电力巡检机器人低能耗作业方法与流程

本技术涉及电力设备巡检，特别涉及电力巡检机器人低能耗作业方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本技术相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、随着科技进步，无人机巡查成为了电网线路巡查的有效方式，考虑到巡检路线周圈环境存在随机障碍分布，因此，当前的无人机电力巡检多常配备避障规划系统，在巡检过程中实时启动视频、雷达进行实时检测及诊断，而后实现巡检路径动态调整，进而实现巡检沿线避障处理，实施视频及雷达监测极大增加了巡检无人机的功耗开销，由此严重影响续航能力，这对于待巡查线路长，分布广的巡检任务，低效的续航能力必然增加无效的往返飞行里程开销，由此降低了巡检效率，提升了巡检成本，因此，优化巡检效率，是业界有待解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本技术提出了电力巡检机器人低能耗作业方法，通过匹配当前巡障信息集与云端先验巡障信息集的一致性，为巡障信息集匹配一致的航段选择先验导航路线进行巡检，而对于巡障信息集匹配不一致的航段，则启动避障规划系统，重新规划路线，降低了避障规划系统的使用频次，有效降低了无人机巡航的能耗，显著优化无人机电力巡检续航能力，提升巡检效率。

2、本技术提供了电力巡检机器人低能耗作业方法，基于一种由机器人导航加载模块、机器人环境探测模块、机器人巡航控制模块组成的电力巡检机器人低能耗作业装置，具体作业方法如下：

3、步骤1、机器人导航加载模块从云平台加载源节点到目标节点的先验巡检导航路线，并将导航路线分割为n个航段，分别对应{node_i，node_i+1}，其中i为航段编号，取值为0、...、n-1；

4、步骤2、机器人环境探测模块在航段i起航前，探测环境参数，并形成巡障信息集；

5、步骤3、机器人巡航控制模块检测所述巡障信息集与云平台的先验巡障信息集是否一致，如果是，则按照原导航路线对航段i进行巡检；如果否，则启动避障规划系统，进行航段i的路径重新规划，而后按照新规划导航路线对航段i进行巡检，并将规划后的路径及对应的巡障信息集上传到云平台。

6、优选地，所述步骤1中，所述先验巡检导航路线为最近一次巡检通行的路线；初次巡检的导航路线通过预设完成。

7、优选地，所述步骤1中，n的取值确定方法为：所述机器人导航加载模块根据导航路线长度len及用于探测环境参数的传感器的最大探测距离maxlenperseg，把导航路线长度len分割为每段不长于maxlenperseg的n个航段。

8、优选地，所述步骤2中，所述机器人环境探测模块在航段i起航前，探测环境参数的方法为：

9、所述环境探测模块在航段i-1巡航时段内，以能探测到航段i最远边界点时所在位置点为起始位置，以航段i-1的结束位置点为截止位置，在这段时间内对航段i进行环境参数探测。

10、优选地，所述步骤2中，所述机器人环境探测模块形成巡障信息集的具体方法为：

11、步骤2.1、机器人环境探测模块确定针对航段i发出探测信号的位置，而后设置不同探测方向，并针对每个探测方向发射探测信号及接收相应探测信号的反射信号，记录各探测方向的信号往返时间，而后形成三维信息集inf_i_j＝{pos_i，dir_i_j，rtt_i_j}，其中i为所探测航段编号，取值为0、...、n-1，n为航段数量，j为探测航段i的方向编号，取值为0、...、j-1，j为探测方向数量，pos_i为针对航段i发射探测信号的位置坐标，dir_i_j为针对航段i发射探测信号的第j个探测方向，rtt_i_j为针对航段i发射探测信号的第j个探测方向所述探测信号的往返时间；

12、步骤2.2、机器人环境探测模块以pos_i为参考坐标，以rtt_i_j/2时间对应的信号距离为半径，构造三维球面，而后以dir_i_j为指向，找出三维球面的交叉点所对应的坐标，把该坐标定义为针对本次探测信号的初始巡障信息initialaxisbar_i_j；

13、步骤2.3、机器人环境探测模块把initialaxisbar_i_j中与航段i最小距离大于预设门限threshold1的坐标剔除，把剩余的坐标定义为航段i的巡障信息集bar_i。

14、优选地，所述步骤3中，所述机器人巡航控制模块检测所述巡障信息集与云平台的先验巡障信息集是否一致的方法包括方法a、方法b、方法c中的任意一种或几种的组合，具体如下：

15、方法a：

16、步骤3.1a、机器人巡航控制模块从云平台数据库查询与航段i最小距离小于等于预设门限threshold1的坐标集，定义为航段i的先验巡障信息集priorbar_i，priorbar_i的元素个数定义为m1；

