一种自动打桩方法、系统和光伏打桩机器人与流程

本申请涉及新能源，具体而言，涉及一种自动打桩方法、系统和光伏打桩机器人。

背景技术：

1、目前，光伏电站在建设初期，需要搭建支架，然后再安装组件。根据不同的地形，支架的立柱需要不同的地桩来支撑。光伏行业内的桩主要分为螺旋地钉、预制水泥桩、灌注水泥桩、插入型钢桩等。其中打桩形式又分为对于地层比较好的用打桩形式(即直接将桩插入地面)，地层较复杂的无法将桩插入地面以下，需要先钻孔，打出孔后，放入桩并进行定位固定。现在光伏行业应用的都是人工操作打桩机/钻孔机，效率低，速度慢，并且精度也不高。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请提供一种自动打桩方法、系统和光伏打桩机器人，通过全自动光伏打桩/钻孔机器人实现自动导航、自动打桩/钻孔工作。

2、具体的，本申请的技术方案如下：

3、第一方面，本申请公开一种自动打桩方法，包括：获取所述机器人所在的map坐标系下，目标打桩点所在的第一坐标位置；

4、通过实时动态测量单元和惯性测量单元获取所述机器人的第二坐标位置和当前姿态；

5、基于所述第一坐标位置、第二坐标位置和所述机器人的当前姿态，进行路径规划和导航；

6、控制所述机器人移动到所述第一坐标位置后，执行设定的打桩任务；在打桩过程中，通过激光测距仪测量并控制打桩深度，通过所述惯性测量单元测量并控制打桩角度。

7、在一些实施方式中，所述的获取所述机器人所在的map坐标系下，目标打桩点所在的第一坐标位置，包括如下步骤：

8、基于utm坐标系生成所述目标打桩点的第一点位信息；

9、将所述目标打桩点在所述utm坐标系中的第一点位信息转换到所述机器人的ros系统的map坐标系内，得到所述目标打桩点的第一坐标位置。

10、在一些实施方式中，所述的通过实时动态测量单元和惯性测量单元获取所述机器人的第二坐标位置和当前姿态，包括如下步骤：

11、通过所述实时动态测量单元采集所述机器人的实时经纬度坐标，并将所述实时经纬度坐标转换到所述utm坐标系下，得到所述机器人的实时第二点位信息；

12、将所述机器人在所述utm坐标系中的第二点位信息转换到所述机器人的ros系统的map坐标系内，得到第二坐标位置；

13、通过所述惯性测量单元采集所述机器人的实时姿态数据；

14、基于所述第二坐标位置，将采集到的所述实时姿态数据进行预处理；所述预处理包括数据对齐、滤波、去噪；

15、将预处理后的所述实时姿态数据与所述第二坐标位置进行融合，得到所述机器人当前位置和对应的当前姿态估计结果。

16、在一些实施方式中，所述的基于所述第一坐标位置、第二坐标位置和所述机器人的当前姿态，进行路径规划和导航，包括如下步骤：

17、使用路径规划算法，规划所述机器人由所述第二坐标位置到所述第一坐标位置的最优路径；

18、在所述机器人移动过程中，所述第二坐标位置实时刷新，调用所述机器人的局部路径规划器进行局部路径规划导航。

19、在一些实施方式中，还包括如下步骤：

20、在所述机器人移动过程中，通过雷达检测路径上存在的障碍物；并根据所述雷达检测到的障碍物范围重新规划局部路径，实现避障。

21、在一些实施方式中，所述的通过激光测距仪测量并控制打桩深度，包括如下步骤：

22、所述激光测距仪安装在动力头固定机架上部；通过所述激光测距仪测量所述动力头相对于地面的运动距离，计算得到打桩深度；

23、判断所述打桩深度是否到达目标深度；若到达所述目标深度，则发出信号以便控制所述动力头停止工作。

24、在一些实施方式中，所述的通过所述惯性测量单元测量并控制打桩角度，包括如下步骤：

25、通过所述惯性测量单元，测量所述打桩角度与重力方向的角度差值；

26、若所述角度差值不为零，则发出信号以便控制所述动力头调整所述打桩角度。

27、第二方面，本申请提供一种自动打桩系统，其特征在于，所述系统用于实现上述任一项实施方式中所述的自动打桩方法的步骤，包括：

28、点位获取模块，用于获取所述机器人所在的map坐标系下，目标打桩点所在的第一坐标位置；

29、位姿估计模块，用于通过实时动态测量单元和惯性测量单元获取所述机器人的第二坐标位置和当前姿态；

30、路径规划模块，用于基于所述第一坐标位置、第二坐标位置和所述机器人的当前姿态，进行路径规划和导航；

31、打桩控制模块，用于控制所述机器人移动到所述第一坐标位置后，执行设定的打桩任务；在打桩过程中，通过激光测距仪测量并控制打桩深度，通过所述惯性测量单元测量并控制打桩角度。

