(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211025666.3 (22)申请日 2022.08.25 (71)申请人 湖北工业大 学 地址 430000 湖北省武汉市洪山区南李路 28号 (72)发明人 陈琼　刘春　程蓬　贺红艳　 (74)专利代理 机构 武汉天领众智专利代理事务 所(普通合伙) 42300 专利代理师 杨建军 (51)Int.Cl. B25J 5/00(2006.01) B25J 11/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于超声波寻迹的智能巡检机器人及 其定位导航方法 (57)摘要 本发明提出了一种基于超声波寻迹的智能 巡检机器人及其定位导航方法， 所述巡检机器人 包括机器人本体， 所述机器人本体的底部设有行 走机构， 所述机器人本体的两侧设有超声波探测 器， 所述超声波探测器、 行走机构分别与机器人 本体内部的控制器电连接； 所述机器人本体的巡 检路径两侧路面均连续铺设有识别区， 两侧路面 铺设的识别区之间的距离与机器人本体两侧超 声波探测器 之间的距离相等； 通过超声波探测器 连续探测两侧路面的识别区来对机器人本体的 行走路径进行约束， 确保机器人本体沿着预定的 巡检路径行走； 其定位导航过程无需借助GPS信 号、 蓝牙信号或惯性导航数据等传统定位方法， 定位导航过程不受建筑、 设备等遮挡影响， 定位 更加精准。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115284249 A 2022.11.04 CN 115284249 A 1.一种基于超声波寻迹的智能巡检机器人， 包括机器人本体(1)， 所述机器人本体(1) 的底部设有行走机构(2)， 其特征在于， 所述机器人本体(1)的两侧设有超声波探测器(3)， 所述超声波探测器(3)、 行走机构(2)分别与机器人本体(1)内部的控制器电连接； 所述机器 人本体(1)的巡检路径两侧路面均连续铺设有识别区(4)， 两侧路面铺设 的识别区(4)之间 的距离与机器人本体(1)两侧超声波探测器(3)之间的距离相等； 通过超声波探测器(3)连 续探测两侧路面的识别区(4)来对机器人本体(1)的行走路径进行约束， 确保机器人本体 (1)沿着预定的巡检路径行 走。 2.如权利要求1所述的一种基于超声波寻迹的智能巡检机器人， 其特征在于， 所述机器 人本体(1)底部还设有与控制器电连接的RFID识别器(5)， 所述机器人本体(1)的巡检路径 旁侧设有若干待巡检 设备(12)， 所述巡检路径上对应每个待巡检 设备(12)的位置均设有与 RFID识别器(5)相配的第一RFID标签(6)， 所述第一RFID标签(6)内存储有对应待巡检设备 (12)的设备信息及位置信息 。 3.如权利要求2所述的一种基于超声波寻迹的智能巡检机器人， 其特征在于， 所述巡检 路径上对应每个弯道 开始的位置均设有与RFID识别器(5)相配的第二RFID标签(7)， 所述第 二RFID标签(7)内存储有对应弯道的过弯数据， 所述过弯数据包括进入弯道后各个时刻对 应的转向角度和行 走速度。 4.如权利要求1所述的一种基于超声波寻迹的智能巡检机器人， 其特征在于， 所述超声 波探测器(3)共设有4个， 分别安装在机器人本体(1)的头 部两侧和尾部两侧。 5.如权利要求1所述的一种基于超声波寻迹的智能巡检机器人， 其特征在于， 所述识别 区(4)的路面设有若干阵列排布的凸起和 /或凹坑， 所述凸起或凹坑的大小沿识别区(4)一 侧向另一侧逐步递减； 所述超声波探测器(3)在对识别区(4)的路面进行探测时， 会获取到 识别区(4)路面的形貌特 征数据。 6.如权利要求1所述的一种基于超声波寻迹的智能巡检机器人， 其特征在于， 所述机器 人本体(1)的顶部设有热红外成像仪(8)和摄像头(9)， 所述机器人本体(1)的周身均匀布设 有若干避障传感器(10)， 所述热红外成像仪(8)、 摄像头(9)、 若干避障传感器(10)分别与控 制器连接 。 7.