CN112732313A - 一种变电站巡检机器人地图增量更新方法及*** - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种变电站巡检机器人地图增量更新方法及***，通过构建待更新区域的点云局部地图后，在已知的全局地图中匹配对应的点云数据特征，并根据匹配结果将点云局部地图加入至已知的全局地图的对应区域中，从而在维持原始全局地图和定点位置不变的情况下，实现全局地图能够将变化区域进行准确增量更新，且更新简便从而提高更新速度。
Description
技术领域
本申请涉及巡检机器人技术领域，尤其涉及一种变电站巡检机器人地图增量更新方法及***。
背景技术
在变电站巡检机器人巡检过程中，巡检地图是实现机器人准确巡检的关键技术。通常情况下，机器人在开始部署巡检任务之前需要对巡检场地进行建图，在场地地图建完后，机器人将以此作为巡检依据，同时配合激光雷达、IMU和里程计等巡检数据***进行实时定位，从而完成对既定任务点的巡检，完成巡检任务动作。
但是，对于机器人行走的场地通常会有更新和变化，这就需要对场地地图进行增量更新。常见的场地变化分为两类，一类是局部变化，即局部区域与原始场地相比增加或者去除某种场景，如在局部区域增加了某一建筑设备，导致新的场景与原始场地相比引起了较大的差异；另一类是在原始场地的基础上，增加了新的巡检区域，如场地扩建或者巡检范围的扩张。
当前变电站巡检机器人的地图更新的主要方法是重新建立新的巡检场景的全部地图，即只能对全部巡检场景的地图更新，无法实现局部的地图增量更新，这将直接影响原来巡检点的准确性，无法保障先前部署巡检点的准确到位，导致地图更新后，需要重新部署机器人定位任务，工程量巨大。
同时，当前的新增巡检区域则采用手动增加的方式，此方式是需要具备点云匹配的相关专业知识，难于快速完成巡检区域的新增，同时将影响原来巡检点的准确性，无法保障先前部署巡检点的准确到位。
发明内容
本申请提供了一种变电站巡检机器人地图增量更新方法及***，用于解决地图增量更新无法保障原来巡检点的准确性和更新速度慢的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种变电站巡检机器人地图增量更新方法，包括以下步骤：
S1：通过控制巡检机器人沿预设的巡检路线进行运动，所述预设的巡检路线覆盖所述巡检机器人的预设定点位置；
S2：在所述巡检机器人运动过程中，当检测到出现相比于预先建立的全局地图发生变化的待更新区域时，则启动预设的扫描功能对所述待更新区域进行扫描从而获得相应的以所述预先建立的全局地图为基准的点云数据；
S3：基于所述点云数据构建所述待更新区域的点云局部地图；
S4：基于所述点云局部地图的点云数据，在所述预先建立的全局地图中匹配对应的点云数据特征；
S5：当匹配成功后，根据匹配结果将所述点云局部地图加入至所述预先建立的全局地图的对应匹配区域，从而完成所述预先建立的全局地图的更新。
优选地，在所述步骤S1之前包括：
在相对于所述预先建立的全局地图指示的环境区域未发生变化的区域设置所述巡检机器人的定点位置。
优选地，所述步骤S2具体包括：在所述巡检机器人运动过程中，当检测到有相比于预先建立的全局地图发生局部变化的所述待更新区域时，则启动所述预设的扫描功能对所述待更新区域进行扫描直至所有待更新区域扫描完成，从而获得所有待更新区域相应的以所述预先建立的全局地图为基准的点云数据。
优选地，在所述步骤S2～S5具体包括：
S200：在所述巡检机器人运动过程中，当检测到有相比于预先建立的全局地图发生新增变化的所述待更新区域时，则对所述待更新区域划分为若干个单元区域，所述若干个单元区域分别定义为第一个单元区域、第二个单元区域...第N个单元区域，N≥1；
S300：通过启动所述预设的扫描功能对第一个单元区域进行扫描从而获得相应的以所述预先建立的全局地图为基准的点云数据；
S400：基于所述第一个单元区域的所述点云数据构建所述第一个单元区域的点云局部地图；
