CN107856753B - 一种基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明属于隧道渗水检测相关技术领域，其公开了一种基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人,其包括具有开口的机壳、连接于所述机壳的所述机壳底盘、吊装于所述机壳的控制电路板、至少三个真空泵、大吸盘、轮腿足及履带行走模块；所述底盘还开设贯穿所述底盘的有凹槽及孔洞；所述大吸盘设置在所述凹槽内，其设置有吸盘足；所述履带行走模块部分穿过所述孔洞而凸出于所述底盘远离所述机壳的表面，其还设置有小吸盘；至少三个所述真空泵分别连接于所述大吸盘、所述小吸盘及所述吸盘足；至少三个所述真空泵、所述轮腿足及所述履带行走模块分别电性连接于所述控制电路板。本发明提高了检测精度，适用性较强，成本较低，灵活性较高。

Description

一种基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人
技术领域
本发明属于隧道渗水检测相关技术领域，更具体地，涉及一种基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人。
背景技术
随着科技的进步及经济的发展，人们对便利出行的需求越来越高。跨地域的高铁、城市内的地铁应运而生，且已成遍地开花之势。大量的轨道交通设施在提供人们生活质量的同时，也伴随着出现了一些问题。由于中国地域辽阔、地形复杂、高铁需要穿越各种不同地质条件的隧道；地铁更是绝大多数都穿梭于地下隧道中。隧道在盾构过程中，大多采用衬块对洞身进行衬砌。大量的衬块形成了总长数十倍于隧道长度的拼缝。在衬块质量、施工质量、地址作用等各类因素的综合作用下，隧道容易出现渗漏水灾害。渗漏水对隧道来说危害巨大，它会影响隧道结构的稳定及行车安全，也会加速腐蚀隧道内的设备，导致设备故障。
渗漏水对交通安全产生了巨大安全隐患，必须加以解决。在解决某条隧道的渗漏水灾害之前，必须准确知道渗漏水灾害的发生位置，即需要提前进行渗漏水检测工作。现有的渗漏水检测大多采用人工巡检，耗时费力，且需避开铁路机车的营运时间，使得工人倒班，加重了工人的负担。一些自动化技术，如基于温度梯度/电导率的技术、雷达波探测技术、红外热成像探测技术、脉冲回波探测技术等，基于温度梯度/电导率的技术需要在整个隧道内铺设传感器阵列，属于有损检测，对隧道产生二次损伤，同时耗资巨大，另外，隧道洞身的巨量拼缝，每条都可能是潜在的渗漏源，传感器阵列不可能检测出所有渗漏点的精确位置；雷达波、红外热成像、脉冲热成像、脉冲回波技术需要一个推车承载，故需要避开列车运营实践，对操作工也是一种负担，且导致检测效率较低。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人，其基于现有隧道渗漏水的检测特点，研究及设计了一种检测效率较高的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人。所述隧道渗水检测机器人的控制电路板分别通过控制所述真空泵、所述轮腿足及所述履带行走模块来使所述隧道渗水检测机器人处于越障状态或者快速移动状态，所述越障状态包括隧道壁面上的越障状态及地面上的越障状态；所述快速移动状态包括隧道壁面上的快速移动状态及地面上的快速移动状态，使得所述隧道渗水检测机器人能够自动实现地面-隧道壁面之间的运行模式转换，实现了全天候的检测，无需人工操作，减轻了工人的负担，减低了成本，灵活性较高，提高了检测效率。此外，所述隧道渗水检测机器人基于多传感器融合，能够在不影响列车运营的情况下实现24小时的无间断检测，提高了隧道渗水检测的准确性和效率，且能够准确检测渗水量和渗水的位置，为后续的维护提供了可靠的数据支持。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人，其特征在于：
