CN107756375A - 一种隧道巡检系统及其机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于隧道巡检技术领域，公开了一种隧道巡检系统及其机器人。在本发明中，通过采用包括控制仓体与多轴转动检测装置的隧道巡检机器人，使得控制仓体上的通信模块接收作业信息，中央控制模块根据作业信息生成相应的行进控制信息，行进模块根据行进控制信息驱动隧道巡检机器人行进到指定位置，中央控制模块根据作业信息生成相应的转动控制信号，控制仓体上的检测控制模块根据转动控制信号控制多轴转动检测装置多向转动，进而使得多个检测设备对指定位置的设备进行全方位检测以输出设备检测信息至中央控制模块，并通过通信模块将设备检测信息反馈至外部的监控终端，以解决现有的隧道巡检机器人存在无法对电缆隧道中的设备进行全面检测的问题。

Description

一种隧道巡检系统及其机器人

技术领域

本发明属于隧道巡检技术领域，尤其涉及一种隧道巡检系统及其机器人。

背景技术

随着城市化的建设发展，城市用电负荷高速增长、土地资源稀缺、居民对城市景观、居住环境提出更高要求等各种问题相继出现，因此，传统的城市架空线输电方式已不符合城市发展趋势，使用电力隧道作为敷设城市高压电缆的通道已成为城市发展的潮流。

由于电力隧道内部的运行环境较为复杂，且阴暗潮湿，空气流通不畅，不利于维护人员展开巡检工作，因此，为有效监测隧道内环境参数和电缆状况，排除安全隐患，隧道巡检机器人的使用成为维护电力隧道安全运行的必要手段。

随着隧道巡检机器人技术的应用，目前已有多种形式的隧道巡检机器人，例如地面行进式巡检机器人、轨道式巡检机器人等。但是不管是哪种形式的巡检机器人，其视角空间有限，在电缆隧道中，大部分设备位置无法被观测到，无法真正实现全覆盖智能巡检，从而也降低了机器人自动巡检的实用价值。

综上所述，现有的隧道巡检机器人存在无法对电缆隧道中的设备进行全面检测的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道巡检机器人，旨在解决现有的隧道巡检机器人存在无法对电缆隧道中的设备进行全面检测的问题。

本发明是这样实现的，一种隧道巡检机器人，所述隧道巡检机器人包括控制仓体与多轴转动检测装置；

所述控制仓体上设置有中央控制模块、通信模块、检测控制模块以及行进模块；所述多轴转动检测装置上设置有多个检测设备；

所述中央控制模块通过所述通信模块接收作业信息，并根据所述作业信息生成相应的行进控制信息，以使所述行进模块根据所述行进控制信息驱动所述隧道巡检机器人行进到指定位置，所述中央控制模块根据所述作业信息生成相应的转动控制信号，以使所述检测控制模块根据所述转动控制信号控制所述多轴转动检测装置多向转动，进而使得所述多个检测设备对所述指定位置的设备进行全方位检测，并输出设备检测信息至所述中央控制模块；所述中央控制模块通过所述通信模块将所述设备检测信息反馈至外部的监控终端。

本发明的另一目的还在于提供一种隧道巡检系统，所述隧道巡检系统包括监控终端与上述的隧道巡检机器人。

在本发明中，通过采用包括控制仓体与多轴转动检测装置的隧道巡检机器人，且控制仓体上设置有中央控制模块、通信模块、检测控制模块以及行进模块，使得中央控制模块通过通信模块接收作业信息，并根据作业信息生成相应的行进控制信息，以使行进模块根据行进控制信息驱动隧道巡检机器人行进到指定位置，中央控制模块根据作业信息生成相应的转动控制信号，以使检测控制模块根据转动控制信号控制多轴转动检测装置多向转动，进而使得多个检测设备对指定位置的设备进行全方位检测，并输出设备检测信息至中央控制模块；中央控制模块通过通信模块将设备检测信息反馈至外部的监控终端，进而使得隧道巡检机器人通过多轴转动检测装置对隧道中的设备进行全面检测，从而解决了现有的隧道巡检机器人存在无法对电缆隧道中的设备进行全面检测的问题。

附图说明

图1是本发明一实施例所提供的隧道巡检机器人的整体结构示意图；

图2是本发明一实施例所提供的隧道巡检机器人中的控制仓体的模块结构示意图；

图3是本发明一实施例所提供的隧道巡检机器人中的工具盘中的控制电路板的模块结构示意图；

图4是本发明另一实施例所提供的隧道巡检机器人中的控制仓体的模块结构示意图；

图5是本发明一实施例所提供的隧道巡检系统的模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：

图1示出了本发明一实施例所提供的隧道巡检机器人1的整体结构，图2示出了本发明一实施例所提供的隧道巡检机器人1中的控制仓体10的模块结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1与图2所示，本实施例所提供的隧道巡检机器人1包括控制舱体10与多轴转动检测装置20，其中控制仓体10上设置有中央控制模块100、通信模块101、检测控制模块102以及行进模块103；多轴转动检测装置20上设置有多个检测设备200。

