一种轨道式巡检机器人状态展示方法、系统及介质与流程

本发明涉及机器人巡检中的机器人状态展示技术，具体涉及一种轨道式巡检机器人状态展示方法、系统及介质。

背景技术：

轨道式巡检机器人是为适应智能化配电房、智能化发电厂、智能化综合管廊发展需求，全面提高配电房、发电厂、综合管廊智能化水平发展而来。其中，巡检机器人状态展示是较为重要的功能，巡检机器人状态包括机器人实时位置、巡检轨迹、巡检点。

目前巡检机器人的状态展示主要采用的方法为：gis地图；gis地图的基本实现原理为：巡检机器人携带gis模块采集经度、纬度信息，并实时上报到监控后台，监控后台在gis地图找到对应经、纬度点进行显示。采用增加巡检点图层的方式，对巡检点、巡检轨迹进行展示。采用gis地图展示在较大程度上满足了巡检机器人状态（实时位置、巡检轨迹、巡检点）展示的需求，同时也存在一些缺陷和不足。这些缺陷和不足主要表现在：1)gis地图制作较为复杂，需要专用的软件，并需要掌握专业技能。2)机器人需要gis定位设备，受gis卫星定位的限制只能在室外环境应用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种轨道式巡检机器人状态展示方法、系统及介质，本发明利用轨道相对位置及其相关的轨道元素信息即可实现轨道式巡检机器人状态展示，不依赖于gis定位，使用简单方便，能够适用于室内环境使用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种轨道式巡检机器人状态展示方法，实施步骤包括：

1）读取巡检点位置列表；

2）针对巡检点位置列表中的各个巡检点的轨道相对位置，将轨道相对位置转换为在巡检轨道地图中的地图坐标；

3）在巡检轨道地图中渲染巡检点；

4）根据巡检机器人上报的轨道相对位置更新各个巡检点的显示状态。

优选地，步骤3）中在巡检轨道地图中渲染巡检点时，每一个巡检点被渲染为初始状态；步骤4）中与巡检机器人通信更新巡检点的显示状态时，任意巡检点的显示状态为初始状态、正在巡检状态、异常状态、正常状态四种状态中的一种，其中正在巡检状态表示巡检机器人正在巡检该巡检点，异常状态和正常状态分别对应巡检机器人在该巡检点的不同巡检结果。

优选地，所述初始状态、正在巡检状态、异常状态、正常状态四种状态采用不同的颜色表示。

优选地，所述将轨道相对位置转换为巡检轨道地图的地图坐标的步骤包括：确定轨道相对位置的轨道元素类型，如果轨道元素类型为直线轨道元素则首先根据式（1）计算轨道相对位置占轨道元素比率r，然后根据式（2）计算地图坐标的x坐标robot_x、根据式（3）计算地图坐标的y坐标robot_y，从而得到轨道相对位置在巡检轨道地图中的地图坐标(robot_x,robot_y)；如果轨道元素类型为圆弧轨道元素则首先根据式（1）计算轨道相对位置占轨道元素比率r、根据式（4）计算轨道相对位置对应轨道元素圆弧角度robot_angle；然后根据式（5）计算地图坐标的x坐标robot_x、根据式（6）计算地图坐标的y坐标robot_y，从而得到轨道相对位置在巡检轨道地图中的地图坐标(robot_x,robot_y)；

r=(pos-e0)/(e1–e0)（1）

式（1）中，pos为轨道相对位置，e0为轨道相对位置对应轨道元素起点，e1为轨道相对位置对应轨道元素终点；

robot_x=r*(emx1-emx0)+emx0（2）

式（2）中，r为轨道相对位置占轨道元素比率，emx0为轨道相对位置对应轨道元素地图坐标x起点，emx1为轨道相对位置对应轨道元素地图坐标x终点；

robot_y=r*(emy1–emy0)+emy0（3）

式（3）中，r为轨道相对位置占轨道元素比率，emy0为轨道相对位置对应轨道元素地图坐标y起点，emy1为轨道相对位置对应轨道元素地图坐标y终点；

robot_angle=r*(ω1-ω0)+ω0（4）

式（4）中，r为轨道相对位置占轨道元素比率，ω1为轨道元素圆弧结束角度，ω0为轨道元素圆弧开始角度；

robot_x=arc_x+cos(robot_angle)*π/180.0*a（5）

式（5）中，arc_x为轨道相对位置对应轨道元素圆弧中心点坐标的x坐标，robot_angle为轨道相对位置对应轨道元素圆弧角度，a为轨道相对位置对应轨道元素圆弧的短半径；