所述隧道渗水检测机器人包括具有开口的机壳、底盘、控制电路板、至少三个真空泵、大吸盘、轮腿足及履带行走模块，所述底盘连接于所述机壳，其覆盖所述开口以与所述机壳形成收容腔；所述底盘还开设有凹槽及孔洞，所述凹槽及所述孔洞均贯穿所述底盘；所述控制电路板吊装于所述机壳上，其收容于所述收容腔内；所述大吸盘设置在所述凹槽内，所述轮腿足连接于所述机壳的侧壁上，其远离所述机壳的一端设置有吸盘足；所述履带行走模块连接于所述底盘，且部分穿过所述孔洞而凸出于所述底盘远离所述机壳的表面，所述履带行走模块还设置有小吸盘；至少三个所述真空泵分别连接于所述大吸盘、所述小吸盘及所述吸盘足；
至少三个所述真空泵、所述轮腿足及所述履带行走模块分别电性连接于所述控制电路板，所述控制电路板分别通过控制所述真空泵、所述轮腿足及所述履带行走模块来使所述隧道渗水检测机器人处于越障状态或者快速移动状态，所述越障状态包括隧道壁面上的越障状态及地面上的越障状态；所述快速移动状态包括隧道壁面上的快速移动状态及地面上的快速移动状态。
进一步地，所述轮腿足还包括大腿及小腿，所述大腿的一端转动地连接于所述机壳，另一端转动地连接于所述小腿的一端，所述小腿的另一端转动地连接于所述吸盘足。
进一步地，所述轮腿足还包括小腿关节驱动减速电机及大腿关节驱动减速电机，所述大腿通过所述大腿关节驱动减速电机转动地连接于所述机壳，所述大腿关节驱动减速电机用于驱动所大腿相对于所述机壳转动；所述小腿关节驱动减速电机连接于所述小腿，其用于驱动所述小腿相对于所述大腿转动。
进一步地，所述轮腿足还包括轮子，所述轮子连接于所述小腿关节驱动减速电机；所述隧道渗水检测机器人处于地面上的快速移动状态时，所述轮子接触地面以带动所述隧道渗水检测机器人在地面上移动。
进一步地，所述轮腿足还包括踝关节减速电机，所述踝关节减速电机连接于所述吸盘足，其用于驱动所述吸盘足相对于所述小腿转动。
进一步地，所述小腿关节驱动减速电机、所述大腿关节驱动减速电机及所述踝关节减速电机分别与所述控制电路板电性连接，所述控制电路板通过控制所述小腿关节驱动减速电机、所述大腿关节驱动减速电机及所述踝关节减速电机以使所述轮腿足处于折叠收缩状态或者展开状态。
进一步地，所述隧道渗水检测机器人还包括分别与所述控制电路板电性连接的温度传感器、湿度传感器及红外传感器；所述机壳还开设有多个安装孔，所述温度传感器、所述湿度传感器及所述红外传感器分别安装在所述安装孔内。
进一步地，所述隧道渗水检测机器人还包括分别与所述控制电路板电性连接的双目摄像头及激光雷达，所述双目摄像头及所述激光雷达分别安装在所述机壳上。
进一步地，所述隧道渗水检测机器人还包括与所述控制电路板电性连接的三轴姿态传感器，所述三轴姿态传感器设置在所述底盘上，且其收容于所述收容腔内。
进一步地，至少三个所述真空泵设置在所述底盘上且收容于所述收容腔内；至少三个所述真空泵的数量为三个。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人主要具有以下有益效果：
1.所述控制电路板分别通过控制所述真空泵、所述轮腿足及所述履带行走模块来使所述隧道渗水检测机器人处于越障状态或者快速移动状态，所述越障状态包括隧道壁面上的越障状态及地面上的越障状态；所述快速移动状态包括隧道壁面上的快速移动状态及地面上的快速移动状态，使得所述隧道渗水检测机器人能够自动实现地面-隧道壁面之间的运行模式转换，实现了全天候的检测，无需人工操作，减轻了工人的负担，减低了成本，灵活性较高，提高了检测效率；
2.所述隧道渗水检测机器人代替了人工对隧道进行渗水检测，最大程度地解放了工人的劳动，且保证了检测精度和检测效率，提高了自动化程度；
3.所述隧道渗水检测机器人基于多传感器融合，能够在不影响列车运营的情况下实现24小时的无间断检测，提高了隧道渗水检测的准确性和效率，且能够准确检测渗水量和渗水的位置，为后续的维护提供了可靠的数据支持；
