(diǎn)間的時(shí)間差，包括：

29、從軟啟動(dòng)規(guī)則中獲取第個(gè)巡檢點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)間和停止時(shí)間：和；

30、相鄰兩個(gè)巡檢點(diǎn)間的時(shí)間差為：，其中，；

31、獲取巡檢開始時(shí)間和巡檢結(jié)束時(shí)間：和；

32、則第一巡檢點(diǎn)與參考原點(diǎn)的時(shí)間差為：，其中為第一巡檢點(diǎn)的停止時(shí)間；

33、所述生成控制指令，包括：

34、利用相鄰兩個(gè)巡檢的距離和時(shí)間差，計(jì)算獲得運(yùn)行速度參數(shù)集，具體過程為：

35、計(jì)算第個(gè)巡檢點(diǎn)到第個(gè)巡檢點(diǎn)間的平均速度，其中；

36、計(jì)算第1個(gè)巡檢點(diǎn)到參考原點(diǎn)的平均速度；

37、構(gòu)建運(yùn)行速度參數(shù)集；

38、生成對應(yīng)于第個(gè)巡檢點(diǎn)的指令序列，所述指令序列的第一字段為第個(gè)巡檢點(diǎn)的坐標(biāo)，第二字段為第個(gè)巡檢點(diǎn)到第個(gè)巡檢點(diǎn)平均速度，第三字段為第個(gè)巡檢點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)間，第四個(gè)字段為第個(gè)巡檢點(diǎn)的停止時(shí)間；

39、將多個(gè)指令序列組成控制指令。

40、優(yōu)選的，所述解析接收到的電機(jī)控制指令后驅(qū)動(dòng)巡檢機(jī)器人按照巡檢路徑運(yùn)動(dòng)，包括：

41、獲取控制指令，解析控制指令，獲得坐標(biāo)信息、平均速度、啟動(dòng)時(shí)間和停止時(shí)間數(shù)據(jù)；

42、將獲得的坐標(biāo)信息與巡檢路徑中巡檢點(diǎn)的坐標(biāo)比較，如果相等，則控制巡檢機(jī)器人按照控制指令中的啟動(dòng)時(shí)間和平均速度運(yùn)行；

43、按照預(yù)設(shè)的頻率采集巡檢機(jī)器人的運(yùn)行速度數(shù)據(jù)；

44、按照預(yù)設(shè)的頻率采集巡檢機(jī)器人與障礙物之間的距離數(shù)據(jù)；

45、將距離數(shù)據(jù)分別與安全距離閾值和介入距離閾值比較，滿足遠(yuǎn)程介入條件時(shí)，通過遠(yuǎn)程控制的方式控制巡檢機(jī)器人停車；

46、所述實(shí)時(shí)反饋巡檢機(jī)器人的狀態(tài)信息，包括：

47、獲取巡檢機(jī)器人的速度數(shù)據(jù)，添加相應(yīng)的采集時(shí)間戳一后，傳輸?shù)奖镜卮鎯?chǔ)設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)；

48、獲取巡檢機(jī)器人與障礙物之間的距離數(shù)據(jù)，添加相應(yīng)的采集時(shí)間戳二后，傳輸?shù)奖镜卮鎯?chǔ)設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)；

49、獲取巡檢機(jī)器人的電量信息，添加相應(yīng)的采集時(shí)間戳二后，傳輸?shù)奖镜卮鎯?chǔ)設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)；

50、將速度數(shù)據(jù)、距離數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

51、優(yōu)選的，所述將距離數(shù)據(jù)分別與安全距離閾值和介入距離閾值比較，滿足遠(yuǎn)程介入條件時(shí)，通過遠(yuǎn)程控制的方式控制巡檢機(jī)器人停車，包括：

52、步驟1、獲取安全距離閾值、介入距離閾值和遠(yuǎn)程介入條件，其中，；

53、步驟2、獲取一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的巡檢機(jī)器人與障礙物之間的距離；

54、步驟3、判斷是否滿足遠(yuǎn)程接入條件，具體為：

55、如果，則發(fā)送聲光報(bào)警指令，巡檢機(jī)器人發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，獲取此時(shí)的速度；如果，進(jìn)入步驟4，否則進(jìn)入步驟2；

56、步驟4、如果，則發(fā)送遠(yuǎn)程介入報(bào)警信息；其中，表示緩沖距離；

57、步驟5、遠(yuǎn)程控制終端接收到遠(yuǎn)程介入報(bào)警信息后，向巡檢機(jī)器人發(fā)送緊急制動(dòng)指令，控制巡檢機(jī)器人停車；

