谁来介绍室内电⼒巡检机器人的解决⽅案及技术

如果你对该问题感兴趣的话，推荐你看看《2022中国智能巡检机器人行业发展研究白皮书》这篇报告，下面是部分摘录的内容，具体请以原报告为准。

1、总体架构

电⼒巡检机器⼈主要具有以下功能：⾃动定位所在位置、⾃动确定导航路径、智能规避障碍物、智能拍照、实时上传 巡检信息，最上层是上位机管理系统，主要提供机器⼈运⾏状态查看、设置巡检路线、发布巡检任务和拍照对象，以及提 供⼿动遥控机器⼈的功能。中间层是逻辑核⼼层，是机器⼈的中央控制以及业务处理系统，借助传感器与摄像头来探测 周边情况。硬件系统主要负责承担机器⼈的相关运⽤功能，可以转向以及给定速度⾏驶。

2、硬件架构

机器⼈的硬件将主要由中枢控制器、四轮全向机器⼈平台、垂直升降云台及传感器系统构成。其中中枢控制器主要 负责数据信息的采集和处理，对机器⼈的运动姿态予以实时监控及控制。同时将机器⼈的传感器数据信息、运动状态信 息等传输⾄中控机，并对相应的控制指令予以响应；四轮全向机器⼈平台是机器⼈的承载平台，将借助4个⻨克纳姆轮实 现驱动；垂直升降云台在控制器以及直流⽆刷电机的驱动及控制下，主要负责对机器⼈的多⻆度检测；传感器系统主要 包括激光雷达、超宽带定位模块等传感器⽽构成，通过多种传感器的协同配合，共同完成对机器⼈相关情况的判断。

超声测距。机器⼈由于将主要在电站的监控室、⽣产⻋间等较为复杂的环境下执⾏巡检任务，所以需实时探测和判 断周围环境情况，是否存在障碍物、危险不可碰触⾼危设备等。避障传感器主要是借助超声探测⽅案来实现障碍物感知
，其具有发⽣和接收超声波的功能，当发出的超声波遇到障碍物后会发反射，接收器在接收到反射信号后将⾃动将相关 距离信息计算出来并提供给机器⼈。可使⽤多个传感模块来构成⼀个传感器阵列，如此就能够对多个单点距离的信息进 ⾏综合分析。

电量检测。由于电池在放电过程中伴随电量的减少其带负载输出电压会下降较为明显，所以通过数字量化输出电压 就能实现对电池剩余电量的成功估计。但考虑到剩余电量与带载输出电压两者间并⾮线性关系，因此通过这样的⽅法来 估计得到的结果并不⼀定准确，所以考虑预先对电池负载放电特性加以估计和测定，以便所获得的电池电压值变得更加 准确。

升降云台。主要采⽤分布式控制的⽅式来控制垂直升降云台的运动。驱动器以及电机都将被配备控制器，在充分考 虑成本的情况下对其予以模块化设计。⽽控制器内部将做到电机的闭环控制，把编码器所反馈的⻆度信息读取到以后作 为反馈信号，从⽽借此实现对电机控制执⾏值的计算。其中⽔平控制单元主要负责⽔平⽅向的旋转，⽽垂直升降单元将 主要负责垂直⽅向的运动。分⽴的控制单元将作为从设备挂载于中枢控制器的CAN总线，在实现对电机独⽴控制的同时 还可借助中枢控制器将相关协调⼯作做好。

通信接⼝。通过总线通信⽅式主要借助分⽴的控制器（Controller）来实现对中枢控制器连接的架构，各类传感器 （Sensor）也是通过这样⼀种⽅式从⽽挂载于通信端⼝上。⽽中枢控制器将主要负责对各类数据地采集，并遵循设定的 格式对这些数据加以打包传输。⽽上位机在收到相关指令信息后也会先将数据解析出来然后加以执⾏。

系统电源。主要是指两个部分，即中控机电源以及机器⼈平台电源。其中针对⼯控机电源将使⽤独⽴的锂电池（12V、 40Ah）。考虑到该电池存在电压输出不够稳定，将对其借助
DC-DC
予以升压处理。平台电源能借助平台实现电压的稳定 输出，能满⾜多个供电需求。

3、软件系统

软件系统包括中控机和上位机，主要是底盘以上的层级。其中中控机主要负责控制底盘运动、摄像头拍照以及控制 云台升降等核⼼任务，上位机主要负责供⽤⼾向机器⼈发布巡检任务、查看机器⼈状态及展⽰运检地图等。

操作系统。为了机器⼈的各种功能能得以顺利实现，可以使⽤机器⼈操作系统ROS，这是专⻔针对机器⼈⽽开发出 来的⼀种系统，是⼀套开源的系统框架，具有通⽤性、开源性、复⽤性、社区性等诸多优点，由于具备诸多功能，同时能免 费⽤于商⽤或研究，因此有利于降低研究开发成本。

定位模块。可以通过对激光雷达（Laser
radar）和超宽带（UWB）数据的解析来获得机器⼈的相关定位信息，但其会 优先借助滤波算法（Filtering algorithm）来对UWB的数据予以优化，从⽽使所获取的定位信息更加精确稳定。还可以运 ⽤ROS的ACML包对线管数据再次加以计算，从⽽获得最终的定位信息。该模块既能够对两个定位信息予以单独使⽤，也 可以融合使⽤。

导航模块。主要分为⼿动控制、局部路径规划以及全局路径规划，通过局部、全局两个⼦模块彼此间的协同配合能实 现实时路径规划。但当机器⼈接收到⼿动控制命令后，此时机器⼈的控制权将被⼯作⼈员所接管，从⽽⾃动切换⾄⼿动 模式状态，以供⼯作⼈员⼿动规划机器⼈的巡检路线。

巡检模块。机器⼈在接收到巡检任务后将⾃动规划路线开始巡检⼯作，期间依靠多个传感器来判断⽔平⽅向是否存 在障碍物或不可触碰⾼危设备。同时根据巡检任务的实际需要，相关指令能够及时传达⾄摄像头以及升降云台，从⽽对 其升降⾼度以及拍摄⻆度进⾏相应调整，确保拍摄效果。巡检功能主要还能完成危险情况紧急制动、通过升降⻔、设备拍 照、⼿动控制等等机器⼈功能。