4.所述隧道渗水检测机器人的结构简单，易于操作，自动化程度较高，且不会对隧道产生二次损伤，成本较低，有利于推广应用。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式提供的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人的立体示意图；
图2是图1中的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人去除机壳后的立体示意图；
图3是图1中的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人的局部示意图；
图4是图1中的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人的另一个局部示意图；
图5是图1中的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人在平整隧道壁面上检测渗水时的使用状态示意图；
图6是图1中的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人越障时的示意图；
图7是图1中的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人在平面上行走时的示意图；
图8是图1中的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人的吸盘足的结构示意图；
图9是图1中的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人的渗水检测的流程示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-机壳，2-温度传感器，3-湿度传感器，4-红外传感器，5-轮腿足，5-1-大腿，5-2-轮子，5-3-小腿关节驱动减速电机，5-4-小腿，5-5-吸盘足，5-51-吸盘端，5-52-足端，5-6-大腿关节驱动减速电机，6-底盘，7-双目摄像头，8-激光雷达，9-真空泵，10-三轴姿态传感器，11-电池，12-控制电路板，13-大吸盘，14-履带行走模块，14-1-减速电机，14-2-链轮，14-3-履带链条，14-4-小吸盘。
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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1、图2、图3及图4，本发明较佳实施方式提供的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人，所述隧道渗水检测机器人能够在不影响列车运营的情况下进行24小时无间断的自动检测，同时能够减轻工作人员的劳动强度及精确的检测出所有渗漏点，提高了检测精度，且降低了检测成本。
所述隧道渗水检测机器人包括机壳1、温度传感器2、湿度传感器3、红外传感器4、轮腿足5、底盘6、双目摄像头7、激光雷达8、真空泵9、三轴姿态传感器10、电池11、控制电路板12、大吸盘13及履带行走模块14。所述温度传感器2、所述湿度传感器3及所述红外传感器4分别设置在所述机壳1的四个侧壁上，所述双目摄像头7也设置在所述机壳1的侧壁上，且与所述温度传感器2、所述湿度传感器3及所述红外传感器4间隔设置。所述底盘6连接于所述机壳1的底部，其覆盖所述机壳1的开口以与所述机壳1共同形成收容腔。所述激光雷达8设置在所述机壳1远离所述底盘6的顶壁上。所述轮腿足5连接于所述机壳1垂直于所述底盘6的侧壁上。所述真空泵9、所述三轴姿态传感器10及所述电池11均收容于所述收容腔内，且所述真空泵9及所述三轴姿态传感器10间隔设置在所述底盘6上。所述大吸盘13及所述履带行走模块14分别设置在所述底盘6上，且均分别凸出于所述底盘6远离所述机壳1的表面。