S500：基于所述第一个单元区域的所述点云局部地图的点云数据，在所述预先建立的全局地图中匹配对应的点云数据特征；
S600：当匹配成功后，根据匹配结果将所述第一个单元区域的所述点云局部地图加入至所述预先建立的全局地图的对应匹配区域，从而获得相应的第一个新增全局地图，将所述第一个新增全局地图作为所述预先建立的全局地图；
S700：逐次对剩余的单元区域重复执行所述步骤S300～S600直至获得第N个新增全局地图，从而完成所述预先建立的全局地图的新增更新。
优选地，所述步骤S700中还包括：在预设n次执行所述步骤S300～S600后，1≤n≤N，以闭环巡检的方式控制所述巡检机器人运动回所述预先建立的全局地图中预设的运动起点。
另一方面，本申请提供了一种变电站巡检机器人地图增量更新***，包括：
导航模块，用于控制巡检机器人沿预设的巡检路线进行运动，所述预设的巡检路线覆盖所述巡检机器人的预设定点位置；
获取模块，用于在所述巡检机器人运动过程中，当检测到出现相比于预先建立的全局地图发生变化的待更新区域时，则启动预设的扫描功能对所述待更新区域进行扫描从而获得相应的以所述预先建立的全局地图为基准的点云数据；
构图模块，用于基于所述点云数据构建所述待更新区域的点云局部地图；
匹配模块，用于基于所述点云局部地图的点云数据，在所述预先建立的全局地图中匹配对应的点云数据特征；
更新模块，用于当所述匹配模块匹配成功后，根据匹配结果将所述点云局部地图加入至所述预先建立的全局地图的对应匹配区域，从而完成所述预先建立的全局地图的更新。
优选地，所述获取模块包括三维激光雷达，用于启动所述预设的扫描功能。
优选地，还包括定位模块，用于在相对于所述预先建立的全局地图指示的环境区域未发生变化的区域设置所述巡检机器人的定点位置。
优选地，还包括：划分模块，用于在所述巡检机器人运动过程中，当检测到有相比于预先建立的全局地图发生新增变化的所述待更新区域时，则对所述待更新区域进行划分为若干个单元区域。
优选地，还包括控制模块，用于以闭环巡检的方式控制所述巡检机器人运动回所述预先建立的全局地图中预设的运动起点。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请实施例提供的一种变电站巡检机器人地图增量更新方法，通过构建待更新区域的点云局部地图后，在已知的全局地图中匹配对应的点云数据特征，并根据匹配结果将点云局部地图加入至已知的全局地图的对应区域中，从而在维持原始全局地图和定点位置不变的情况下，实现全局地图能够将变化区域进行准确增量更新，且更新简便从而提高更新速度，解决了无法保障原来巡检点的准确性和更新速度慢的技术问题。本申请实施例提供的一种变电站巡检机器人地图增量更新***与上述实施例的有益效果一致。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种变电站巡检机器人地图增量更新方法的流程图；
图2为本申请另一实施例提供的一种变电站巡检机器人地图增量更新方法的流程图；
图3为本申请中示例1的流程图；
图4为本申请中示例2的流程图；
图5为本申请实施例提供的一种变电站巡检机器人地图增量更新***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种变电站巡检机器人地图增量更新方法，包括以下步骤：
S100：通过控制巡检机器人沿预设的巡检路线进行运动，预设的巡检路线覆盖巡检机器人的预设定点位置；
可以理解的是，预设的巡检路线覆盖巡检机器人的预设定点位置，即为巡检机器人对所有预设定点位置进行巡检。
S200：在巡检机器人运动过程中，当检测到出现相比于预先建立的全局地图发生变化的待更新区域时，则启动预设的扫描功能对待更新区域进行扫描从而获得相应的以预先建立的全局地图为基准的点云数据；
需要说明的是，相比于预先建立的全局地图发生变化的待更新区域是可以是在预先建立的全局地图内部的局部区域变化，也可以是在预先建立的全局地图基础上的新增区域变化。
S300：基于点云数据构建待更新区域的点云局部地图；
