一种用于管道检测的SLAM系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111692456A(43)申请公布日2020.09.22(21)申请号202010579174.3(22)申请日2020.06.23(71)申请人李柏松地址154600黑龙江省七台河市桃山区青少年宫804室申请人于佳玮(72)发明人李柏松于佳玮(74)专利代理机构徐州市三联专利事务所32220代理人陈鹏(51)Int.Cl.F16L55/28(2006.01)F16L55/48(2006.01)F16L101/30(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种用于管道检测的SLAM系统及方法(57)摘要本发明公开一种用于管道检测的SLAM系统，包括管道机器人、控制器，管道机器人在管道内运动，还包括前视激光雷达、管径测量装置和里程轮，前视激光雷达、管径测量装置和里程轮分别与控制器连接；前视激光雷达，用于检测管道内前方未知管段的信息，并将检测信息传输给控制器建立基本模型；管径测量装置，用于测量管道机器人当前位置的管径信息，并将测量的管径信息传输给控制器，控制器对基本模型优化调整形成信任模型；里程轮，用于测量管道机器人沿管道中轴线行进的路程信息，并将测量的路程信息传输给控制器，控制器结合路程信息和信任模型，计算出此时管道机器人的位姿。本发明能帮助定位长途油气管道的缺陷，对被检测管道测绘建模。CN111692456ACN111692456A权利要求书1/1页1.一种用于管道检测的SLAM系统，包括管道机器人、控制器，所述管道机器人在管道内运动，其特征在于，还包括分别安装在管道机器人上的前视激光雷达、管径测量装置和里程轮，所述前视激光雷达、管径测量装置和里程轮分别与控制器连接；所述前视激光雷达，用于检测管道内前方未知管段的信息，并将检测信息传输给控制器建立基本模型；所述管径测量装置，用于测量管道机器人当前位置的管径信息，并将测量的管径信息传输给控制器，控制器对基本模型优化调整形成信任模型；所述里程轮，用于测量管道机器人沿管道中轴线行进的路程信息，并将测量的路程信息传输给控制器，控制器结合路程信息和信任模型，计算出此时管道机器人的位姿。2.根据权利要求1所述的一种用于管道检测的SLAM系统，其特征在于，所述前视激光雷达以机身中轴线为旋转轴，并始终与之成一定角度进行旋转。3.根据权利要求1所述的一种用于管道检测的SLAM系统，其特征在于，所述管径测量装置采用位移传感器，或采用激光测距仪，或管径测量装置包括前后两套轮组，每套轮组包括若干组呈圆周阵列的位移传感器。4.根据权利要求1所述的一种用于管道检测的SLAM系统，其特征在于，还包括安装在管道内或管道外的若干定位标识。5.一种基于权利要求1-4任一项所述SLAM系统的管道检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)管道机器人在管道中以稳定的速度向前运动，采用前视激光雷达检测管道内管道机器人前方未知管段的信息，并传输给控制器，控制器根据前视激光雷达获取的数据建立具有一定精度的基本模型；2)某一时刻管道机器人经过管道中特定管段时，管径测量装置在此时经过此处，并测量出当前位置的管径信息，控制器根据此信息对上一时刻给出的基本模型进行优化调整，形成更准确的信任模型；3)里程轮在管径测量装置之后经过所述管段，此时管径测量装置已行进至新的基本模型处，管径测量装置当前位置将被更新为信任模型，里程轮测得从上一时刻到当前时刻机器人沿管道中轴线行进的路程，控制器根据这一路程并结合先前得出的信任模型计算出此时机器人的位姿；4)往复此步骤，当遇到特定标定点时矫正误差。2CN111692456A说明书1/4页一种用于管道检测的SLAM系统及方法技术领域[0001]本发明涉及一种用于管道检测的SLAM系统及方法，属于管道检测领域。背景技术[0002]管道作为一种用于输送气体、液体或带固体颗粒流体的装置，在石油、化工等行业应用十分广泛。但管道经过长期的使用，容易存在化学腐蚀、机械破损和管道老化等问题。由于管道通常埋设在地下而且布置复杂，往往是人们不易或不能直接接触的，因此在管道内进行检测与维修非常困难。针对上述情况，开发出了管道机器人替代工人进入管道中进行检测与维修的工作。[0003]在管道机器人的使用过程中，由于管道电磁屏蔽特性和无标识特征等问题，所以机器人定位和建模存在困难。[0004]目前在长途油气管道领域中，如中国专利一种管道检测机器人及其多传感器融合检测方法(公布号为CN110159869A)，使用了一种由陀螺仪结合里程轮的定位方式，然后采集到管径信息进行建模；在地下管道领域，使用的方案部分依靠GPS定位，如中国专利一种地下管道智能检测机器人及智能检测方法(公布号为CN110174136A)，具体涉及一种利用北斗G