所述机壳1为具有开口的矩形盒子，其用于收容所述真空泵9、所述三轴姿态传感器10及所述电池11。所述机壳1的四周的侧壁及顶壁上分别开设有多个不同尺寸及形状的安装孔。本实施方式中，所述机壳1是由轻质、高强度材料制成的，如ABS工程塑料、铝合金。
所述底盘6连接于所述机壳1，其覆盖所述开口。所述底盘6开设有凹槽及两个长方形的孔洞，所述底盘6的几何中心位于所述凹槽的中心轴上。两个所述孔洞分别位于所述凹槽相背的两侧，且两者分别用于收容所述履带行走模块14。所述凹槽用于收容所述大吸盘13。本实施方式中，所述孔洞及所述凹槽均贯穿所述底盘6。
所述温度传感器2、所述湿度传感器3及所述红外传感器4组成传感器组件，所述传感器组件安装于所述安装孔内。本实施方式中，所述传感器组件的数量为四个，四个所述传感器组件分别安装于所述机壳1的四周的侧壁上的安装孔内。所述温度传感器2、所述湿度传感器3及所述红外传感器4分别连接于所述控制电路板12，且分别将检测到的数据信息传输给所述控制电路板12。
本实施方式中，所述双目摄像机7的数量为多个，多个所述双目摄像机7分别设置在所述机壳1的安装孔内，位于同一侧壁上的若干个所述双目摄像机7间隔设置。所述激光雷达8设置在所述机壳1的顶壁的安装孔内，其与所述底盘6分别位于所述电池11相背的两侧。所述双目摄像机7及所述激光雷达8分别连接于所述控制电路板12，并分别将得到的数据信息传输给所述控制电路板12。
所述温度传感器2、所述湿度传感器3、所述红外传感器4、所述双目摄像机7及所述激光雷达8都是用于隧道渗水检测的传感器，且分别对应于一类不同形式的渗水。所述双目摄像机7是基于视觉进行渗水检测，同时能够标记出渗水相对于所述隧道渗水检测机器人坐标系的位置。所述双目摄像机7通过一个来回即可对隧道全部检测完毕。所述温度传感器2及所述湿度传感器3分别用于检测隧道的温度及湿度，两者根据渗水处的水汽条件异于其他未渗水地方而温度、湿度不同而进行判断的。所述红外传感器4主要用于针对被遮挡位置处的渗水检测。所述激光雷达8主要为SLAM算法服务，其主要用于标记渗水相对于隧道长度方向上的位置，所述SLAM算法能够对位置环境的隧道实时搭建三维地图，进而可以标记出渗水在隧道里面的具体位置。所述温度传感器2、所述湿度传感器3、所述红外传感器4、所述双目摄像机7及所述激光雷达8同时工作，且融合算法以更精确的检测，提高了渗水检测精度。
所述大吸盘13设置在所述凹槽内，其与所述凹槽间隙配合。所述大吸盘13与所述真空泵9通过气管相连接，所述真空泵9运转以抽吸所述大吸盘13内的空气而形成负压，使得所述隧道渗水检测机器人压紧在隧道壁面上。本实施方式中，所述大吸盘13是由柔性材料制成的，使得所述隧道渗水检测机器人在隧道弧形壁面上运行时也可以稳定的吸附在壁面上。
所述三轴姿态传感器10安装于所述底盘6上，其与所述控制电路板12电性连接。所述三轴姿态传感器10用于实时检测所述隧道渗水检测机器人的姿态，并将检测到的所述姿态信息传输给所述控制电路板12，所述控制电路板12根据接收到的所述姿态信息来控制所述隧道渗水检测机器人的姿态。
所述电池11收容于所述收容腔内，其连接有变压器以能够输出不同数值的电压，由此满足所述隧道渗水检测机器人不同的元件的用电条件。本实施方式中，所述电池11为可充电锂电池，其与所述控制电路板12电性连接以为所述控制电路板12提供电能。
所述轮腿足5包括大腿5-1、轮子5-2、小腿关节驱动减速电机5-3、小腿5-4、吸盘足5-5及大腿关节驱动减速电机5-6。本实施方式中，所述大腿关节驱动减速电机5-6及所述小腿关节驱动减速电机5-3分别电性连接于所述控制电路板12，以接收所述控制电路板12的控制指令。
所述大腿关节驱动减速电机5-6安装在所述机壳1的侧壁上，其与所述大腿5-1的一端相连接。所述大腿关节驱动减速电机5-6用于驱动所大腿5-1相对于所述机壳1转动。所述大腿5-1的另一端转动地连接于所述小腿5-4的一端，所述小腿5-4的另一端转动地连接于所述吸盘足5-5。所述小腿关节驱动减速电机5-3连接所述轮子5-2及所述小腿5-4，其用于驱动所述小腿5-4相对于所述大腿5-1转动。本实施方式中，所述轮腿足5还包括踝关节减速电机，所述踝关节减速电机连接于所述吸盘足5-5，其用于驱动所述吸盘足5-5相对于所述小腿5-4转动。
