本发明涉及路面病害自动化修复领域，具体涉及一种路面裂缝修复设备及修复路径导航方法。
背景技术：
1、路面裂缝是最常见的早期路面病害，路面裂缝会减弱道路的防水性，地表水的渗透会降低路基强度，从而造成路面骨料破损剥落，形成坑槽、沉陷、表面破损等严重病害。如果能够进行快速和有效的维护，就能避免因为路面裂缝而引起的其他路面问题，从而延长道路的使用寿命，缩减道路的运营养护成本。
2、在路面维护的各种方法中，灌缝是世界各地最常用，也是非常有效的一种方式。当前的作业方式主要依靠人工完成，然而，由于道路状况的复杂性，这种传统的裂缝修补方式代价高昂，效率低下，且存在安全隐患。同时，由于作业人员的技能素质，作业习惯以及经验不同，难以进行质量控制。传统的路面养护技术已不能顺应时代发展的需求，在产业升级及品质养护需求的推动下，国内外学者在路面裂缝自动化修复领域进行了广泛的研究。早期的裂缝修复自动化设备多是建立在一个具有x-y两个自由度的移动平台上，这种设备灵活性较差，且集成度及智能化水平有限。
3、现实中的路面裂缝往往形态复杂，单一的横、纵裂缝形态较少，多是多种形态的路面裂缝交织在一起，同时，图像是裂缝自动化修复设备获取裂缝信息的主要途径，因而，面对这些交错的裂缝，准确获取裂缝信息并进行修复路径的智能规划是实现裂缝自动化修复的重要环节。现有的裂缝修复路径规划算法多适用于形态较为单一的裂缝分布情况，对于存在交叉裂缝等较为复杂的情景难以生成较为有效的修复路径。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种路面裂缝修复设备及修复路径导航方法，以克服现有技术针对路面裂缝修补过程中灵活性差，精度低的问题。
2、一种路面裂缝修复设备，包括行走单元、作业单元和控制单元；
3、行走单元包括移动车体，作业单元和控制单元均安装于移动车体上；
4、作业单元包括机械臂、修复材料存储器和裂缝修复机构，修复材料存储器固定于移动车体上；机械臂安装于移动车体上，裂缝修复机构固定于机械臂的一端；机械臂的另一端通过转动支座安装于移动车体上，移动车体内安装有用于控制机械臂转动的转动电机；裂缝修复机构通过输料管与修复材料存储器连接；
5、控制单元包括控制器，控制器用于控制机械臂的运动以及移动车体的移动，控制器用于控制修复材料存储器内的物料传输至裂缝修复机构，控制器通过机械臂控制裂缝修复机构移动至待修复的位置；控制单元还包括与控制器连接的视觉传感器，视觉传感器安装与移动车体上，与裂缝修复机构位于移动车体的同侧。
6、优选的，转动电机的输出轴采用蜗轮蜗杆结构驱动机械臂；蜗轮固定于机械臂的转动轴上，蜗杆固定于转动电机的输出轴上。
7、优选的，移动车体采用差速移动车体结构。
8、优选的，移动车体包括车底盘和驱动电机，车底盘作为移动主体的支撑结构，车底盘底部安装有移动车轮，移动车轮采用驱动电机驱动控制。
9、优选的，修复材料存储器一侧设置有用于将修复材料通过输送至裂缝修复机构的压力装置。
10、优选的，压力装置包括增压泵，增压泵固定于修复材料存储器外侧，增压泵的入口通过输料管连通至修复材料存储器内，增压泵的出口通过输料管连接至裂缝修复机构。
11、优选的，控制单元还包括雷达传感器和导航用视觉传感器，雷达传感器安装在移动车体前端，导航用视觉传感器通过支架安装在移动车体上。
12、优选的，移动车体上设置有控制单元壳体，控制单元设置于控制单元壳体内，控制单元采用工控机，工控机连接有通讯模块，通过通讯模块与外部控制端实现通讯。
13、优选的，末端裂缝修复机构包括末端裂缝修复机构壳体，末端裂缝修复机构壳体与机械臂末端固定连接，末端裂缝修复机构壳体为中空结构，末端裂缝修复机构壳体内设置有修复材料挤出管，修复材料挤出管的一端与输料管连接，修复材料挤出管的外圈固定有承接盘，承接盘套设于末端裂缝修复机构壳体内，承接盘的外壁与末端裂缝修复机构壳体的中空结构内壁接触，承接盘可在末端裂缝修复机构壳体内上下滑动；承接盘内侧与末端裂缝修复机构壳体之间设置有多组弹簧。
14、一种路面裂缝修复方法，包括以下步骤：
15、s1，实时获取路面的图像信息，根据采集的图像信息提取路面的裂缝信息，将获取的裂缝信息转化为二值图像，基于二值图像对裂缝形态进行骨架提取处理，并去除裂缝主要骨架上图像中的毛刺，然后提取裂缝的像素点坐标信息，以此作为裂缝修复路径规划的基础数据；
16、s2，对上述获取的裂缝像素点坐标信息进行性质判别，得到裂缝的交叉点和裂缝端点；
17、s3，从其中一个裂缝端点为起始点，按照裂缝搜寻搜寻到另一裂缝端点或交叉点，则停止搜索，此为一条裂缝轨迹；重复上述步骤直至所有裂缝端点对应的裂缝轨迹完全搜索完毕；然后从其中一个交叉点开始搜索裂缝轨迹到另一个交叉点，则停止搜索；然后从另一个交叉点开始搜索裂缝轨迹直至所有交叉点搜索完毕，然后将所有裂缝轨迹依照提取顺序进行存储；
