本申請涉及巡檢，特別是涉及一種無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在傳統(tǒng)的巡檢工作中，人力巡檢面臨著效率低下、成本高昂、安全風(fēng)險等問題。特別是在一些地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣的區(qū)域，人力巡檢的難度和危險性進(jìn)一步增加。如在核電站維護(hù)中，部分區(qū)域可能存在超額輻射，這些區(qū)域就不適合工人親自前往進(jìn)行檢查、觀測、儀表檢查；在鐵路等工業(yè)場景，巡檢路線有著重復(fù)高、路線長的特點，而在自來水廠等有大量儀表需要讀取的場合，這時使用機(jī)器人輔助工人進(jìn)行實地考察、巡檢，可以節(jié)省人員體力，輔助巡檢人員完成重復(fù)、繁瑣的讀數(shù)工作，提升巡檢效率。

2、目前都是由獨(dú)立的個體機(jī)器人進(jìn)行巡檢，然而現(xiàn)有的巡檢機(jī)器人，存在結(jié)構(gòu)功能單一的問題。例如，輪式機(jī)器人運(yùn)動快速續(xù)航長，但對地面環(huán)境平整度要求較高，無法跨越崎嶇地形或通過有阻礙物的地面；地面四足機(jī)器人具備較長續(xù)航特點，對比輪式機(jī)器人也有著較好的地形適應(yīng)能力，但只能在地面運(yùn)動的特性使得其無法到達(dá)較高空域進(jìn)行探測，也無法適應(yīng)坡度較大的地形。而無人機(jī)巡檢行動目前存在續(xù)航時間短等問題，無法在兼顧較小尺寸的前提下做到像地面機(jī)器人一樣的長續(xù)航，而大尺寸的無人機(jī)在工廠等室內(nèi)飛行風(fēng)險系數(shù)較高，且成本會大幅上升。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提供一種無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)及方法，可實現(xiàn)無人機(jī)和機(jī)器狗協(xié)同作業(yè)，解決現(xiàn)有巡檢機(jī)器人存在結(jié)構(gòu)功能單一的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>

3、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)，包括無人機(jī)、機(jī)器狗和地面站；

4、其中，無人機(jī)包括空中傳感器、空中控制器和空中驅(qū)動器；

5、所述空中傳感器包括機(jī)載攝像模塊；所述機(jī)載攝像模塊用于采集巡檢區(qū)域的第一圖像信息；所述空中控制器用于控制無人機(jī)的飛行狀態(tài)；所述空中驅(qū)動器用于為無人機(jī)提供驅(qū)動力；

6、所述機(jī)器狗包括地面?zhèn)鞲衅?、地面控制器、地面?qū)動器和起降平臺；所述地面?zhèn)鞲衅靼ǖ孛鏀z像模塊和周圍信息采集模塊；所述地面攝像模塊用于采集巡檢區(qū)域的第二圖像信息；所述周圍信息采集模塊用于采集巡檢區(qū)域的環(huán)境信息和機(jī)器狗的位置信息；所述地面控制器包括中央處理模塊；所述中央處理模塊，用于根據(jù)巡檢區(qū)域的環(huán)境信息、機(jī)器狗的位置信息和目標(biāo)檢測點信息進(jìn)行路徑規(guī)劃，得到機(jī)器狗的決策路徑；所述地面驅(qū)動器用于為機(jī)器狗和起降平臺提供動力；所述起降平臺用于裝載放置無人機(jī)；

7、所述地面站，用于：發(fā)出檢測啟動指令；存儲第一圖像信息和第二圖像信息。

8、可選地，所述中央處理模塊還用于：控制機(jī)器狗在巡檢區(qū)域中移動，利用即時定位與地圖構(gòu)建技術(shù)，創(chuàng)建巡檢區(qū)域的環(huán)境地圖。

9、可選地，所述周圍信息采集模塊包括紅外感應(yīng)器；所述紅外感應(yīng)器用于檢測所述機(jī)器狗與障礙物的距離；所述機(jī)器狗與障礙物的距離以及巡檢區(qū)域的環(huán)境地圖構(gòu)成巡檢區(qū)域的環(huán)境信息。

10、可選地，所述中央處理模塊或所述地面站，用于：對第一圖像信息和第二圖像信息進(jìn)行圖像識別，得到第一圖像信息對應(yīng)的工業(yè)數(shù)據(jù)文字信息和第二圖像信息對應(yīng)的工業(yè)數(shù)據(jù)文字信息。

11、可選地，所述中央處理模塊或所述地面站，用于：當(dāng)巡檢區(qū)域內(nèi)存在機(jī)器狗無法達(dá)到的區(qū)域時，向無人機(jī)發(fā)送檢測啟動指令。