请参阅图8，所述吸盘足5-5包括吸盘端5-51及足端5-52，所述足端5-52的一端转动地连接于所述小腿5-4，另一端连接于所述吸盘端5-51。所述吸盘端5-51用于吸附所述隧道渗水检测机器人所在的支撑面。本实施方式中，所述轮腿足5的数量为四个，四个所述轮腿足5两两分别设置于所述机壳1相背的两侧；四个所述轮腿足5分别位于同一个矩形的四个角部。
所述履带行走模块14包括减速电机14-1、两个链轮14-2、履带链条14-3及多个小吸盘14-4，所述减速电机14-1电性连接于所述控制电路板12，且其设置在所述底盘6上。两个所述链轮14-2间隔设置，所述履带链条14-3套设在两个所述链轮14-2上。多个所述小吸盘14-4设置在所述履带链条14-3上。所述减速电机14-1连接于两个所述链轮14-2中的一个，其用于驱动所述链轮14-2转动，继而驱动所述隧道渗水检测机器人移动。本实施方式中，所述履带行走模块14部分的收容于所述孔洞内，所述履带链条14-3凸出于所述底盘6远离所述机壳1的表面。本实施方式中，所述履带行走模块14的数量为两个，两个所述履带行走模块14分别部分的收容于两个所述孔洞内。
本实施方式中，所述真空泵9设置在所述底盘6上，其数量为三个，三个所述真空泵9分别与所述大吸盘13、所述小吸盘14-4及所述吸盘足5-5相连接。
所述控制电路板12集成有电机调速电路、传感器数据交换电路、电压检测电路及控制电路，其吊装于所述机壳1的顶部。所述控制电路板12通过控制所述真空泵9、所述轮腿足5及所述履带行走模块14来使所述隧道渗水检测机器人处于越障状态或者快速移动状态，所述越障状态包括隧道壁面上的越障状态及地面上的越障状态；所述快速移动状态包括隧道壁面上的快速移动状态及地面上的快速移动状态。
请参阅图5，所述隧道渗水检测机器人处于隧道壁面上的快速移动状态时，所述控制电路板12分别控制所述小腿关节驱动减速电机5-3及所述大腿关节驱动减速电机5-6驱动所述小腿5-4及所述大腿5-1转动，以使所述小腿5-4及所述大腿5-2处于折叠收缩状态而脱离隧道壁面；同时控制对应的真空泵9使所述大吸盘13及所述小吸盘14-4吸附在所述隧道壁面上，所述减速电机14-1驱动所述链轮14-2转动，进而所述履带行走模块14带动所述隧道渗水检测机器人在所述隧道壁面上快速移动，提高了渗水检测的效率。此时，所述隧道渗水检测机器人的行走方式为履带式走行方式。
请参阅图6，所述隧道渗水检测机器人处于越障状态时，当所述双目摄像头7检测到隧道壁面上的凸起螺钉、支护结构等履带不能通过的障碍物时，首先，所述控制电路板12控制所述轮腿足5以使所述大腿5-1及所述小腿5-4展开，并控制对应的真空泵9以使所述吸盘足5-5的吸盘端5-51接触隧道壁面，而使所述隧道渗水检测机器人吸附在所述隧道壁面上；同时，所述控制电路板12分别控制与所述大吸盘13及所述小吸盘14-4相连接的真空泵9停止工作，以使所述大吸盘13及所述小吸盘12脱离所述隧道壁面；接着，所述控制电路板12分别控制所述大腿关节驱动减速电机5-6、所述小腿关节驱动减速电机5-3及踝关节减速电机分别转动一定角度，以使所述隧道渗水检测机器人“站起来”；之后，所述控制电路板12控制处于对角的一对所述轮腿足5向前“迈步”移动，如此一步一步越过所述障碍物，其中，所述控制电路板12对来自所述双目摄像头7的数据进行处理以得到所述隧道渗水检测机器人距所述障碍物的距离，并根据获得的所述距离来控制所述隧道渗水检测机器人越障时的步幅大小；最后，所述控制电路板12分别控制所述大吸盘13及所述小吸盘14-4吸附在所述隧道壁面上、所述吸盘足5-5脱离所述隧道壁面，同时控制所述轮腿足5折叠以继续在所述隧道壁面上移动及进行渗水检测。
地面上的越障状态与隧道壁面上的越障状态大致相同，区别在于：在地面上进行越障时，所述隧道渗水检测机器人“站起来”时，不是所述吸盘端5-51触地，而是所述足端5-52触地。