robot_y=arc_y+cos(robot_angle)*π/180.0*b（6）

式（6）中，arc_y为轨道相对位置对应轨道元素圆弧中心点坐标的y坐标，robot_angle为轨道相对位置对应轨道元素圆弧角度，b为轨道相对位置对应轨道元素圆弧的长半径。

优选地，步骤4）包括：

4.1）接收巡检机器人上报的轨道相对位置，判断巡检机器人上报的轨道相对位置是否发生变化，如果巡检机器人上报的轨道相对位置发生变化则跳转执行步骤4.2）；

4.2）将轨道相对位置转换为在巡检轨道地图中的地图坐标；

4.3）判断地图坐标是否与巡检点位置列表中巡检点匹配，如果匹配则首先将匹配的当前巡检点渲染为正在巡检状态，然后等待巡检机器人的巡检作业完成返回的巡检结果，在收到巡检结果后跳转执行下一步；

4.4）根据巡检结果渲染匹配的当前巡检点的显示状态，如果巡检结果为正常状态，则渲染匹配的当前巡检点的显示状态为正常状态；如果巡检结果为异常状态，则渲染匹配的当前巡检点的显示状态为异常状态。

优选地，步骤4）与巡检机器人通信更新巡检点的显示状态时还包括在巡检轨道地图中更新巡检机器人图标显示位置的步骤，详细步骤包括：

s1）接收巡检机器人上报的轨道相对位置；

s2）将轨道相对位置转换为在巡检轨道地图中的地图坐标；

s3）根据转换得到的地图坐标，在巡检轨道地图中更新巡检机器人图标显示位置。

优选地，步骤s3）之后还包括继续进行巡检机器人图标预测性移动的步骤，该步骤包括：获取巡检机器人的运动速度，根据巡检机器人的运动速度渲染模拟巡检机器人图标在巡检轨道地图中的轨道上移动，且获取巡检机器人的运动速度的函数表达式如式（7）所示；

robot_speed=r1*last_speed+avg_speed*(1-r1)（7）

式（7）中，robot_speed为巡检机器人的运动速度，last_speed为巡检机器人最后一次上报的运动速度，avg_speed为巡检机器人最近n次上报的运动速度的平均值，r1为预设的权重因子。

此外，本发明还提供一种轨道式巡检机器人状态展示系统，包括：

巡检点读取程序单元，用于读取巡检点位置列表；

坐标转换程序单元，用于针对巡检点位置列表中的各个巡检点的轨道相对位置，将轨道相对位置转换为在巡检轨道地图中的地图坐标；

地图初始化程序单元，用于在巡检轨道地图中渲染巡检点；

巡检状态更新程序单元，用于根据巡检机器人上报的轨道相对位置更新各个巡检点的显示状态。

此外，本发明还提供一种轨道式巡检机器人状态展示系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行本发明前述轨道式巡检机器人状态展示方法的步骤；或该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行本发明前述轨道式巡检机器人状态展示方法的计算机程序。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行本发明前述轨道式巡检机器人状态展示方法的计算机程序。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明通过读取巡检点位置列表，针对巡检点位置列表中的各个巡检点的轨道相对位置，将轨道相对位置转换为在巡检轨道地图中的地图坐标、在巡检轨道地图中渲染巡检点完成巡检轨道地图的初始化，然后通过与巡检机器人通信更新巡检点的显示状态，利用轨道相对位置及其相关的轨道元素信息即可实现轨道式巡检机器人状态展示，有效地解决了轨道式巡检机器人状态展示的问题，比现有的gis地图展示方式简单、费用低、受限制少；可较大地降低操作人员技能要求，并可用于室内、室外等多种环境。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程图。