S400：基于点云局部地图的点云数据，在预先建立的全局地图中匹配对应的点云数据特征；
需要说明的是，在完成匹配点云数据特征后，查看点云匹配结果，巡检人员可根据实际需要对特定匹配的点云数据进行适当调整。
S500：当匹配成功后，根据匹配结果将点云局部地图加入至预先建立的全局地图的对应匹配区域，从而完成预先建立的全局地图的更新。
本实施例通过构建待更新区域的点云局部地图后，在已知的全局地图中匹配对应的点云数据特征，并根据匹配结果将点云局部地图加入至已知的全局地图的对应区域中，从而在维持原始全局地图和定点位置不变的情况下，实现全局地图能够将变化区域进行准确增量更新，且更新简便从而提高更新速度，解决了无法保障原来巡检点的准确性和更新速度慢的技术问题。
以上为本发明提供的一种变电站巡检机器人地图增量更新方法的一个实施例的详细描述，以下为本发明提供的一种变电站巡检机器人地图增量更新方法的另一个实施例的详细描述。
为了方便理解，请参考图2，本申请提供的一种变电站巡检机器人地图增量更新方法，包括以下步骤：
S101：在相对于预先建立的全局地图指示的环境区域未发生变化的区域设置巡检机器人的定点位置；
可以理解的是，步骤S101可以通过载入预先建立的全局地图，将巡检机器人进行初始化定位，可以确保巡检机器人准确定位。
S201：通过控制巡检机器人沿预设的巡检路线进行运动，预设的巡检路线覆盖巡检机器人的预设定点位置；
可以理解的是，预设的巡检路线覆盖巡检机器人的预设定点位置，即为巡检机器人对所有预设定点位置进行巡检。
S301：在巡检机器人运动过程中，当检测到出现相比于预先建立的全局地图发生变化的待更新区域时，则启动预设的扫描功能对待更新区域进行扫描从而获得相应的以预先建立的全局地图为基准的点云数据；
需要说明的是，相比于预先建立的全局地图发生变化的待更新区域可以是在预先建立的全局地图内部的局部区域变化，也可以是在预先建立的全局地图基础上的新增区域变化。
S401：基于点云数据构建待更新区域的点云局部地图；
S501：基于点云局部地图的点云数据，在预先建立的全局地图中匹配对应的点云数据特征；
需要说明的是，在完成匹配点云数据特征后，查看点云匹配结果，巡检人员可根据实际需要对特定匹配的点云数据进行适当调整。
S601：当匹配成功后，根据匹配结果将点云局部地图加入至预先建立的全局地图的对应匹配区域，从而完成预先建立的全局地图的更新。
以下为结合上述实施例列举的两类环境变化进行地图增量更新的示例：
示例1
当环境变化为局部变化时，即局部区域与原始场地相比增加或者去除某种场景，如在局部区域增加了某一建筑设备，导致新的场景与原始场地相比引起了较大的差异。
如图3所示，根据上述实施例执行以下步骤：
S102：在相对于预先建立的全局地图指示的环境区域未发生变化的区域设置巡检机器人的定点位置。
S202：通过控制巡检机器人沿预设的巡检路线进行运动，预设的巡检路线覆盖巡检机器人的预设定点位置。
S302：在巡检机器人运动过程中，当检测到有相比于预先建立的全局地图发生局部变化的待更新区域时，则启动预设的扫描功能对待更新区域进行扫描直至所有待更新区域扫描完成，从而获得所有待更新区域相应的以预先建立的全局地图为基准的点云数据。
S402：基于点云数据构建待更新区域的点云局部地图。
S502：基于点云局部地图的点云数据，在预先建立的全局地图中匹配对应的点云数据特征。
需要说明的是，在完成匹配点云数据特征后，查看点云匹配结果，巡检人员可根据实际需要对特定匹配的点云数据进行适当调整。
S602：当匹配成功后，根据匹配结果将点云局部地图加入至预先建立的全局地图的对应匹配区域，从而完成预先建立的全局地图的更新。
示例2
当环境变化为新增区域变化时，即在原始场地的基础上，增加了新的巡检区域，如场地扩建或者巡检范围的扩张。
如图4所示，根据上述实施例执行以下步骤：
S103：在相对于预先建立的全局地图指示的环境区域未发生变化的区域设置巡检机器人的定点位置。