58、步驟6、再次獲取巡檢機(jī)器人的速度，判斷巡檢機(jī)器人是否停車，如果是，則返回步驟1，否則進(jìn)入步驟7；

59、步驟7、向智能巡檢機(jī)器人發(fā)送緊急斷電指令，切斷巡檢機(jī)器人供電。

60、本發(fā)明還提供一種智能巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包括巡檢機(jī)器人本體，還包括主控制模塊、電源模塊、驅(qū)動(dòng)控制模塊、距離傳感器、聲光報(bào)警模塊和通信模塊；

61、所述電源模塊包括主電源、備用電源和bms模塊，通過所述bms模塊實(shí)現(xiàn)主電源和備用電源之間的切換；所述驅(qū)動(dòng)控制模塊用于控制巡檢機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行，所述距離傳感器用于測量巡檢機(jī)器人與障礙物之間的距離，并將距離信息傳輸?shù)街骺刂颇K；所述聲光報(bào)警模塊用于發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；所述通信模塊用于與通信節(jié)點(diǎn)連接，所述通信模塊與主控制模塊連接；所述主控制模塊用于接收和解析指令包，并將解析后的指令信息發(fā)送到驅(qū)動(dòng)控制模塊、聲光報(bào)警模塊和電源模塊；所述主控制模塊通過通信模塊將巡檢機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生到云端，便于遠(yuǎn)程控制終端監(jiān)控巡檢機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)。

62、本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)所述的一種智能巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程控制方法。

63、本發(fā)明的有益效果：

64、1、?本發(fā)明中，設(shè)置了主電源、備用電源及bms模塊，通過bms模塊實(shí)現(xiàn)主電源和備用電源間的切換，延長了電池壽命，降低了維護(hù)成本，在主電源故障時(shí)也能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。主控制模塊通過通信模塊將巡檢機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)發(fā)送到云端，使操作人員可以通過遠(yuǎn)程控制終端監(jiān)控機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；距離傳感器的實(shí)時(shí)測量功能使得巡檢機(jī)器人能夠動(dòng)態(tài)識(shí)別障礙物，通信模塊與部署在隧道內(nèi)的通信節(jié)點(diǎn)連接，保證了巡檢機(jī)器人與云端和遠(yuǎn)程控制終端之間的數(shù)據(jù)傳輸，為遠(yuǎn)程控制提供了必要條件。

65、2、?本發(fā)明中，控制指令包通過無線通信傳輸方式發(fā)送給巡檢機(jī)器人，機(jī)器人內(nèi)置的主控制模塊會(huì)對收到的指令包進(jìn)行解析，提取其中的坐標(biāo)信息、平均速度、啟動(dòng)時(shí)間和停止時(shí)間等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。將解析得到的坐標(biāo)信息與預(yù)存的巡檢路徑中的坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行比較，以確認(rèn)機(jī)器人當(dāng)前應(yīng)前往的巡檢點(diǎn)。根據(jù)解析出的平均速度數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)控制模塊會(huì)實(shí)時(shí)調(diào)整巡檢機(jī)器人驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)（電機(jī)的轉(zhuǎn)速等），確保機(jī)器人以指定的速度運(yùn)行。巡檢機(jī)器人會(huì)根據(jù)啟動(dòng)時(shí)間和停止時(shí)間數(shù)據(jù)準(zhǔn)時(shí)開始和結(jié)束所在巡檢點(diǎn)的巡檢任務(wù)，以保證任務(wù)的時(shí)效性和效率，保證在巡檢任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間窗口時(shí)間內(nèi)；并且，以上采集到的所有數(shù)據(jù)會(huì)反饋給主控制模塊，用于動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)器人的行為，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。通過指令解析與執(zhí)行，結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和反饋，確保巡檢機(jī)器人能夠按照預(yù)設(shè)的任務(wù)高效、安全地完成巡檢工作。

66、3、?本發(fā)明中，當(dāng)巡檢機(jī)器人與障礙物的距離小于安全距離閾值且速度大于零時(shí)，機(jī)器人會(huì)立即發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒周圍人員注意并通知操作人員采取行動(dòng)。如果障礙物進(jìn)入臨界距離內(nèi)，且速度仍大于零，則滿足遠(yuǎn)程介入條件，系統(tǒng)會(huì)發(fā)送遠(yuǎn)程介入報(bào)警信息至遠(yuǎn)程控制終端。遠(yuǎn)程控制終端的操作人員接收到報(bào)警信息后，可以根據(jù)實(shí)際情況決定是否進(jìn)行人工干預(yù)，如調(diào)整機(jī)器人的速度。遠(yuǎn)程控制終端的操作人員可以向機(jī)器人發(fā)送緊急制動(dòng)指令，該指令通過無線通信網(wǎng)絡(luò)迅速傳達(dá)給機(jī)器人。在機(jī)器人停止后，系統(tǒng)會(huì)再次檢查與障礙物的距離，確認(rèn)安全狀態(tài)，并根據(jù)需要執(zhí)行后續(xù)操作。