图2为本发明实施例方法更新巡检点的显示状态的基本流程图。

图3为本发明实施例方法更新巡检机器人图标的显示状态的基本流程图。

具体实施方式

下文将主要以用于实现轨道式巡检机器人状态展示方法的计算机终端角度出发，对本发明轨道式巡检机器人状态展示方法、系统及介质进行进一步的详细说明。

如图1所示，本实施例轨道式巡检机器人状态展示方法的实施步骤包括：

1）读取巡检点位置列表；

2）针对巡检点位置列表中的各个巡检点的轨道相对位置，将轨道相对位置转换为在巡检轨道地图中的地图坐标；

3）在巡检轨道地图中渲染巡检点；

4）与巡检机器人通信更新巡检点的显示状态。

巡检点位置列表为各个巡检点的轨道相对位置的列表。本实施例中巡检点位置列表具体是通过内部数据库进行读取，此外也可以根据需要采用文件或者网络配置数据的方式获取。

本实施例中，步骤3）中在巡检轨道地图中渲染巡检点时，每一个巡检点被渲染为初始状态；步骤4）中与巡检机器人通信更新巡检点的显示状态时，任意巡检点的显示状态为初始状态、正在巡检状态、异常状态、正常状态四种状态中的一种，其中正在巡检状态表示巡检机器人正在巡检该巡检点，异常状态和正常状态分别对应巡检机器人在该巡检点的不同巡检结果。本实施例中，初始状态、正在巡检状态、异常状态、正常状态四种状态采用不同的颜色表示。此外也可以根据需要采用不同形状、或者形状与颜色结合来实现状态的区别。作为重点提醒，其中异常状态、正在巡检状态以闪烁的方式展示，比如：异常状态采用红色和底色以200ms交替显示。

本实施例中，将轨道相对位置转换为巡检轨道地图的地图坐标的步骤包括：确定轨道相对位置的轨道元素类型，如果轨道元素类型为直线轨道元素则首先根据式（1）计算轨道相对位置占轨道元素比率r，然后根据式（2）计算地图坐标的x坐标robot_x、根据式（3）计算地图坐标的y坐标robot_y，从而得到轨道相对位置在巡检轨道地图中的地图坐标(robot_x,robot_y)；如果轨道元素类型为圆弧轨道元素则首先根据式（1）计算轨道相对位置占轨道元素比率r、根据式（4）计算轨道相对位置对应轨道元素圆弧角度robot_angle；然后根据式（5）计算地图坐标的x坐标robot_x、根据式（6）计算地图坐标的y坐标robot_y，从而得到轨道相对位置在巡检轨道地图中的地图坐标(robot_x,robot_y)；

r=(pos-e0)/(e1–e0)（1）

式（1）中，pos为轨道相对位置，e0为轨道相对位置对应轨道元素起点，e1为轨道相对位置对应轨道元素终点；

robot_x=r*(emx1-emx0)+emx0（2）

式（2）中，r为轨道相对位置占轨道元素比率，emx0为轨道相对位置对应轨道元素地图坐标x起点，emx1为轨道相对位置对应轨道元素地图坐标x终点；

robot_y=r*(emy1–emy0)+emy0（3）

式（3）中，r为轨道相对位置占轨道元素比率，emy0为轨道相对位置对应轨道元素地图坐标y起点，emy1为轨道相对位置对应轨道元素地图坐标y终点；

robot_angle=r*(ω1-ω0)+ω0（4）

式（4）中，r为轨道相对位置占轨道元素比率，ω1为轨道元素圆弧结束角度，ω0为轨道元素圆弧开始角度；

robot_x=arc_x+cos(robot_angle)*π/180.0*a（5）

式（5）中，arc_x为轨道相对位置对应轨道元素圆弧中心点坐标的x坐标，robot_angle为轨道相对位置对应轨道元素圆弧角度，a为轨道相对位置对应轨道元素圆弧的短半径；

robot_y=arc_y+cos(robot_angle)*π/180.0*b（6）

式（6）中，arc_y为轨道相对位置对应轨道元素圆弧中心点坐标的y坐标，robot_angle为轨道相对位置对应轨道元素圆弧角度，b为轨道相对位置对应轨道元素圆弧的长半径。

