三维复杂管道自主式管道机器人死reckoning 算法研究

在燃气管道定位领域，现有管道定位方法大多依赖管道定位仪器。然而在面对复杂曲面管道场景时，这些方法常因电缆交缠、设备灵活性不足等问题而失效。为此，设计了一种自主式管道机器人。该机器人能够在复杂管网中自主完成复杂曲面管道的定位工作，无需外部拖曳。在管道映射技术方面，传统的视觉映射和激光映射方法易受照明条件和管道内部空间特征不足的影响，导致映射漂移和发散问题。相比之下，结合惯性导航与轮式里程计的管道定位方法不易受管道环境因素的影响。基于此，本文提出一种基于扩展卡尔曼滤波 (EKF) 的管道机器人定位方法。首先通过惯性测量单元 (IMU) 获取身体姿态角。随后采用扩展卡尔曼滤波算法提高姿态角估计精度。最后通过结合轮式里程计实现高精度管道定位。在测试阶段，管道机器人的滚轮需紧贴管壁以减少打滑。然而过紧会因摩擦力过大降低运动控制灵活性。因此，需要在机器人的运动能力与定位精度之间取得平衡。使用自主式管道机器人在矩形环形管道中进行实验，验证了所提死 reckoning 算法的有效性。