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龍圖騰網(wǎng)獲悉西安深藍(lán)智能機(jī)器有限公司;北京通成達(dá)水務(wù)建設(shè)有限公司申請(qǐng)的專利一種控制管道打磨機(jī)器人的系統(tǒng)及方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN120287350B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-12發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202510786767.X，技術(shù)領(lǐng)域涉及：B25J19/00；該發(fā)明授權(quán)一種控制管道打磨機(jī)器人的系統(tǒng)及方法是由焦志偉;于剛;王超;周洋;劉波;魯錦輝;張曉鳳;高寧;劉夏;陳大林;馬東瀟;楊遠(yuǎn)航;譚海艷設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2025-06-13向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種控制管道打磨機(jī)器人的系統(tǒng)及方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明公開了一種控制管道打磨機(jī)器人的系統(tǒng)及方法，涉及機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)由若干功能模塊組成，包括：變徑自適應(yīng)預(yù)處理模塊，通過激光連續(xù)掃描獲取管徑曲線，將連續(xù)掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過SLAM算法實(shí)時(shí)拼接，構(gòu)建管道的動(dòng)態(tài)三維拓?fù)淠Ｐ?；獲取機(jī)器人的姿態(tài)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)器人在管道內(nèi)中心軸線的偏移量；獲取管道內(nèi)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，通過熱傳導(dǎo)有限元分析，構(gòu)建管道的動(dòng)態(tài)熱膨脹模型，根據(jù)熱膨脹模型修正管徑值；依據(jù)偏移量和修正管徑值，通過模糊PID控制器計(jì)算傘狀結(jié)構(gòu)的伸縮量，生成傘狀結(jié)構(gòu)伸縮指令；吸塵頭同步展開至管壁；多工序協(xié)同控制模塊。

本發(fā)明授權(quán)一種控制管道打磨機(jī)器人的系統(tǒng)及方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種控制管道打磨機(jī)器人的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括： 變徑自適應(yīng)預(yù)處理模塊，通過激光連續(xù)掃描獲取管徑曲線，將連續(xù)掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過SLAM算法實(shí)時(shí)拼接，構(gòu)建管道的動(dòng)態(tài)三維拓?fù)淠Ｐ?；獲取機(jī)器人的姿態(tài)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)器人在管道內(nèi)中心軸線的偏移量；獲取管道內(nèi)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，通過熱傳導(dǎo)有限元分析，構(gòu)建管道的動(dòng)態(tài)熱膨脹模型，根據(jù)熱膨脹模型修正管徑值；依據(jù)偏移量和修正管徑值，通過模糊PID控制器計(jì)算傘狀結(jié)構(gòu)的伸縮量，生成傘狀結(jié)構(gòu)伸縮指令； 所述通過SLAM算法實(shí)時(shí)拼接的過程為： 采用LIO-SLAM算法應(yīng)用，通過以下步驟實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)拼接： S101：利用IMU數(shù)據(jù)，加速度計(jì)和陀螺儀，實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)器人位姿變化； S102：通過ICP算法將相鄰幀的點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)齊； S103：基于SLAM框架，將拼接后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建成管道的動(dòng)態(tài)三維拓?fù)淠Ｐ停?采用體素濾波降低點(diǎn)云密度，同時(shí)保留幾何特征；通過統(tǒng)計(jì)離群點(diǎn)檢測(cè)去除噪聲點(diǎn)； 所述構(gòu)建管道的動(dòng)態(tài)三維拓?fù)淠Ｐ偷倪^程為： 依據(jù)密集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，覆蓋整個(gè)管道截面，對(duì)復(fù)雜形狀的管道內(nèi)壁進(jìn)行生成；每一幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)包含空間點(diǎn)坐標(biāo)信息，并對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行濾波處理，去除孤立點(diǎn)； 采用ICP算法，將新獲取的一幀點(diǎn)云與之前構(gòu)建的地圖進(jìn)行匹配，找到兩幀點(diǎn)云之間的最佳剛體變換，通過整合多個(gè)局部配準(zhǔn)的結(jié)果，形成一致的全局地圖； 基于已配準(zhǔn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺算法提取出管道內(nèi)部的關(guān)鍵幾何特征，建立一個(gè)詳細(xì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；隨著機(jī)器人不斷前進(jìn)，新的點(diǎn)云數(shù)據(jù)被持續(xù)添加到現(xiàn)有地圖中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道三維模型的動(dòng)態(tài)更新； 多工序協(xié)同控制模塊，根據(jù)管徑曲線和涂層厚度要求，動(dòng)態(tài)設(shè)定噴涂基準(zhǔn)速度和關(guān)系；通過YOLOv5模型實(shí)時(shí)檢測(cè)管壁異物，當(dāng)識(shí)別出障礙物高度大于高度閾值c時(shí)，暫停行進(jìn)，觸發(fā)清除，繼續(xù)進(jìn)程；若仍無法清除，標(biāo)記位置并通知控制臺(tái)人工干預(yù)； 當(dāng)識(shí)別出障礙物高度小于等于高度閾值c時(shí)，暫停行進(jìn)，觸發(fā)局部補(bǔ)打磨； 涂層厚度閉環(huán)控制模塊，實(shí)時(shí)獲取厚度反饋，與目標(biāo)值對(duì)比，調(diào)節(jié)噴涂電機(jī)轉(zhuǎn)速，對(duì)噴頭進(jìn)行浮動(dòng)補(bǔ)償； 所述修正管徑值的過程為： 基于管道材料屬性，對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，將連續(xù)的管道結(jié)構(gòu)離散化為許多小單元格，并根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置合適的邊界條件，利用有限元方法求解熱傳導(dǎo)方程，預(yù)測(cè)在給定條件下管道各部分隨時(shí)間變化的溫度場(chǎng)分布情況； 根據(jù)溫度場(chǎng)分布，逐段計(jì)算管道各位置的熱膨脹量；采用內(nèi)外壁溫度的平均值作為修正依據(jù)； 所述生成傘狀結(jié)構(gòu)伸縮指令的具體過程為： 通過模糊邏輯動(dòng)態(tài)調(diào)整傳統(tǒng)PID的三個(gè)參數(shù)，比例增益Kp、積分增益Ki、微分增益Kd，其輸入為誤差和誤差變化率，輸出為PID參數(shù)修正值；采用Mamdani模糊推理，計(jì)算每條規(guī)則的權(quán)重，通過重心法，將模糊輸出轉(zhuǎn)化為精確的Kp、Ki、Kd值，依據(jù)修正后的Kp、Ki、Kd值，實(shí)時(shí)調(diào)整伸縮量。

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