本实施例中，某直线轨道元素包括三个巡检点：1#巡检点(10.2m)、2#巡检点(50.5m)、3#巡检点(100.1m)，该直线轨道元素对应的真实轨道起点为0m、真实轨道终点为120m；直线轨道元素在矢量地图上的起点坐标为(100,500)、终点坐标为(450,500)。计算巡检点在矢量地图上的坐标实例如下：

1#巡检点：机器人位置占轨道元素比率r=(10.2-0)/(120-0)=0.085。1#巡检点在矢量地图上的坐标x=0.085*(450-100)+100=129.75，取整后为129。1#巡检点在矢量地图上的坐标y=r*(500-500)+500=500。

巡检点：机器人位置占轨道元素比率r=(50.5-0)/(120-0)=0.420833。2#巡检点在矢量地图上的坐标x=0.420833*(450-100)+100=247.2916，取整后为247。2#巡检点在矢量地图上的坐标y=r*(500-500)+500=500。

巡检点：机器人位置占轨道元素比率r=(100.1-0)/(120-0)=0.834167。3#巡检点在矢量地图上的坐标x=0.834167*(450-100)+100=391.9585，取整后为392。3#巡检点在矢量地图上的坐标y=r*(500-500)+500=500。

如图2所示，本实施例步骤4）包括：

4.1）接收巡检机器人上报的轨道相对位置，判断巡检机器人上报的轨道相对位置是否发生变化，如果巡检机器人上报的轨道相对位置发生变化则跳转执行步骤4.2）；

4.2）将轨道相对位置转换为在巡检轨道地图中的地图坐标，同样地采用式（1）～式（6）；

4.3）判断地图坐标是否与巡检点位置列表中巡检点匹配，如果匹配则首先将匹配的当前巡检点渲染为正在巡检状态，然后等待巡检机器人的巡检作业完成返回的巡检结果，在收到巡检结果后跳转执行下一步；

4.4）根据巡检结果渲染匹配的当前巡检点的显示状态，如果巡检结果为正常状态，则渲染匹配的当前巡检点的显示状态为正常状态；如果巡检结果为异常状态，则渲染匹配的当前巡检点的显示状态为异常状态。

上述步骤4.1）～4.4）实际上为完成单次轨道相对位置上报所进行的巡检点渲染，实际运行过程中巡检机器人会按照指定的周期上报轨道相对位置，因此上述步骤4.1）～4.4）为持续循环进行的过程。参见图2，控制终端从巡检机器人接收实时上报的位置、运行速度信息；控制终端将巡检机器人本次上报的位置、运行速度信息与巡检机器人上次上报的信息进行对比；如果不一致，表示信息有更新，则将这些信息同步设置到矢量地图中。矢量地图接收到最新的巡检机器人位置后，遍历矢量地图中的轨道元素，以确定巡检机器人所在的轨道元素：（轨道元素起点<=巡检机器人位置<=轨道元素终点），则巡检机器人的位置在该轨道元素范围内。确定机器人在地图上轨道元素的具体位置并刷新显示。

本实施例中1)将轨道拆分成n段轨道元素在矢量地图上表示，每段轨道元素配置对应的真实轨道起点、终点位置；轨道元素可以是直线、圆弧形态，以直观的方式展示真实轨道形态。将轨道的起点设定为0，并安装一个rfid电子标签，设置位置为0；将整个轨道划分成n段，每段安装一个rfid电子标签，并设定唯一标示及该rfid电子标签的位置。巡检机器人每经过一个rfid设备时，与rfid进行通讯，得到该rfid所对应的位置，并将机器人的位置计数器置为：rfid对应的位置。巡检机器人内置增量型编码器、加速度计，向前行走时，位置计数器增加；向后行车时，位置计数器减少；巡检机器人与控制终端进行通信，将位置信息、运行速度传送到控制终端。因此，步骤4.1）接收巡检机器人上报的轨道相对位置实际上为rfid对应的位置相对起点的相对距离。为了提高检索效率，轨道元素编号信息从“起点”以0开始，按照从小到大的顺序排列。

