基于激光雷达巡检机器人的变电站三维地图构建*

鲁锦涛，王 庆，董元帅，张庆伟

(1.东南大学 仪器科学与工程学院，江苏 南京 210096；2.南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司，江苏 南京 211106；3.智能电网保护和运行控制国家重点实验室，江苏 南京 211106)

0 引 言

变电站的巡检工作主要是日常对变电站设备、仪表进行巡查[1,2]，保证其正常的工作。为了实现变电站的自动巡检，巡检机器人[3]得到大力发展。文献[4]对多种变电站巡检机器人进行了介绍，其可使用多种传感器实现变电站的巡检工作。

国内用于巡检的机器人所用传感器一般有差分全球定位系统(global positioning system，GPS)[5,6]，激光雷达(LiDAR)[7]，视觉传感器等。其中基于GPS或者北斗等卫星信号的定位方式容易受变电站环境的干扰，鲁棒性差，一般的二维激光所建的栅格地图在面对复杂且相似的环境时易出现错定位，基于视觉传感器的机器人易受光线的影响，夜间无法进行正常的巡检工作。基于三维(3D)激光的三维地图构建可为机器人提供更准确地图，提高变电站巡检机器人的稳定性，且可供三维可视化，具有很高应用前景。

本文主要介绍基于三维激光的巡检机器人系统[8]，并且将三维激光的点云信息用于三维地图构建，使用改进的点云匹配算法解决相似环境误匹配的问题，提高地图的可靠性以及可视性。

1 场地与机器人系统设计

1.1 变电站场地

变电站是在电力系统中对电压和电流进行交换以及电能分配的场所，场地中由很多支架柱构成，规模大同小异，多为圆柱形外观，导致变电站的场景多处极其相似，对建图造成较大困难，场地实景如图1所示。……