CN104122891A - 一种城市地下轨道检测的智能机器人巡检系统 - Google Patents
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Abstract
该系统包括移动本体系统1，基站系统2，通信网络系统3以及控制器。移动本体系统1是整个系统的移动和信息采集控制载体，包括移动通信系统11，移动本体主机12，移动运动控制系统13和导航定位系统14，信息检测系统15，视觉处埋系统16。11与3无线通信;12与11连接，通过12可预先在城市轨道附近设定好机器人的行走路线以及要检测设备的标志点。13和14连接在12上，13用于控制1进行运动。14将移动体的位置及导航信息通过12处理后由3实时传输到2，在2内的电子地图上实时动态地跟踪目标和显示地理方位;15与无线通信子系统连接，将信号检测子系统检测到的各种信息进行采集和处理，并通过3传输给2。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业用移动机器人系统，特别用于城市地下轨道检测的智能机器人巡检系统。
背景技术
传统的市地下轨道巡检工作主要由工作人员来完成， 对于夜间巡检的城市地下轨道，会加大工作人员的劳动强度。 巡检工作是一件非常困难的工作， 尤其对线路较长、环境较恶劣的城市地下轨道， 需要耗费大量的人力和时间 ；同时对于无人巡检或少人巡检的地下轨道， 当电气设备故障时的应急指挥调度难度也非常大。 因此运用智能机器人系统在一定程度上代替人工对地下轨道实行自动巡检， 将成为地下轨道巡检的发展趋势。
发明内容
本发明克服了上述技术的不足，提供了一种可以在城市轨道环境中工作，代替轨道巡检人员，能完成城市轨道设备安全检测的智能机器人巡检系统，该系统既降低了城市轨道的运营成本，提高了巡检工作的准确性。同时消除了人身安全隐患。
为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种城市地下轨道检测的智能机器人巡检系统，包括有移动本体系统1，基站系统2，连接它们之间的通信网络系统3，以及控制移动本体系统工作的控制器。
所述移动本体系统1是整个机器人系统的移动载体和信息采集控制载体，包括移动通信系统11，移动本体主机12，移动运动控制系统13和导航定位系统14，信息检测系统15，视觉处埋系统16。
移动通信系统11与通信网络系统3无线通信;移动本体主机12与移动通信系统11连接，通过移动本体主机12可预先在城市轨道附近设定好机器人的行走路线以及要检测设备
的标志点。移动运动控制系统13和导航定位系统14连接在移动本体主机12上移动运动控制系统13用于控制整个移动本体系统1进行运动，所述导航定位系统14将移动体的位置及导航信息通过移动本体主机12处理后由通信网络系统3实时传输到基站系统2，在基站系统2内的电子地图上实时动态地跟踪目标和显示地理方一位;信息检测系统15与无线通信子系统且连接，所述信号检测子系统对城市轨道设备及电气设备外观图像、内部温度以及工作超声波信息进行采集和处理，并通过通信网络系统3传输给基站系统2。
本发明的有益效果是:本系统既降低了城市轨道的运营成本，提高了巡检下作的准确性。同时，消除了人员检测的劳动强度，实现了远程实时监测、监控、监视和报警的有机结合。
附图说明
图1为本发明的结构图。
图2为本发明的工作流程图。
具体实施方式
参见图1，一种城市地下轨道检测的智能机器人巡检系统，包括有移动本体系统1，基站系统2，连接它们之间的通信网络系统3，以及控制移动本体系统工作的控制器。。
所述移动本体系统1是整个机器人系统的移动载体和信息采集控制载体，包括移动通信系统11，移动本体主机12，移动运动控制系统13和导航定位系统14，信息检测系统15，视觉处埋系统16。
移动通信系统11与通信网络系统3无线通信;移动本体主机12与移动通信系统11连接，通过移动本体主机12可预先在城市轨道附近设定好机器人的行走路线以及要检测设备
的标志点。移动运动控制系统13和导航定位系统14连接在移动本体主机12上移动运动控制系统13用于控制整个移动本体系统1进行运动，所述导航定位系统14将移动体的位置及导航信息通过移动本体主机12处理后由通信网络系统3实时传输到基站系统2，在基站系统2内的电子地图上实时动态地跟踪目标和显示地理方一位;信息检测系统15与无线通信子系统且连接，所述信号检测子系统对城市轨道设备及电气设备外观图像、内部温度以及工作超声波信息进行采集和处理，并通过通信网络系统3传输给基站系统2。
所述移动运动控制系统13包括顺次连接的控制主板，运动控制卡，电机驱动器，驱
