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随着机器人技术的迅速发展,机器人在各行各业的应用越来越广泛,不同工作环境中机器人承担着各种各样的任务。在发电厂、变电站和电力设备较多的工厂,为保证设备的安全运行,需要对主要电缆线路进行定期巡检,及时发现电缆过热等安全隐患。传统的人工巡检方式工作效率低、数据记录不完善,并且恶劣的巡检环境对工作人员身体也有一定的危害,因此智能巡检机器人应运而生。本文根据青岛某工厂巡检任务需求,研究并设计了基于激光雷达的无轨式巡检机器人。机器人通过激光雷达获取环境信息,同时建立环境地图模型用于定位和导航,机器人在移动过程中通过红外测温传感器采集现场温度信息,通过厂内局域网上传至中控室,工作人员通过温度云图观察现场情况。本文的主要工作如下:(1)搭建了基于激光雷达的热成像巡检机器人系统。根据巡检机器人的工作环境和巡检任务选择合适的硬件模块,进行机械组装和电气安装,用C语言编写了STM32单片机的控制程序和通信程序。介绍了激光雷达、红外测温传感器和WIFI通信等主要硬件模块,编写了STM32采用PWM技术控制机器人动力电动机程序、STM32与测温模块之间的I~2C通信程序、WIFI与上位机无线通信程序。经过实际调试,该巡检机器人成功用于本研究的后续工作。(2)针对实际需求,研究了巡检机器人的定位与建图、路径规划算法。机器人通过激光雷达采集环境数据,采用霍夫变换和最小二乘法拟合的方式构建环境特征地图,提取环境中的特征点用于SLAM算法,对巡检机器人进行定位,应用Matlab进行了扩展卡尔曼滤波SLAM算法仿真实验。根据巡检任务的不同,巡检机器人可以采用A*算法寻找起始点与目标点之间的最优轨迹,进行定点巡视,也可以在电缆沟环境中采用内螺旋的运行方式进行区域全覆盖巡检。(3)完成了温度云图的绘制。巡检机器人通过MLX90640红外测温传感器采集现场温度信息,上位机管理软件对温度数据进行插值处理,显示现场的区域温度分布。根据色彩的RGB值定义温度对应的颜色,放大温度图像,提高成像的清晰度。最后针对巡检机器人的主要功能,在实验室内搭建了测试环境,对其主要功能进行测试,为巡检机器人的后续开发奠定了基础。