请参阅图7，所述隧道渗水检测机器人处于地面上的快速移动状态时，所述控制电路板12控制所述小腿关节驱动减速电机5-3工作以使所述小腿5-4及所述吸盘足5-5脱离地面，所述轮子5-2接触地面，即转变为轮式小车，所述轮子5-2带动所述隧道渗水检测机器人在地面上快速行走。
请参阅图9，所述隧道渗水检测机器人进行渗水检测时，所述隧道渗水检测机器人在隧道内行走时，所述控制电路板12运行SLAM算法对所述激光雷达8采集的数据进行处理，以得到已走过路段的三维地图，并将得到的三维地图存储在所述控制电路板12的内存中。各传感器实时检测隧道壁上的渗水情况，当有任何一个或多个传感器检测有渗水情况发生时，将检测数据(包括数值与数据类型，例如水迹图像，水迹即为数据，图像即为数据类型)发送至所述控制电路板12，在所述控制电路板12内由数据融合算法进行数据处理以得出一个判断：疑似渗水处到底有没有渗水？若有渗水，则在所述激光雷达8建立的三维地图中标记出渗水位置，然后继续检测；若没有渗水，为了确认是否是一个噪声，所述控制电路板12控制所述隧道渗水检测机器人向疑似渗水处移动，进一步检测并运行数据融合算法进一步判断，若确实是一个噪声，则不做任何处理，继续检测；若不是噪声，则是一处渗水位置，在地图中进行渗水位置的标记后，继续检测，如此下去，即可完成对整条隧道的渗水检测。此外，由于所述双目摄像头7的存在，可以进行远距离的判断，故而能够花更少的时间，提高了检测效率。
本发明提供的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人，所述隧道渗水检测机器人的控制电路板分别通过控制所述真空泵、所述轮腿足及所述履带行走模块来使所述隧道渗水检测机器人处于越障状态或者快速移动状态，所述越障状态包括隧道壁面上的越障状态及地面上的越障状态；所述快速移动状态包括隧道壁面上的快速移动状态及地面上的快速移动状态，使得所述隧道渗水检测机器人能够自动实现地面-隧道壁面之间的运行模式转换，实现了全天候的检测，无需人工操作，减轻了工人的负担，减低了成本，灵活性较高，提高了检测效率。此外，所述隧道渗水检测机器人基于多传感器融合，能够在不影响列车运营的情况下实现24小时的无间断检测，提高了隧道渗水检测的准确性和效率，且能够准确检测渗水量和渗水的位置，为后续的维护提供了可靠的数据支持。
本领域的技术人员容易理解，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 (6)

1.一种基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人，其特征在于：
所述隧道渗水检测机器人包括具有开口的机壳、底盘、控制电路板、至少三个真空泵、大吸盘、轮腿足及履带行走模块，所述底盘连接于所述机壳，其覆盖所述开口以与所述机壳形成收容腔；所述底盘还开设有凹槽及孔洞，所述凹槽及所述孔洞均贯穿所述底盘；所述控制电路板吊装于所述机壳上，其收容于所述收容腔内；所述大吸盘设置在所述凹槽内，所述轮腿足连接于所述机壳的侧壁上，其远离所述机壳的一端设置有吸盘足；所述履带行走模块连接于所述底盘，且部分穿过所述孔洞而凸出于所述底盘远离所述机壳的表面，所述履带行走模块还设置有小吸盘；至少三个所述真空泵分别连接于所述大吸盘、所述小吸盘及所述吸盘足；
至少三个所述真空泵、所述轮腿足及所述履带行走模块分别电性连接于所述控制电路板，所述控制电路板分别通过控制所述真空泵、所述轮腿足及所述履带行走模块来使所述隧道渗水检测机器人处于越障状态或者快速移动状态，所述越障状态包括隧道壁面上的越障状态及地面上的越障状态；所述快速移动状态包括隧道壁面上的快速移动状态及地面上的快速移动状态；
所述轮腿足还包括大腿及小腿，所述大腿的一端转动地连接于所述机壳，另一端转动地连接于所述小腿的一端，所述小腿的另一端转动地连接于所述吸盘足；