S203：通过控制巡检机器人沿预设的巡检路线进行运动，预设的巡检路线覆盖巡检机器人的预设定点位置。
S303：在巡检机器人运动过程中，当检测到有相比于预先建立的全局地图发生新增变化的待更新区域时，则对待更新区域划分为若干个单元区域，若干个单元区域分别定义为第一个单元区域、第二个单元区域...第N个单元区域，N≥1；
S403：通过启动预设的扫描功能对第一个单元区域进行扫描从而获得相应的以预先建立的全局地图为基准的点云数据；
S503：基于第一个单元区域的点云数据构建第一个单元区域的点云局部地图；
S603：基于第一个单元区域的点云局部地图的点云数据，在预先建立的全局地图中匹配对应的点云数据特征；
S703：当匹配成功后，根据匹配结果将第一个单元区域的点云局部地图加入至预先建立的全局地图的对应匹配区域，从而获得相应的第一个新增全局地图，将第一个新增全局地图作为预先建立的全局地图；
S803：逐次对剩余的单元区域重复执行步骤S403～S703直至获得第N个新增全局地图，从而完成预先建立的全局地图的新增更新。
需要说明的是，由于为在原全局地图中新增的巡检区域，一般示例中，新增巡检区域与全局地图是存在交叉公共区域的，本示例将新增区域划分为若干个单元区域后，以一个单元区域为原则，在原始地图上进行逐步新增，经过循环从而完成全部单元区域的更新，这也就可以保证巡检机器人预设的定点位置信息不丢失，提高了原始全局地图定点位置不变的稳定性。
另外，在步骤S803中，可以在预设n次执行步骤S403～S703后，1≤n≤N，以闭环巡检的方式控制巡检机器人运动回预先建立的全局地图中预设的运动起点，从而避免当更新范围较大导致的原始定点位置丢失的问题。
以上为本发明提供的一种变电站巡检机器人地图增量更新方法的另一个实施例的详细描述，以下为本发明提供的一种变电站巡检机器人地图增量更新***的一个实施例的详细描述。
为了方便理解，请参考图5，本申请提供的一种变电站巡检机器人地图增量更新***，包括：
导航模块，用于控制巡检机器人沿预设的巡检路线进行运动，预设的巡检路线覆盖巡检机器人的预设定点位置；
获取模块，用于在巡检机器人运动过程中，当检测到出现相比于预先建立的全局地图发生变化的待更新区域时，则启动预设的扫描功能对待更新区域进行扫描从而获得相应的以预先建立的全局地图为基准的点云数据；
构图模块，用于基于点云数据构建待更新区域的点云局部地图；
匹配模块，用于基于点云局部地图的点云数据，在预先建立的全局地图中匹配对应的点云数据特征；
更新模块，用于当匹配模块匹配成功后，根据匹配结果将点云局部地图加入至预先建立的全局地图的对应匹配区域，从而完成预先建立的全局地图的更新。
进一步地，获取模块包括三维激光雷达，用于启动预设的扫描功能。
进一步地，该***还包括定位模块，用于在相对于预先建立的全局地图指示的环境区域未发生变化的区域设置巡检机器人的定点位置。
进一步地，该***还包括：划分模块，用于在巡检机器人运动过程中，当检测到有相比于预先建立的全局地图发生新增变化的待更新区域时，则对待更新区域进行划分为若干个单元区域。
进一步地，该***还包括控制模块，用于以闭环巡检的方式控制巡检机器人运动回预先建立的全局地图中预设的运动起点。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种变电站巡检机器人地图增量更新方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过控制巡检机器人沿预设的巡检路线进行运动，所述预设的巡检路线覆盖所述巡检机器人的预设定点位置；
S2：在所述巡检机器人运动过程中，当检测到出现相比于预先建立的全局地图发生变化的待更新区域时，则启动预设的扫描功能对所述待更新区域进行扫描从而获得相应的以所述预先建立的全局地图为基准的点云数据；
S3：基于所述点云数据构建所述待更新区域的点云局部地图；
S4：基于所述点云局部地图的点云数据，在所述预先建立的全局地图中匹配对应的点云数据特征；
