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龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-02-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210511115.1，技术领域涉及：G05D1/46；该发明授权空中无人机与地面巡检机器人协同作业的巡检系统及方法是由李帆;徐波;廖昊爽;邱志斌;彭亮;胡成博;张贵峰;曹凤香;芦竹茂;杨祎;路永玲;熊勇良;陈红强;高小伟;谭启昀;张巍;张志强设计研发完成，并于2022-05-11向国家知识产权局提交的专利申请。

本空中无人机与地面巡检机器人协同作业的巡检系统及方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种空中无人机与地面巡检机器人协同作业的巡检系统及方法，该系统包括地面巡检机器人、空中无人机、巡检主机和服务器，地面巡检机器人和空中无人机分别与巡检主机通讯连接，地面巡检机器人和空中无人机分别与服务器通讯连接。通过巡检主机对地面巡检机器人和空中无人机所收集到的数据处理，空中无人机与地面巡检机器人配合实现立体巡检，不存在巡检死角；同时，空中无人机又可以从空中协助地面巡检机器人适应各种复杂地形，跨越障碍物并自动寻找最短路径，无需人工大范围巡检，也无需人工操控地面巡检机器人巡检，极大的提升巡检效率，保证电网的稳定运行的效果。

本发明授权空中无人机与地面巡检机器人协同作业的巡检系统及方法在权利要求书中公布了：1.一种空中无人机与地面巡检机器人协同作业的巡检方法，其特征是，步骤如下：步骤1、地面巡检机器人及空中无人机准备，等待巡检任务下发；步骤2、巡检主机下发巡检指令，地面巡检机器人和空中无人机分别采集变电站环境的数据信息，数据信息包括变电站的地面激光雷达点云和空中无人机影像，并将信息回传至巡检主机；步骤3、根据空中无人机影像生成的稀疏点云，并利用倾斜摄影技术与地面激光雷达点云进行融合建模，生成360°立体的高精度巡检地图；再计算地面巡检机器人在高精度巡检地图上的位姿状态；步骤4、根据高精度巡检地图及地面巡检机器人在高精度巡检地图上的位姿状态，结合空中无人机对变电站的地面环境实时感知信息采集，实时规划出无障碍物碰撞的最优局部路径；步骤5、根据最优局部路径使空中无人机及地面巡检机器人进行空中和地面的自主协同巡检电网设备所需巡检区域，并利用地面巡检机器人采集变电设备的运行状况数据；步骤6、将采集的变电设备的运行状况数据传输至巡检主机，通过人工智能识别变电设备的状态信息数据，将状态信息数据与稳态运行数据进行比较，对数据异常的变电设备状态信息数据进行报警；步骤3所述融合建模过程为：通过无人机获取变电站的无人机影像地图，并根据无人机影像地图生成稀疏点云，通过地面巡检机器人获取变电站的地面激光雷达地图，并根据地面激光雷达地图生成地面激光雷达点云，通过稀疏点云与地面激光雷达点云融合，生成360°立体的高精度巡检地图模型；数据信息还有包括有地面巡检机器人角速度及加速度、地面巡检机器人行驶里程的数据信息，通过IMU传感器获取地面巡检机器人的角速度和加速度信息，并通过里程计获取地面巡检机器人局部精确的位移信息；通过激光雷达单元感知地面巡检机器人行进过程中的周边环境信息；采取融合激光雷达单元、里程计、IMU传感器信息复合处理策略，以提升建图效果和定位精度、鲁棒性；计算地面巡检机器人在高精度巡检地图上的位姿状态：通过扩展卡尔曼滤波技术融合IMU传感器、里程计和激光雷达单元的信息，预测地面巡检机器人的局部位姿，将地面巡检机器人的激光雷达单元扫描数据直接与地面激光雷达地图进行匹配得到地面巡检机器人的局部定位结果，输出地面巡检机器人在高精度巡检地图上的位姿状态；步骤4规划最优局部路径过程中，结合多目标的图优化思想，在地面巡检机器人位姿状态与高精度巡检地图模型上的障碍、全局路径点之间引入时间信息参量，同时考虑地面巡检机器人位姿状态与高精度巡检地图模型上的障碍、全局路径点的距离关系，以及地面巡检机器人的速度、加速度约束，基于TEB轨迹规划算法和基于拓扑地图的并行搜索方法，实时规划出无障碍物碰撞的最优局部路径；采用TEB路径规划过程中，每次迭代需插入新位姿状态或删除已处理过的旧位姿状态，保证优化问题的求解速度；随后通过建立TEB状态与路径点和障碍物之间的关系，在通用图优化g2o框架中定义顶点表和边表，将地面巡检机器人位姿状态、相邻位姿状态输出的时间间隔以及障碍物添到顶点表中，并将目标函数添加到边表，从而将该问题转化并构建出超图，最终借助g2o框架中完成解算与优化；根据激光雷达单元实时感知外界环境，将遇到的新障碍物添加到顶点表，再次建立TEB状态与路径点和障碍物的关系，从而形成TEB路径规划循环，在通过建立和优化超图，获得最优解后，从而根据计算结果进行路径调整和局部路径生成。

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