如权利要求1所述的一种基于超声波寻迹的智能巡检机器人， 其特征在于， 所述机器 人本体(1)上还装配有灭火设备、 报警器(11)和无线通信设备， 所述灭火设备、 报警器(11)、 无线通信设备分别与控制器连接， 当巡检过程中监测 到火情后， 控制器控制报警器(11)响 应声光报警提示， 并控制灭火设备进行灭火， 同时将火情信息通过无线通信 设备发送至监 控后台。 8.一种基于超声波寻迹的智能巡检机器人的定位导航方法， 基于权利要求1至7任一项 所述的智能巡检机器人， 其特 征在于， 包括以下步骤： 沿机器人本体(1)的巡检路径两侧连续铺设识别区(4)， 保证两侧识别区(4)之间的距 离与机器人本体(1)两侧超声 波探测器(3)之间的距离相等； 在机器人本体(1)的巡检路径上对应待巡检设备(12)的位置设置第一RFID标签(6)； 在机器人本体(1)的巡检路径上对应各个弯 道的位置分别设置第二RFID标签(7)； 机器人本体(1)沿着预定的巡检路径开始行走， 同时通过机器人本体(1)两侧的超声波 探测器(3)获取识别区(4)路面的形貌特征数据， 控制器通过将实时获取的形貌特征数据与权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115284249 A 2预先存储在内置存储器内的标准形貌特征数据进行比对， 判断机器人本体(1)的行走路径 是否偏离预定的巡检路径， 若偏离， 则校正机器人本体(1)的行 走路径； 当机器人本体(1)底部的RFID识别器(5)识别到第一RFID标签(6)后， 控制器控制行走 机构(2)停止运行， 并通过机器人本体(1)上的热 红外成像仪(8)和摄像头(9)对待巡检 设备 (12)进行火情探测； 当机器人本体(1)底部的RFID识别器(5)识别到第二RFID标签(7)后， 控制器根据第二 RFID标签(7)内存 储的过弯数据控制行 走机构(2)运行 过弯； 当机器人本体(1)周身 的避障传感器(10)检测到前方有障碍物时， 通过热红外成像仪 (8)和摄像头(9)识别障碍物是否为生命体， 若识别到障碍物为生命体， 则控制声光报警器 (11)响应声光报警驱离障碍物； 若识别到障碍物 为非生命体， 则控制行走机构(2)绕行避开 障碍物。 9.如权利要求8所述的一种基于超声波寻迹的智能巡检机器人的定位导航方法， 其特 征在于， 当机器人本体(1)沿直线巡检路径行走时， 位于机器人本体(1)左侧的前后两个超 声波探测器(3)均位于巡检路径左侧的识别区(4)内； 位于机器人本体(4)右侧的前后两个 超声波探测器(3)均位于巡检路径右侧的识别区(4)内； 通过4个超声波探测器(3)实时探测 两侧识别区内的路面形貌特征数据， 可得到探测波 形随时间的变化曲线； 若机器人本体(1) 未偏离巡检路径， 则探测波形应当是周期性规律变化的， 且波峰值与探测识别区内中线位 置凸起时的波峰值一致； 若机器人本体(1)在行走过程中朝左或朝右偏 离巡检路径， 则探测 波形中波峰值应当是逐步增大或减小的， 根据探测波 形中波峰值增大或减小的量来控制机 器人本体(1)向右或向左回正； 当机器人本体(1)的姿态发生偏转 时， 同侧两个探测波形的峰值会不一致， 若同侧头部 探测波形 的峰值大于尾部探测波形的峰值， 则机器人本体(1)头部向左偏移或尾部 向右偏 移， 根据同侧头部探测波形 的峰值与尾部探测波形峰值的差值控制机器人本体(1)顺时针 旋转， 使机器人本体(1)的姿态摆正。 10.如权利要求9所述的一种基于超声波寻迹的智能巡检机器人的定位导航方法， 其特 征在于， 当机器人本体(1)开始过弯时， 只获取机器人本体(1)头部两侧的探测波 形， 若机器 人本体(1)未偏离巡检路径， 则两个探测波形 的波峰值应当与探测识别区内中线位置凸起 时的波峰值一致； 若机器人本体(1)在过弯的过程中朝左或朝右偏离巡检路径， 则探测波 形 中波峰值应当是逐步增大或减小的， 根据探测波 形中波峰值增大或减小的量来控制机器人 本体(1)向右或向左回正。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115284249 A 3