中央控制模块100通过通信模块101接收作业信息，并根据作业信息生成相应的行进控制信息，以使行进模块103根据行进控制信息驱动隧道巡检机器人1行进到指定位置，中央控制模块100根据作业信息生成相应的转动控制信号，以使检测控制模块102根据转动控制信号控制多轴转动检测装置20多向转动，进而使得多个检测设备200对指定位置的设备进行全方位检测，并输出设备检测信息至中央控制模块100；中央控制模块100通过通信模块101将设备检测信息反馈至外部的监控终端。

进一步地，如图2所示，行进模块103包括驱动单元103a与行进单元103b；其中，驱动单元103a根据行进控制信息生成行进驱动信息，行进单元103b根据该行进驱动信息控制该隧道巡检机器人1行进。值得说明的是，在本实施例中，驱动单元103a可以采用伺服电机实现，伺服电机在中央控制模块100的作用下为隧道巡检机器人1提供行进动力；行进单元103b是隧道巡检机器人1行进的执行机构，用于实现隧道巡检机器人1在隧道中的位置移动，并且行进单元103b可采用轮式行进结构实现，其可以有效的适应隧道中的复杂地理环境，且爬坡能力强。

进一步地，如图1所示，多轴转动检测装置200包括安装底座201、多轴机械臂202以及工具盘203。

其中，安装底座201固定在控制仓体10的底部，多轴机械臂202采用第一法兰连接器204与安装底座201连接，工具盘203采用第二法兰连接器205与多轴机械臂202连接，且工具盘203设置在多轴机械臂202的末端，多个检测设备200设置在工具盘203上；需要说明的是，在本实施例中，多个检测设备200采用可拆卸方式设置在工具盘203上，并且该多个检测设备200包括但不限于热成像仪、可见光摄像机、局放检测仪、超声探伤仪、紫外检测仪、高灵敏拾音器以及补光装置等；此外，多轴机械臂202内部设置有预留线路。

进一步地，多轴机械臂202包括第一机械臂202a与第二机械臂202b；

其中，第一机械臂202a采用第一法兰连接器204与安装底座201连接，第二机械臂202b采用第三法兰连接器206与第一机械臂202a连接，工具盘203采用第二法兰连接器205与第二机械臂202b连接，且工具盘203设置在第二机械臂202b的末端。

中央控制模块100通过检测控制模块102驱动第一机械臂202a围绕第一法兰连接器204的中心轴线旋转，并驱动第二机械臂202b围绕第三法兰连接器206的中心轴线旋转，并驱动工具盘203围绕第二法兰连接器205的中心轴线旋转。

进一步地，工具盘203内设置有控制电路板203a，该控制电路板203a与多个检测设备200连接，并将多个检测设备200检测的设备信息发送至中央控制模块100。具体的，如图3所示，该控制电路板203a内部集成有以太网控制器、电源模块、高速处理器、RS232信号接口、RS485信号接口、3个网络接口(图中仅示出1个)、2个模拟视频接口(图中仅示出1个)、2个音频采集接口(图中仅示出1个)、4个模拟量接口(图中仅示出1个)、4个数字量接口(图中仅示出1个)、4个12V直流电源接口(图中仅示出1个)，不同的接口连接不同的检测设备，各个检测设备通过相应的接口将其检测的数据通过发送至高速处理器，以使高速处理器将数据转换为网络数据，进而通过以太网控制器发送至控制仓体10的中央控制模块100；电源模块控制电路板203a中的各个模块提供工作电压。

具体的，以图1所示的隧道巡检机器人1的整体结构以及图2所示的控制仓体10的模块结构为例，对本发明实施例提供的隧道巡检机器人1的工作原理做详细说明，详述如下：

当监控平台的监控终端发送作业信息时，中央控制模块100通过通信模块101接收该作业信息，假设该作业信息是对隧道内的设备A进行检测。当中央控制模块100接收到该作业信息时，中央控制模块100根据该作业信息生成相应的行进控制信息，并将该行进控制信息发送至行进模块103，行进模块103中的驱动单元103a根据该行进控制信息生成行进驱动信息，并根据该行进驱动信息驱动行进单元103b控制隧道巡检机器人1行进到设备A所在的位置。