本实施例中，巡检轨道地图采用矢量地图，在进行矢量地图绘制时，采用直线、圆弧等元素绘制轨道，使地图上的轨道形态与真实轨道形态相符；为地图上的每一段轨道元素（直线、圆弧）设置起点、终点；该起点、终点与该段真实轨道的值保持一致。

如图3所示，本实施例中步骤4）与巡检机器人通信更新巡检点的显示状态时还包括在巡检轨道地图中更新巡检机器人图标显示位置的步骤，详细步骤包括：

s1）接收巡检机器人上报的轨道相对位置；

s2）将轨道相对位置转换为在巡检轨道地图中的地图坐标，同样地采用式（1）～式（6）；

s3）根据转换得到的地图坐标，在巡检轨道地图中更新巡检机器人图标显示位置。

为了防止机器人运行速度较快或上报间隔较大时，两次上报的行走距离过大，导致机器人在地图上产生位置跳跃式变化的问题，本实施例在步骤s3）之后还包括继续进行巡检机器人图标预测性移动的步骤，该步骤包括：获取巡检机器人的运动速度，根据巡检机器人的运动速度渲染模拟巡检机器人图标在巡检轨道地图中的轨道上移动。通过上述方式，使巡检机器人在地图上行进时，在巡检机器人两次上报间隔期间，使机器人以预测速度行走；防止机器人位置在地图上跳跃式变化，机器人位置显示平滑、无跳跃感。

巡检机器人的运动速度来源方式可以根据需要选择下述可选方式等，例如：

一、通过巡检机器人上报得到；

二、通过巡检机器人上报的速度进行预测得到，例如作为一种优选的实施方式，巡检机器人的运动速度根据巡检机器人最近n次上报的运动速度的平均值avg_speed以及巡检机器人最后一次上报的运动速度last_speed进行加权求得得到，即如式（7）所示；

robot_speed=r1*last_speed+avg_speed*(1-r1)（7）

式（7）中，robot_speed为巡检机器人的运动速度，last_speed为巡检机器人最后一次上报的运动速度，avg_speed为巡检机器人最近n次上报的运动速度的平均值，r1为预设的权重因子，r1为权重因子（本实施例中默认取值为0.618）。

三、根据距离除以时间的方式来计算巡检机器人的运动速度。

本实施例中，步骤s3）中在巡检轨道地图中更新巡检机器人图标显示位置时还包括进行巡检机器人图标过渡性移动的步骤，该步骤包括：确定巡检机器人图标的原始地图坐标，在在巡检轨道地图中渲染生成巡检机器人图标从原始地图坐标到转换得到的地图坐标的动画，可进一步使巡检机器人在地图上行进时，在巡检机器人两次上报间隔期间，使机器人以预测速度行走；防止机器人位置在地图上跳跃式变化，机器人位置显示平滑、无跳跃感。

此外，本实施例还提供一种轨道式巡检机器人状态展示系统，包括：

巡检点读取程序单元，用于读取巡检点位置列表；

坐标转换程序单元，用于针对巡检点位置列表中的各个巡检点的轨道相对位置，将轨道相对位置转换为在巡检轨道地图中的地图坐标；

地图初始化程序单元，用于在巡检轨道地图中渲染巡检点；

巡检状态更新程序单元，用于根据巡检机器人上报的轨道相对位置更新各个巡检点的显示状态。除了更新巡检点的显示状态以外，该巡检状态更新程序单元还在巡检轨道地图中更新巡检机器人图标显示位置。

此外，本实施例还提供一种轨道式巡检机器人状态展示系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行本实施例前述轨道式巡检机器人状态展示方法的步骤；或该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行本实施例前述轨道式巡检机器人状态展示方法的计算机程序。此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行本实施例前述轨道式巡检机器人状态展示方法的计算机程序。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。