17、步骤3.2a、机器人巡航控制模块确定bar_i的元素个数m2，而后判定m2是否大于m1，如果是，则跳转到步骤3.6a，如果否，则跳转到步骤3.3a；

18、步骤3.3a、机器人巡航控制模块判定bar_i是否为空，如果不为空，则从bar_i中选出一个元素k，并把该元素从bar_i中删除，而后跳转到步骤3.4a，如果为空，则跳转到步骤3.5a；

19、步骤3.4a、机器人巡航控制模块从priorbar_i中选出与元素k距离最小的元素s，并判定该距离是否大于门限threshold2，如果是，则跳转到步骤3.6a，如果否，则把元素s从priorbar_i中删除，而后跳转到步骤3.3a；

20、步骤3.5a、机器人巡航控制模块判定所述巡障信息集与云平台的先验巡障信息集一致，并结束本流程处理；

21、步骤3.6a、机器人巡航控制模块判定所述巡障信息集与云平台的先验巡障信息集不一致，并结束本流程处理；

22、方法b：

23、步骤3.1b、机器人巡航控制模块从云平台数据库查询与航段i最小距离小于等于预设门限threshold1的坐标集，定义为航段i的先验巡障信息集priorbar_i，将队列listprocess清空；

24、步骤3.2b、机器人巡航控制模块判定bar_i是否为空，如果不为空，则从bar_i中选出一个元素k，并把该元素从bar_i中删除，而后跳转到步骤3.3b，如果为空，则跳转到步骤3.5b；

25、步骤3.3b、机器人巡航控制模块判定priorbar_i是否为空，如果是，则跳转到步骤3.4b，如果否，则从priorbar_i中选出与元素k距离最小的元素q，并判定该距离是否大于门限threshold2，如果是，则把元素k存进队列listprocess后再跳转到步骤3.2b；如果否，则把元素q从priorbar_i删除并跳转到步骤3.2b，

26、步骤3.4b、机器人巡航控制模块把元素k存进队列listprocess后再跳转到步骤3.5b；

27、步骤3.5b、机器人巡航控制模块检查listprocess是否为空，如果是，则判定所述巡障信息集与云平台的先验巡障信息集一致，并结束本流程处理；如果否，则计算listprocess中各元素与航段i的最小距离d1_i_r1，其中r1取值为0、...、r1-1，r1为listprocess的元素个数，而后判定d1_i_r1中最小取值是否大于预设门限threshold2，如果是，则判定所述巡障信息集与云平台的先验巡障信息集一致，并结束本流程处理；如果否，则判定所述巡障信息集与云平台的先验巡障信息集不一致，并结束本流程处理；

28、方法c：

29、步骤3.1c、机器人巡航控制模块从云平台数据库查询与航段i最小距离小于等于预设门限threshold1的坐标集，定义为航段i的先验巡障信息集priorbar_i；

30、步骤3.2c、机器人巡航控制模块计算priorbar_i中各元素与航段i的最小距离d2_i_r2，计算bar_i中各元素与航段i的最小距离d3_i_r3，其中r2取值为0、...、r2-1，r2为priorbar_i的元素个数，r3取值为0、...、r3-1，r3为bar_i的元素个数；

31、步骤3.3c、机器人巡航控制模块从d2_i_r2中选出最小的值min2，从d3_i_r3中选出最小的值min3，而后判定min3是否大于等于min2，如果是，则判定所述巡障信息集与云平台的先验巡障信息集一致；如果否，则判定所述巡障信息集与云平台的先验巡障信息集不一致。

32、优选地，所述步骤3中，所述机器人巡航控制模块计算元素k与航段i的最小距离的方法为：将航段i分割为f段，并根据导航路线，为每段找一个参考点，而后计算元素k与每段对应参考点的距离，把距离最小的参考点与元素k的距离，确定为元素k与航段i的最小距离。

33、优选地，参考点选择每段的中心位置。

34、优选地，所述步骤3中，启动避障规划系统对进行航段i的路径重新规划的具体方法包括：视觉导航避障规划以及雷达+视觉导航避障规划中的任意一种；在启动避障规划系统之前，所述避障规划系统处于休眠状态。

35、与现有技术相比，本技术的有益效果为：

36、本技术的方法通过低功耗传感器对环境进行探测形成当前巡障信息集，而后以数据库中巡障信息集及其匹配导航路线为先验信息，通过匹配当前巡障信息集与先验巡障信息集的一致性，为巡障信息集匹配一致的航段选择先验导航路线进行巡检，而对于巡障信息集匹配不一致的航段，则启动避障规划系统，重新规划路线，由于电力设施沿线绝大部分航段环境相对固定，因此，可以采用原有导航路线，无需反复重新规划路径，进而降低了避障规划系统的使用频次，从而有效降低了无人机巡航的能耗，本发明的方法，可显著优化无人机电力巡检续航能力，提升巡检效率。