动电机，所述控制主板与移动本体主机12连接。移动本体系统1上装有两前轮，两个前轮由驱动电机驱动两后轮作为从动轮。移动本体系统1底盘高于20cm，设有一定前倾角，同时高度大于60cm以确保内部有足够空间装载设备。为了实现良好的防震性能，移动本体系统1还将采用以弹簧为主的柔性支撑系统。控制主板依据移动本体主机12规划路径执行巡检，并上传移动体运动状态，主要负责移动本体在巡检过程中的运动、行为控制。运动控制子系统采用惯性导航(INS)与差分GPS (DGPS)数据融合的方法进行精确定位。并将移动本体的位置及导航信息通过通信网络系统3实时传输到基站系统2，在电子地图上进行存储、处理、显示等，可实现导航信息在地图上的可视化、一体化和集成化，能够在地图上实时动态地跟踪目标和显示地理方位。
本发明采用图层化的方法进行电子地图的建立和管理。结合实际环境，将道路，节点，检测点，轨道，电气设备分别定义在不同的图层中，以数据库的形式保存坐标等信息，便于对节点和检测点的提取。
所述信息检测系统15包括红外热像仪、可见光CCD摄像机、超声波检测仪，该系统可以完成变城市轨道中轨道系统及其电气设备的外观图像、内部温度以及工作噪音等信息的采集和处理，最终将检测数据通过移动通信系统11传送到基站系统2。
所述通信网络系统3是移动本体系统1和基站系统2之间进行信息交互的平台。为方便机器人的移动不受线路的限制，通常利用无线网络建立巡检机器人和基站之问的数据通讯。一台巡检机器人需要实时传输2路视频图像、1路音频对讲和1路数据信号，其中2路视频图像分别为红外热成像仪图像和视频监控图像。无线局域网由若干个大功率无线AP构成,P均加接朝向城市轨道中心位置的14DB高增益定向天线，并分布在地下轨道的各个拐角处，无线AP之间再通过线缆组成一个整体，最终将无线信弓覆盖于整个城市轨道环境，形成一张高强度信号的无线“网”。无线局域网再通过线缆连至中央控制室。这种方式构建的无线局域网相当于把现有的有线网络通过无线的方式延伸至城市轨道的每个角落，工作无线局域网覆盖范围内的巡检机器人再通过自身的无线AP实现与无线局域网之间的数据传输。
所述基站系统2包括监控主机和视频服务器，基站主要完成对移动体有效的监视、控
制和管理。基站提供了基于多线程和事件驱动机制的实时人机交互界面。功能主要包括显
示机器人位置、现场视频、机器人运行等信息;同时还负责将监控人员对移动本体的控制指令传输给移动本体;以及通过数据库技术，建立城市综合数据管理系统与轨道设备故障专家数据库，并与移动本体采集到的现场信息进行特征匹配，以此来判断城市轨道设备的异常状况，并报警提示。
本发明还包括有检测导航线、标志点及障碍物的视觉处埋系统16，该视觉处埋系统16与移动本体主机12连接。在行走过程中，通过视觉处理系统检测出导航线和标志点，当检测出导航线的时候导航行走，当检测出标志点的时候进行标志点定位，当发现障碍物的
时候进行避障或者急停。
参见图2，本系统在试运行阶段通过人工遥操作控制移动体行走路径、编辑监测任务，遍历城市轨道设备巡检的每一个步骤，在人工操作巡检期间，系统结合电子地图系统记录下
移动本体的巡检路径和任务，并实现城市轨道设备正常工作时数据的初步收集。在人工操作巡检阶段之后，机器人系统可以进行自动巡检。自动巡检时，机器人系统调用存储的路径和任务数据，并对路径流和任务流进行优化之后，机器人开始按照优化之后的结果运行。由于机器人系统在人工操作的时候记录了移动体的位姿，所以自动运行的时候可以准确的知道自己在什么位置执行什么任务，并能准确的信号检测系统运动到适当的角度以对准目标设各实
现数据采集。巡检机器人的移动体移动到目标检测点，利用红外摄像仪、CDD可见光摄像机以及超声波检测仪等信息采集装置记录下该检测点设备的工作状态信息或环境信息，同时记录下移动体的当前位姿状态。对采集信息预处理后通过无线网络实时传输到基站，由智能服务器分析并调用专家系统对原始数据库的信号和当前采集信息进行对比分析和智能诊断。
Claims (7)
1.一种城市地下轨道检测的智能机器人巡检系统，包括有移动本体系统1，基站系统2，连接它们之间的通信网络系统3，以及控制移动本体系统工作的控制器。
2.根据权利要求书1，所述移动本体系统1是整个机器人系统的移动载体和信息采集控制载体，包括移动通信系统11，移动本体主机12，移动运动控制系统13和导航定位系统14，信息检测系统15，视觉处埋系统16。
3.根据权利要求书2，移动通信系统11与通信网络系统3无线通信;移动本体主机12与移动通信系统11连接；移动运动控制系统13和导航定位系统14连接在移动本体主机12上，所述导航定位系统14将移动体的位置及导航信息通过移动本体主机12处理后由通信网络系统3实时传输到基站系统2。
4.根据权利要求书3，所述移动运动控制系统13包括顺次连接的控制主板，运动控制卡，电机驱动器，驱动电机，所述控制主板与移动本体主机12连接；5. 移动本体系统1上装有两前轮，两个前轮由驱动电机驱动两后轮作为从动轮。
5. 根据权利要求书2，所述信息检测系统15包括红外热像仪、可见光CCD摄像机、超声波检测仪。
6. 根据权利要求书1，所述通信网络系统3是移动本体系统1和基站系统2之间进行信息交互的平台。
7. 根据权利要求书1，所述基站系统2包括监控主机和视频服务器。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141029 |