所述轮腿足还包括小腿关节驱动减速电机及大腿关节驱动减速电机，所述大腿通过所述大腿关节驱动减速电机转动地连接于所述机壳，所述大腿关节驱动减速电机用于驱动所大腿相对于所述机壳转动；所述小腿关节驱动减速电机连接于所述小腿，其用于驱动所述小腿相对于所述大腿转动；
所述轮腿足还包括轮子，所述轮子连接于所述小腿关节驱动减速电机；所述隧道渗水检测机器人处于地面上的快速移动状态时，所述轮子接触地面以带动所述隧道渗水检测机器人在地面上移动；
所述轮腿足还包括踝关节减速电机，所述踝关节减速电机连接于所述吸盘足，其用于驱动所述吸盘足相对于所述小腿转动。
2.如权利要求1所述的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人，其特征在于：所述小腿关节驱动减速电机、所述大腿关节驱动减速电机及所述踝关节减速电机分别与所述控制电路板电性连接，所述控制电路板通过控制所述小腿关节驱动减速电机、所述大腿关节驱动减速电机及所述踝关节减速电机以使所述轮腿足处于折叠收缩状态或者展开状态。
3.如权利要求1-2任一项所述的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人，其特征在于：所述隧道渗水检测机器人还包括分别与所述控制电路板电性连接的温度传感器、湿度传感器及红外传感器；所述机壳还开设有多个安装孔，所述温度传感器、所述湿度传感器及所述红外传感器分别安装在所述安装孔内。
4.如权利要求3所述的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人，其特征在于：所述隧道渗水检测机器人还包括分别与所述控制电路板电性连接的双目摄像头及激光雷达，所述双目摄像头及所述激光雷达分别安装在所述机壳上。
5.如权利要求4所述的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人，其特征在于：所述隧道渗水检测机器人还包括与所述控制电路板电性连接的三轴姿态传感器，所述三轴姿态传感器设置在所述底盘上，且其收容于所述收容腔内。
6.如权利要求1-2任一项所述的基于多传感器融合的隧道渗水检测机器人，其特征在于：至少三个所述真空泵设置在所述底盘上且收容于所述收容腔内。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109781354B (zh) * 2018-04-04 2021-04-23 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种基于流速感应的坝体渗漏水下探测系统
CN109940570A (zh) * 2019-03-28 2019-06-28 东北大学 一种闸道检修机器人
CN110510025B (zh) * 2019-07-23 2021-09-17 长安大学 一种公路隧道隐性病害爬壁检测机器人
CN110530871B (zh) * 2019-07-23 2021-11-30 长安大学 一种隧道渗漏水隐性病害检测设备
CN110568448B (zh) * 2019-07-29 2021-04-27 浙江大学 一种硬岩隧道掘进机隧道底部积渣识别装置及其方法
CN111003079A (zh) * 2019-12-31 2020-04-14 深圳市凌州科技有限公司 一种轿椅车
CN111526296B (zh) * 2020-04-30 2021-11-09 金瓜子科技发展（北京）有限公司 底盘拍照检测装置及其控制方法
JP2023517001A (ja) * 2020-07-10 2023-04-21 ▲騰▼▲訊▼科技（深▲セン▼）有限公司 輪足バイモーダル機械脚及びロボット
CN111891251B (zh) * 2020-08-03 2023-11-03 腾讯科技（深圳）有限公司 机械腿以及机器狗

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1428226A (zh) * 2001-12-28 2003-07-09 吴志明 履带式多吸盘爬壁机器人的实现方法及所述方法的机器人
