Page 152 - 道路桥梁工程施工探究
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Exploration of Road and Bridge Engineering Construction
道路桥梁工程施工探究
任务进行可行性及风险性评估，决定下一步的作业模式并规划出最优的作业路线。
按照职能不同，该层可以分为风险评估、路径规划、多机协同及外部协助 4 个模
块。风险评估模块的主要任务是在顾及测量平台续航能力及软硬件运行情况等状
态指标的前提下，依据周围场景信息，对任务的可行性及风险性进行评估，判断
是否继续执行任务或是否申请外部协助。路径规划模块是在感知层获取的场景信
息的基础上，结合测量任务的目标，根据移动平台的动力学模型规划出一条安全、
光滑及符合动力学约束的最优作业路径并交由运动控制系统执行。多机协同模块
的主要任务则是在集群联合作业的情况下，按照效率最大化的原则，对任务进行
划分，并交由多个集群成员同时执行。而外部协助模块则是在复杂或极端情况威
胁到测量任务与机器人安全性，决策层难以做出合理安全的决策时，申请外部人
为协助，以避免任务失败或出现严重的作业事故。
（四）服务层
服务层是测量机器人的测量功能最终实现与执行的部分，针对特定应用场景
需求而形成对应的解决方案。其负责接收前 3 层的信息输入，基于测量任务的不
同执行对应的数据处理算法，并根据任务的需求在必要时对决策层发出指令，保
证测量任务的顺利执行。根据测量机器人应用场景与测量任务的需求将应用层的
组成分为 3 大模块：场景制图、变化检测和目标监测。
其中，场景制图模块基于传感器采集的信息，通过相应算法对目标场景进行
重建，并能够根据任务的需求对场景的关键目标进行重点识别与测量；变化检测
模块能够将目标对象的当前观测结果与历史数据进行对比，发现其中变化的部分，
并测量与估计变化的程度；目标监测模块可以根据任务需求对场景中的特定目标
进行搜索，指挥测量机器人跟随目标对象并进行持续观测。
（五）控制系统
机器人运动控制系统根据决策层提供的行动指令，通过姿态控制器和控制
律设计模块解算出合适的舵机和电机控制量，转换成具体的 PWM 信号输出给硬
件层。
在机器人运动控制系统中，姿态控制器用于增加机器人运动体轴方向的阻尼。
机器人运动控制系统根据加速度计、陀螺仪、磁强计解算出的姿态角作为反馈，
用预先设计好的控制律进行运算，计算出各个舵面和电机控制量后发送到舵机和
电机，由舵机和电机驱动机器人运动。其中，舵机包括控制机器人运动姿态的舵
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