12、可選地，所述空中傳感器還包括光流模塊；所述光流模塊用于檢測無人機(jī)在x軸方向上和y軸方向上的速度數(shù)據(jù)。

13、可選地，所述無人機(jī)、所述機(jī)器狗和所述地面站通過無線網(wǎng)絡(luò)通信連接。

14、可選地，所述起降平臺還包括充電模塊；所述充電模塊用于為無人機(jī)提供電力。

15、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢方法，包括：

16、通過地面站發(fā)出檢測啟動指令；

17、機(jī)器狗接收到檢測啟動指令后，采集巡檢區(qū)域的環(huán)境信息和機(jī)器狗的位置信息；

18、通過中央處理模塊，根據(jù)巡檢區(qū)域的環(huán)境信息、機(jī)器狗的位置信息和目標(biāo)檢測點信息進(jìn)行路徑規(guī)劃，得到機(jī)器狗的決策路徑；

19、基于決策路徑控制機(jī)器狗到達(dá)檢測點，通過地面攝像模塊采集巡檢區(qū)域的第二圖像信息；

20、當(dāng)巡檢區(qū)域內(nèi)存在機(jī)器狗無法達(dá)到的區(qū)域時，通過中央處理模塊或地面站向無人機(jī)發(fā)送檢測啟動指令，控制無人機(jī)到達(dá)檢測點，通過機(jī)載攝像模塊采集巡檢區(qū)域的第一圖像信息；

21、對第一圖像信息和第二圖像信息進(jìn)行圖像識別，得到第一圖像信息對應(yīng)的工業(yè)數(shù)據(jù)文字信息和第二圖像信息對應(yīng)的工業(yè)數(shù)據(jù)文字信息。

22、可選地，所述無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢方法還包括：控制機(jī)器狗在巡檢區(qū)域中移動，利用即時定位與地圖構(gòu)建技術(shù)，創(chuàng)建巡檢區(qū)域的環(huán)境地圖。

23、根據(jù)本申請?zhí)峁┑木唧w實施例，本申請公開了以下技術(shù)效果：

24、本申請?zhí)峁┝艘环N無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)及方法，通過機(jī)器狗發(fā)揮長續(xù)航、高負(fù)載特性，以及機(jī)械腿多自由度的靈活性，實現(xiàn)長距離運(yùn)輸無人機(jī)與地面觀測，通過無人機(jī)提供高空觀測的靈活性優(yōu)勢，實現(xiàn)了無人機(jī)和機(jī)器狗協(xié)同作業(yè)，現(xiàn)有巡檢機(jī)器人存在結(jié)構(gòu)功能單一的問題，提高了巡檢工作的效率和安全性。

技術(shù)特征：

1.一種無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)包括無人機(jī)、機(jī)器狗和地面站；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理模塊還用于：控制機(jī)器狗在巡檢區(qū)域中移動，利用即時定位與地圖構(gòu)建技術(shù)，創(chuàng)建巡檢區(qū)域的環(huán)境地圖。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述周圍信息采集模塊包括紅外感應(yīng)器；所述紅外感應(yīng)器用于檢測所述機(jī)器狗與障礙物的距離；所述機(jī)器狗與障礙物的距離以及巡檢區(qū)域的環(huán)境地圖構(gòu)成巡檢區(qū)域的環(huán)境信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理模塊或所述地面站，用于：對第一圖像信息和第二圖像信息進(jìn)行圖像識別，得到第一圖像信息對應(yīng)的工業(yè)數(shù)據(jù)文字信息和第二圖像信息對應(yīng)的工業(yè)數(shù)據(jù)文字信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理模塊或所述地面站，用于：當(dāng)巡檢區(qū)域內(nèi)存在機(jī)器狗無法達(dá)到的區(qū)域時，向無人機(jī)發(fā)送檢測啟動指令。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述空中傳感器還包括光流模塊；所述光流模塊用于檢測無人機(jī)在x軸方向上和y軸方向上的速度數(shù)據(jù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述無人機(jī)、所述機(jī)器狗和所述地面站通過無線網(wǎng)絡(luò)通信連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述起降平臺還包括充電模塊；所述充電模塊用于為無人機(jī)提供電力。

9.一種基于權(quán)利要求1-8任一項所述的無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)的無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢方法，其特征在于，所述無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢方法，其特征在于，所述無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢方法還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種無人機(jī)與機(jī)器狗空地協(xié)同自主巡檢系統(tǒng)及方法，涉及巡檢技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括無人機(jī)、機(jī)器狗和地面站，通過機(jī)器狗發(fā)揮長續(xù)航、高負(fù)載特性以及機(jī)械腿多自由度的靈活性，實現(xiàn)長距離運(yùn)輸無人機(jī)與地面觀測，通過無人機(jī)提供高空觀測的靈活性優(yōu)勢，實現(xiàn)了無人機(jī)和機(jī)器狗協(xié)同作業(yè)，現(xiàn)有巡檢機(jī)器人存在結(jié)構(gòu)功能單一的問題，提高了巡檢工作的效率和安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：董希旺,白璐,舒沛玄,于江龍,化永朝,李曉多,馮智
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30