CN202624434U (zh) * 2012-06-07 2012-12-26 中国东方电气集团有限公司 具有小折叠尺寸机械手臂的全驱动磁吸附式多功能爬壁机器人
CN104590412A (zh) * 2014-12-24 2015-05-06 浙江理工大学 一种多功能仿生弹跳及行走机器人
CN104608837A (zh) * 2015-01-16 2015-05-13 燕山大学 轮腿混合式四足机器人
CN204472949U (zh) * 2015-01-15 2015-07-15 天津智达机器人有限公司 新型轮腿模式可切换机器人
CN105109572A (zh) * 2015-08-26 2015-12-02 北京航空航天大学 一种用于腿臂融合操作的轮腿式机器人的单腿结构
JP2016107893A (ja) * 2014-12-09 2016-06-20 三菱重工業株式会社 クローラ型壁面吸着走行ロボット
CN105752186A (zh) * 2016-05-10 2016-07-13 苏州工业职业技术学院 轮足切换式机器人系统及其控制方法
CN105835978A (zh) * 2016-05-30 2016-08-10 哈工大机器人集团有限公司 一种履带式磁吸附爬壁机器人
CN106428484A (zh) * 2016-11-28 2017-02-22 东北石油大学 一种海洋石油开发自适应多足水下机器人
CN106892011A (zh) * 2017-04-18 2017-06-27 山东大学 履带‑腿足复合式移动机器人

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1428226A (zh) * 2001-12-28 2003-07-09 吴志明 履带式多吸盘爬壁机器人的实现方法及所述方法的机器人
CN202624434U (zh) * 2012-06-07 2012-12-26 中国东方电气集团有限公司 具有小折叠尺寸机械手臂的全驱动磁吸附式多功能爬壁机器人
JP2016107893A (ja) * 2014-12-09 2016-06-20 三菱重工業株式会社 クローラ型壁面吸着走行ロボット
CN104590412A (zh) * 2014-12-24 2015-05-06 浙江理工大学 一种多功能仿生弹跳及行走机器人
CN204472949U (zh) * 2015-01-15 2015-07-15 天津智达机器人有限公司 新型轮腿模式可切换机器人
CN104608837A (zh) * 2015-01-16 2015-05-13 燕山大学 轮腿混合式四足机器人
CN105109572A (zh) * 2015-08-26 2015-12-02 北京航空航天大学 一种用于腿臂融合操作的轮腿式机器人的单腿结构
CN105752186A (zh) * 2016-05-10 2016-07-13 苏州工业职业技术学院 轮足切换式机器人系统及其控制方法
CN105835978A (zh) * 2016-05-30 2016-08-10 哈工大机器人集团有限公司 一种履带式磁吸附爬壁机器人
CN106428484A (zh) * 2016-11-28 2017-02-22 东北石油大学 一种海洋石油开发自适应多足水下机器人
CN106892011A (zh) * 2017-04-18 2017-06-27 山东大学 履带‑腿足复合式移动机器人

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
六足步行机器人机械系统;郭鸿勋;陈学东;;组合机床与自动化加工技术(第04期);第71-74页 *

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