此外，中央控制模块100根据该作业信息生成相应的转动控制信号，并将该转动控制信号发送至检测控制模块102，以使检测控制模块102根据该转动控制信号控制多轴转动检测装置20多向转动，具体的，检测控制模块102根据该转动控制信号驱动多轴机械臂202中的第一机械臂202a沿着第一法兰连接器204的中心轴线进行360度转动，并根据该转动控制信号驱动多轴机械臂202中的第二机械臂202b沿着第三法兰连接器206的中心轴线转进行360度转动，进而使得多轴转动检测装置20可以任意移动到设备A的正面、侧面、背面等进行设备检测；值得说明的是，在本实施例中，设备A的正面、侧面、背面等均是以隧道巡检机器人1作为参考物所定义。

例如，当多轴转动检测装置20移动到设备A的背面时，检测控制模块102根据转动控制信号驱动工具盘203沿着第二法兰连接器205的中心轴线进行360度转动，以对设备A的背面进行全面检测，并通过多轴转动检测装置20中的多轴机械臂202中的预留线路将检测结果发送至中央控制模块100，进而使得中央控制模块100通过通信模块101将检测结果反馈至监控终端。

需要说明的是，在本实施例中，由于多轴转动检测装置20的第一机械臂202a、第二机械臂202b以及工具盘203可进行360度转动，因此，多轴转动检测装置20可在水平方向与竖直方向上移动，进而使得本发明实施例提供的隧道巡检机器人1可实现对不同设备的全方面检测，从而解决了现有的隧道巡检机器人存在无法对电缆隧道中的设备进行全面检测的问题。

在本发明实施例中，通过采用包括控制仓体10与多轴转动检测装置20的隧道巡检机器人1，且控制仓体10上设置有中央控制模块100、通信模块101、检测控制模块102以及行进模块103，使得中央控制模块100通过通信模块101接收作业信息，并根据作业信息生成相应的行进控制信息，以使行进模块103根据行进控制信息驱动隧道巡检机器人1行进到指定位置，且中央控制模块100根据作业信息生成相应的转动控制信号，以使检测控制模块102根据转动控制信号控制多轴转动检测装置20多向转动，进而使得多个检测设备200对指定位置的设备进行全方位检测，并输出设备检测信息至中央控制模块100；中央控制模块100通过通信模块101将设备检测信息反馈至外部的监控终端，进而使得隧道巡检机器人通过多轴转动检测装置20对隧道中的设备进行全面检测，从而解决了现有的隧道巡检机器人存在无法对电缆隧道中的设备进行全面检测的问题。

进一步地，图4示出了本发明另一实施例所提供的隧道巡检机器人1中的控制仓体10的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图4所示，本实施例所示的控制仓体10是在图2所示的控制仓体的基础上增加了数据采集模块104、数据存储模块105、充电模块106、电源模块107、辅助模块108。

其中，数据采集模块104采集隧道环境信息，并将隧道环境信息发送至中央控制模块100，以使中央控制模块100通过通信模块101将隧道环境信息发送至监控终端，进而使得监控终端可以实时了解隧道内部的环境信息；需要说明的是，在本实施例中，数据采集模块104包括但不限于温度传感器、湿度传感器、雷达避障传感器、有害气体检测传感器、烟雾检测传感器以及光照检测传感器；隧道环境信息包括但不限于隧道内环境的湿度信息、温度信息、障碍物位置信息、有害气体信息、烟雾信息以及光照信息。

数据存储模块105用于在隧道巡检机器人1行进过程中，对隧道巡检机器人1采集的数据进行存储，具体的，数据存储模块105对数据采集模块104采集的隧道环境信息以及多个检测设备200检测的设备信息进行存储。电源模块107用于为隧道巡检机器人提供工作电压，即电源模块107可为控制仓体10中的各个模块提供工作电压；充电模块106用于对电源模块107进行充电。辅助单元108包括但不限于状态指示器、减震器、补光灯、报警器、麦克风以及杨扬声器，其中，状态指示器可以对隧道巡检机器人1的工作状态进行指示，并输出状态反馈信息至监控终端；当隧道巡检机器人1在隧道中遇到不平坦的地方而发生行进震动时，减震器可有效减少隧道巡检机器人1的震动；报警器可在隧道巡检机器人1检测到隧道环境异常时报警。

在本实施例中，通过在隧道巡检机器人1上设置数据采集模块104、数据存储模块105以及辅助模块108，使得本发明实施例提供的隧道巡检机器人1不但可以实现对设备的全方面检测，而且可以实现对隧道内环境的检测，进而使得工作人员及时了解隧道内部的环境信息，并且在隧道内部的环境信息或者设备信息异常时发出报警提示，从而使得相关的操作人员可及时到异常点进行相关的处置操作。

