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面向地下電纜溝智能巡檢機器人的緊耦合SLAM系統
DOI:
CSTR:
作者:
作者單位:

1.懷化學(xué)院物電與智能制造學(xué)院;2.長(cháng)沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院

作者簡(jiǎn)介:

通訊作者:

中圖分類(lèi)號:

基金項目:

湖南省教育廳重點(diǎn)項目(23A0255),國家自然科學(xué)基金項目(52207074)


Intelligent inspection robot for underground cable trench based on tightly coupled SLAM
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    摘要:

    地下電纜溝的日常巡檢勞動(dòng)強度大,且存在危險隱患,是城市電力系統保持穩定工作亟需解決的問(wèn)題,采用智能巡檢機器人系統是解決這一問(wèn)題的趨勢。同步定位和實(shí)時(shí)地圖的構建是地下電纜溝機器人自主巡檢的前提。地下電纜溝等場(chǎng)景具有底紋理、結構化、路面平整度情況復雜、GPS信號差等場(chǎng)景特征,巡檢機器人對該類(lèi)結構化場(chǎng)景進(jìn)行建圖時(shí),會(huì )出現地圖退化和定位精度下降的現象。針對上述問(wèn)題設計了一種基于多傳感器的SLAM系統,融合了二維激光雷達、慣性測量單元、輪式里程計等多種傳感器數據,通過(guò)自適應初始化對機器人里程計進(jìn)行優(yōu)化。針對不同路面平整度下的相鄰激光關(guān)鍵幀匹配誤差,設計了一種自適應幀間配準方法進(jìn)行校正。現場(chǎng)試驗表明,在路況復雜的地下電纜溝場(chǎng)景中,該方法比現有方法的地圖退化率和定位誤差平均分別降低了7.42%和8.73%,具有明顯的工程應用價(jià)值。

    Abstract:

    The daily inspection of underground cable trenches is labor-intensive and has dangerous risks, which is an urgent problem to be solved to maintain the stability of urban power system. Intelligent inspection robot system is the trend to solve this problem. Synchronous positioning and real-time map construction capabilities are the prerequisite for autonomous inspection of underground cable trench robots. The underground cable trench has the characteristics of bottom texture, structure, complex road roughness, poor GPS signal and other scenes. The map degradation and positioning accuracy decrease often occur when the inspection robot builds the structured scene. To solve the above problems, a multi-sensor SLAM system is designed, which integrates the data of 2D LiDAR, inertial measurement unit and wheeled odometer, and optimizes the robot odometer through adaptive initialization. An adaptive inter-frame registration method is designed to correct the matching errors of adjacent laser key frames under different pavement flatness. Field tests show that the degradation rate and location error of the proposed method are reduced by 7.42% and 8.73% compared with the existing methods in the complex underground cable trench scenario.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

李鴻,馮朝,肖建聰,鄭皓亮,賈智偉.面向地下電纜溝智能巡檢機器人的緊耦合SLAM系統計算機測量與控制[J].,2024,32(6):248-255.

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  • 收稿日期:2023-11-20
  • 最后修改日期:2024-01-08
  • 錄用日期:2024-01-08
  • 在線(xiàn)發(fā)布日期: 2024-06-18
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