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高技术服务业

需求背景

 城市既有排水管网机器人定位系统研发与印证
          技术难题或发展瓶颈：老旧城区既有排水管网存在不同程度的病害，需要进行修复，然该部分管网建设资料较少，不能准确体现其在地下的空间位置。城市管道修复机器人不具备空间三维定位功能，导致无法准确定位机器人在管道内的位置及管道缺陷的具体部位，给城市既有排水管网修复带来困难。
         目前管道定位示踪仅能反映机器人本体距管口的水平距离，现目前常用的管道定位示踪方式有里程轮定位和CCD视觉定位等，里程轮定位是依据机器人车轮转动圈数来确定机器人运动距离，其存在的问题是受外界影响较大，车轮与原有管道之间的摩擦力较小，会有打滑现象的出现，会使定位精度大打折扣。CCD视觉定位是由传感器进行定位的一种应用，其基本原理是利用视觉传感器进行信息采集，然后实时反馈给上位机，但是其不足之处在于，视觉传感器易被运输介质遮挡，功能发挥不足。
         技术攻关方向：具备三维定位功能的城市管网修复机器人。
         期望通过 科技创新解决的技术壁垒：利用运控过程中的速度、加速度、角速度等参数，采用多源信息融合技术对3D激光雷达数据和惯导单元数据进行融合，实现机器人的三维精准定位。针对管道空间狭小，激光传感器存在盲区，容易出现探测不到物体，导致计算精度误差较大；匹配小型、短测距的传感器，改进算法。
        提出期望实现的主要技术参数指标：①实现管道修复机械人在管道内的三维定位；②实现管道机械人对管道的三维建模。

需解决的主要技术难题

城市既有排水管网机器人定位系统的研发与印证需要解决的主要技术难题包括：

1. 定位精度问题：城市排水管道系统通常较为复杂，包括地下、地上、室内等各种环境，机器人需要能够准确地定位自身位置，以便进行有效的巡检和维护工作。

2. 环境感知与建模：机器人需要能够感知周围环境，包括管道内的水流情况、管道结构、障碍物等，并能够建立准确的环境模型，以便进行路径规划和避障。

3. 管道内部导航：城市排水管道通常较为狭窄且弯曲，机器人需要能够在狭小空间内进行导航，并能够适应不同形状的管道，包括直管、弯管、分支等。

4. 通信与数据传输：机器人需要能够与外部系统进行有效的通信和数据传输，以便实时传输巡检数据、接收指令等。

5. 能源供应与续航能力：机器人在长时间的巡检过程中需要有足够的能源供应和较长的续航能力，以保证工作的连续性和效率。

6. 数据处理与分析：机器人需要能够对采集到的巡检数据进行处理和分析，提取有用的信息，并生成详细的巡检报告，以便工作人员进行后续的维护工作。

7. 安全性与可靠性：机器人在工作过程中需要具备较高的安全性和可靠性，能够应对各种突发情况，并能够自主判断和采取相应的措施，以保证工作人员和设备的安全。

以上是城市既有排水管网机器人定位系统研发与印证需要解决的主要技术难题，解决这些难题将有助于提升机器人的定位精度、工作效率和安全性，进一步推动城市排水管网的巡检和维护工作。

期望实现的主要技术目标

实现城市既有排水管网机器人定位系统的主要技术目标包括：

1. 高精度定位：机器人能够实现在复杂的城市排水管道系统中的高精度定位，以便准确地确定自身位置和管道的位置。

2. 环境感知与建模：机器人能够感知管道内的水流情况、管道结构、障碍物等，并能够建立准确的环境模型，以便进行路径规划和避障。

3. 精准导航：机器人能够在狭小且复杂的管道内进行精准导航，适应不同形状的管道，并能够自主选择最优路径进行巡检和维护。

4. 实时通信与数据传输：机器人能够与外部系统进行实时的通信和数据传输，以便实时传输巡检数据、接收指令等。

5. 高能效与长续航：机器人具备高能效的工作模式和较长的续航能力，以保证长时间的巡检和维护工作。

6. 数据处理与分析：机器人能够对采集到的巡检数据进行高效的处理和分析，提取有用的信息，并生成详细的巡检报告。

7. 高安全性与可靠性：机器人具备高安全性和可靠性，能够应对各种突发情况，并能够自主判断和采取相应的措施，保证工作人员和设备的安全。

通过实现以上主要技术目标，城市既有排水管网机器人定位系统能够提升定位精度、工作效率和安全性，为城市排水管网的巡检和维护工作提供有效的支持。

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