S5：当匹配成功后，根据匹配结果将所述点云局部地图加入至所述预先建立的全局地图的对应匹配区域，从而完成所述预先建立的全局地图的更新。
2.根据权利要求1所述的变电站巡检机器人地图增量更新方法，其特征在于，在所述步骤S1之前包括：
在相对于所述预先建立的全局地图指示的环境区域未发生变化的区域设置所述巡检机器人的定点位置。
3.根据权利要求1所述的变电站巡检机器人地图增量更新方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：在所述巡检机器人运动过程中，当检测到有相比于预先建立的全局地图发生局部变化的所述待更新区域时，则启动所述预设的扫描功能对所述待更新区域进行扫描直至所有待更新区域扫描完成，从而获得所有待更新区域相应的以所述预先建立的全局地图为基准的点云数据。
4.根据权利要求1所述的变电站巡检机器人地图增量更新方法，其特征在于，在所述步骤S2～S5具体包括：
S200：在所述巡检机器人运动过程中，当检测到有相比于预先建立的全局地图发生新增变化的所述待更新区域时，则对所述待更新区域划分为若干个单元区域，所述若干个单元区域分别定义为第一个单元区域、第二个单元区域...第N个单元区域，N≥1；
S300：通过启动所述预设的扫描功能对第一个单元区域进行扫描从而获得相应的以所述预先建立的全局地图为基准的点云数据；
S400：基于所述第一个单元区域的所述点云数据构建所述第一个单元区域的点云局部地图；
S500：基于所述第一个单元区域的所述点云局部地图的点云数据，在所述预先建立的全局地图中匹配对应的点云数据特征；
S600：当匹配成功后，根据匹配结果将所述第一个单元区域的所述点云局部地图加入至所述预先建立的全局地图的对应匹配区域，从而获得相应的第一个新增全局地图，将所述第一个新增全局地图作为所述预先建立的全局地图；
S700：逐次对剩余的单元区域重复执行所述步骤S300～S600直至获得第N个新增全局地图，从而完成所述预先建立的全局地图的新增更新。
5.根据权利要求4所述的变电站巡检机器人地图增量更新方法，其特征在于，所述步骤S700中还包括：在预设n次执行所述步骤S300～S600后，1≤n≤N，以闭环巡检的方式控制所述巡检机器人运动回所述预先建立的全局地图中预设的运动起点。
6.一种变电站巡检机器人地图增量更新***，其特征在于，包括：
导航模块，用于控制巡检机器人沿预设的巡检路线进行运动，所述预设的巡检路线覆盖所述巡检机器人的预设定点位置；
获取模块，用于在所述巡检机器人运动过程中，当检测到出现相比于预先建立的全局地图发生变化的待更新区域时，则启动预设的扫描功能对所述待更新区域进行扫描从而获得相应的以所述预先建立的全局地图为基准的点云数据；
构图模块，用于基于所述点云数据构建所述待更新区域的点云局部地图；
匹配模块，用于基于所述点云局部地图的点云数据，在所述预先建立的全局地图中匹配对应的点云数据特征；
更新模块，用于当所述匹配模块匹配成功后，根据匹配结果将所述点云局部地图加入至所述预先建立的全局地图的对应匹配区域，从而完成所述预先建立的全局地图的更新。
7.根据权利要求6所述的变电站巡检机器人地图增量更新***，其特征在于，所述获取模块包括三维激光雷达，用于启动所述预设的扫描功能。
8.根据权利要求6所述的变电站巡检机器人地图增量更新***，其特征在于，还包括定位模块，用于在相对于所述预先建立的全局地图指示的环境区域未发生变化的区域设置所述巡检机器人的定点位置。
9.根据权利要求6所述的变电站巡检机器人地图增量更新***，其特征在于，还包括：划分模块，用于在所述巡检机器人运动过程中，当检测到有相比于预先建立的全局地图发生新增变化的所述待更新区域时，则对所述待更新区域进行划分为若干个单元区域。
10.根据权利要求6所述的变电站巡检机器人地图增量更新***，其特征在于，还包括控制模块，用于以闭环巡检的方式控制所述巡检机器人运动回所述预先建立的全局地图中预设的运动起点。
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