图5示出了本发明一实施例所提供的隧道巡检系统3的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图5所示，本发明实施例提供的隧道巡检系统3包括监控终端2与图1至图4所述的隧道巡检机器人1；其中，监控终端2包括但不限于智能终端、电脑、云平台等，监控终端2可根据工作人员的操作向隧道巡检机器人1发送作业信息，进而使得隧道巡检机器人1根据作业信息进行相应的操作，并反馈相应的检测信息至监控终端2，从而使得工作人员通过监控终端2详细地、实时地了解隧道内的环境信息与设备信息。

在本实施例中，通过采用包括隧道巡检机器人1和监控终端2的隧道巡检系统，使得隧道巡检机器人1根据监控终端2发送的作业信息对隧道内的环境信息与设备信息进行相应的检测，并将检测结果反馈至监控终端2，由于隧道巡检机器人1上设置有多轴转动检测装置20，因此，本发明提供的隧道巡检机器人1可以实现对设备的全方位检测，进而使得本发明实施例提供的隧道巡检系统3解决了现有的隧道巡检机器人存在无法对电缆隧道中的设备进行全面检测的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道巡检机器人，其特征在于，所述隧道巡检机器人包括：

控制仓体与多轴转动检测装置；

所述控制仓体上设置有中央控制模块、通信模块、检测控制模块以及行进模块；所述多轴转动检测装置上设置有多个检测设备；

所述中央控制模块通过所述通信模块接收作业信息，并根据所述作业信息生成相应的行进控制信息，以使所述行进模块根据所述行进控制信息驱动所述隧道巡检机器人行进到指定位置，所述中央控制模块根据所述作业信息生成相应的转动控制信号，以使所述检测控制模块根据所述转动控制信号控制所述多轴转动检测装置多向转动，进而使得所述多个检测设备对所述指定位置的设备进行全方位检测，并输出设备检测信息至所述中央控制模块；所述中央控制模块通过所述通信模块将所述设备检测信息反馈至外部的监控终端。

2.根据权利要求1所述的隧道巡检机器人，其特征在于，所述多轴转动检测装置包括安装底座、多轴机械臂以及工具盘；

所述安装底座固定在所述控制仓体的底部，所述多轴机械臂采用第一法兰连接器与所述安装底座连接，所述工具盘采用第二法兰连接器与所述多轴机械臂连接，且所述工具盘设置在所述多轴机械臂的末端，所述多个检测设备设置在所述工具盘上。

3.根据权利要求2所述的隧道巡检机器人，其特征在于，所述多轴机械臂包括第一机械臂与第二机械臂；

所述第一机械臂采用所述第一法兰连接器与所述安装底座连接，所述第二机械臂采用第三法兰连接器与所述第一机械臂连接，所述工具盘采用所述第二法兰连接器与所述第二机械臂连接，且所述工具盘设置在所述第二机械臂的末端；

所述中央控制模块通过所述检测控制模块驱动所述第一机械臂围绕所述第一法兰连接器的中心轴线旋转，并驱动所述第二机械臂围绕所述第三法兰连接器的中心轴线旋转，并驱动所述工具盘围绕所述第二法兰连接器的中心轴线旋转。

4.根据权利要求2所述的隧道巡检机器人，其特征在于，所述工具盘内设置有控制电路板，所述控制电路板与所述多个检测设备连接，并将所述多个检测设备检测的所述设备检测信息发送至所述中央控制模块。

5.根据权利要求2至4任一项所述的隧道巡检机器人，其特征在于，所述多个检测设备采用可拆卸方式设置在所述工具盘上。

6.根据权利要求1所述的隧道巡检机器人，其特征在于，所述控制仓体内还设置有数据采集模块，所述数据采集模块采集隧道环境信息，并将所述隧道环境信息发送至所述中央控制模块，以使所述中央控制模块通过所述通信模块将所述隧道环境信息发送至所述监控终端。

7.根据权利要求6所述的隧道巡检机器人，其特征在于，所述控制仓体内还设置有数据存储模块，所述数据存储模块对所述数据采集模块采集的隧道环境信息以及所述多个检测设备检测的设备信息进行存储。

8.根据权利要求1所述的隧道巡检机器人，其特征在于，所述控制仓体内还设置有充电模块，所述充电模块对所述隧道巡检机器的电源模块进行充电。

9.根据权利要求1所述的隧道巡检机器人，其特征在于，所述行进模块包括驱动单元与行进单元，所述驱动单元根据所述行进控制信息生成行进驱动信息，所述行进单元根据所述行进驱动信息控制所述隧道巡检机器人行进。

10.一种隧道巡检系统，包括监控终端，其特征在于，所述隧道巡检系统还包括如权利要求1至9任一项所述的隧道巡检机器人。