32、第三方面，本申请提供一种光伏打桩机器人，所述机器人包括上述实施方式中所述的自动打桩系统。

33、在一些实施方式中，所述的光伏打桩机器人上配备包括：

34、动力单元，通过光伏发电为所述机器人提供动力；

35、实时动态测量单元，安装于所述机器人的底盘之上；用于获取所述机器人的坐标位置；

36、惯性测量单元，用于获取所述机器人的当前位姿，还用于测量打桩角度；

37、雷达，安装于所述机器人的车体四周，用于在导航过程中实现避障；

38、激光测距仪，安装于所述机器人的动力头固定机架上，用于测量实时打桩深度。

39、与现有技术相比，本申请至少具有以下一项有益效果：

40、1、通过本申请，可以基于实时动态测量单元(rtk)和惯性测量单元(imu)，实现机器人的位姿估计，并且实现自动驾驶，自动导航到目标点位。其中，本申请通过ros系统根据底盘车当前的位置采用路径规划全局路径规划出一条最优的全局路径，导航过程中会根据gps刷新的实时定位调用机器人的局部路径规划器实时导航。导航中采用超声波雷达进行避障，超声波雷达在车体四周均有安装，以获得更大的避障范围，底盘车在局部路径规划的时候会根据超声波雷达检测到的障碍物重新规划局部路径，从而绕开障碍物，实现避障的功能。

41、2、本申请利用激光测距传感器实现闭环控制，实时测量并控制打桩深度。利用惯性测量单元(imu)可以实时校正打桩的垂直度，保证打桩的准确率。

技术特征：

1.一种自动打桩方法，其特征在于，所述方法由光伏打桩机器人执行，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种自动打桩方法，其特征在于，所述的获取所述机器人所在的map坐标系下，目标打桩点所在的第一坐标位置，包括如下步骤：

3.如权利要求1所述的一种自动打桩方法，其特征在于，所述的通过实时动态测量单元和惯性测量单元获取所述机器人的第二坐标位置和当前姿态，包括如下步骤：

4.如权利要求1所述的一种自动打桩方法，其特征在于，所述的基于所述第一坐标位置、第二坐标位置和所述机器人的当前姿态，进行路径规划和导航，包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的一种自动打桩方法，其特征在于，还包括如下步骤：

6.如权利要求1所述的一种自动打桩方法，其特征在于，所述的通过激光测距仪测量并控制打桩深度，包括如下步骤：

7.如权利要求1所述的一种自动打桩方法，其特征在于，所述的通过所述惯性测量单元测量并控制打桩角度，包括如下步骤：

8.一种自动打桩系统，其特征在于，所述系统用于实现权利要求1-7中任一项所述的自动打桩方法的步骤，包括：

9.一种光伏打桩机器人，其特征在于，所述机器人包括上述权利要求8中所述的自动打桩系统。

10.如权利要求9所述的一种光伏打桩机器人，其特征在于，所述机器人上配备包括：

技术总结本申请公开了一种自动打桩方法、系统和光伏打桩机器人，其中方法包括：获取所述机器人所在的MAP坐标系下，目标打桩点所在的第一坐标位置；通过实时动态测量单元和惯性测量单元获取所述机器人的第二坐标位置和当前姿态；基于所述第一坐标位置、第二坐标位置和所述机器人的当前姿态，进行路径规划和导航；控制所述机器人移动到所述第一坐标位置后，执行设定的打桩任务；在打桩过程中，通过激光测距仪测量并控制打桩深度，通过所述惯性测量单元测量并控制打桩角度。通过本申请提供的光伏打桩机器人，可以全自动在光伏现场完成打桩或钻孔的动作。技术研发人员：王士涛,吕清涛受保护的技术使用者：湖州丽天智能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15