18、s4，以每条裂缝的两个端点作为标记点，去除裂缝轨迹中间像素点，生成一个只包含每条裂缝起始点的新的裂缝轨迹，并建立新的裂缝轨迹存储列表；
19、s5，采用二阶段路径规划方法对裂缝轨迹进行排序，每次排序后计算路径的距离，并记录当次路径，若下一次排序所生成的路径距离小于当前记录值，则更新路径，重复此步骤，直至所有路径计算完毕，输出最优路径；
20、s6，依照最优路径纪录，将完整的裂缝轨迹依次进行输出，并最终融合在一起，生成完整的裂缝修复路径。
21、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
22、本发明一种路面裂缝修复设备，通过将修复材料存储器固定于移动车体上；机械臂安装于移动车体上，裂缝修复机构固定于机械臂的一端；机械臂的另一端通过转动支座安装于移动车体上，移动车体内安装有用于控制机械臂转动的转动电机；裂缝修复机构通过输料管与修复材料存储器连接；采用控制器控制机械臂的运动以及移动车体的移动，控制器通过机械臂控制裂缝修复机构移动至待修复的位置；控制单元还包括与控制器连接的视觉传感器，本发明能够实现路面裂缝的实时捕捉、追踪、修复，设备体积小、集成度高，能够基本实现无人条件下的裂缝自动修复，能够有效提高路面裂缝修补效率。
23、本发明一种路面裂缝修复方法，基于机械臂的修复装置作业范围广、精度高，同时也具有空间占用小、灵活、轻便的特性，在非作业状态下，不会对设备的的快速移动造成影响；基于深度相机的裂缝识别系统，能够最大程度避免阴影等其他干扰因素对路面裂缝识别的造成的影响，保证裂缝识别效率和精确度；两段式末端修复机构能够自动消除路面不平整对修补过程造成的影响，可以有效避免卡滞现象，同时也能为机械臂本体提供一定程度的过载保护；本发明中的路径规划算法能够在不同分布类型的路面裂缝场景下，实现修复路径自动规划，使本设备具有非常高的适应性和工作效率。
1.一种路面裂缝修复设备，其特征在于，包括行走单元、作业单元和控制单元；
2.根据权利要求1所述的一种路面裂缝修复设备，其特征在于，转动电机的输出轴采用蜗轮蜗杆结构驱动机械臂(2)；蜗轮固定于机械臂(2)的转动轴上，蜗杆固定于转动电机的输出轴上。
3.根据权利要求1所述的一种路面裂缝修复设备，其特征在于，移动车体(1)采用差速移动车体结构。
4.根据权利要求3所述的一种路面裂缝修复设备，其特征在于，移动车体(1)包括车底盘和驱动电机，车底盘作为移动主体的支撑结构，车底盘底部安装有移动车轮，移动车轮采用驱动电机驱动控制。
5.根据权利要求1所述的一种路面裂缝修复设备，其特征在于，修复材料存储器(11)一侧设置有用于将修复材料通过输送至裂缝修复机构(3)的压力装置。
6.根据权利要求5所述的一种路面裂缝修复设备，其特征在于，压力装置包括增压泵(10)，增压泵(10)固定于修复材料存储器(11)外侧，增压泵(10)的入口通过输料管连通至修复材料存储器(11)内，增压泵(10)的出口通过输料管连接至裂缝修复机构(3)。
7.根据权利要求1所述的一种路面裂缝修复设备，其特征在于，控制单元还包括雷达传感器(14)和导航用视觉传感器(12)，雷达传感器(14)安装在移动车体(1)前端，导航用视觉传感器(12)通过支架(13)安装在移动车体(1)上。
8.根据权利要求1所述的一种路面裂缝修复设备，其特征在于，移动车体(1)上设置有控制单元壳体(6)，控制单元设置于控制单元壳体(6)内，控制单元采用工控机(7)，工控机(7)连接有通讯模块(8)，通过通讯模块(8)与外部控制端实现通讯。
9.根据权利要求1所述的一种路面裂缝修复设备，其特征在于，末端裂缝修复机构(3)包括末端裂缝修复机构壳体(301)，末端裂缝修复机构壳体(301)与机械臂(2)末端固定连接，末端裂缝修复机构壳体(301)为中空结构，末端裂缝修复机构壳体(301)内设置有修复材料挤出管(302)，修复材料挤出管(302)的一端与输料管(9)连接，修复材料挤出管(302)的外圈固定有承接盘(304)，承接盘(304)套设于末端裂缝修复机构壳体(301)内，承接盘(304)的外壁与末端裂缝修复机构壳体(301)的中空结构内壁接触，承接盘(304)可在末端裂缝修复机构壳体(301)内上下滑动；承接盘(304)内侧与末端裂缝修复机构壳体(301)之间设置有多组弹簧(303)。
10.一种基于权利要求1所述路面裂缝修复设备的路面裂缝修复路径导航方法，其特征在于，包括以下步骤：