CN108466633B - 轨道检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道检测机器人，包括用于安装轮毂电机的前端框架、用于安装从动轮的后端框架、用于连接前端框架与后端框架的连接板、位于连接板相对的两侧的第一相机组件、用于安装第一相机组件的安装架、以及安装于前端框架相对的两侧的第一导向组件；第一导向组件包括与前端框架相连的第一弹性件、以及与第一弹性件转动连接且用于与轨道的侧表面抵接的第一导向轮。第一导向组件的第一导向轮夹持在轨道的两侧，由于第一弹性件具有一定的刚度及柔性因此能将第一导向轮贴紧轨道使得轨道检测机器人整体能够在轨道上行走而不发生侧翻，以此实现轨道检测机器人能在单根轨道上行走且能维持稳定。

Description

轨道检测机器人

技术领域

本发明涉及轨道智能检测设备领域，尤其涉及一种轨道检测机器人。

背景技术

近十年来轨道交通行业在中国取得快速发展，发展城市轨道交通目前主要集中在一线大城市以及一些省会城市，目前正在向二三线城市普及，中国的实际国情决定了轨道交通在中国交通运输领域的重要性。到2015年，轨道交通运营里程4190公里，到2020年运营总里程将达到6000公里，70多个城市开通城市轨道交通工具。安全是轨道交通第一要素。轨道交通基础设施设备遵循着48小时巡检，月检，半年检，年检，五年大检的标准，需要花费大量的人力物里资源。

目前地铁、高铁等轨道交通的检测行业检测包括两种方式：人工检测和车辆设备检测，但是在某些检测领域几乎依赖人工检测，比如48小时巡检，高架桥桥梁检测等。传统的人检方式必然存在着很多问题，比如成本高效率低，由于深夜检测，工作环境差等情况导致工作人员流失量大招聘难。以地铁为例的人工检测还存在三个巨大痛点：第一个检测人员的人身安全，2016年5月香港发生一起重大人身安全事故，检测人员被检修车辆碾压致死，引起地铁检测部门高度重视，安全无小事，但是只要还存在人工检测，那安全隐患就不可能消失；第二，检测人员的健康威胁，48小时巡检是需要人工每两天遍历地铁全线，地铁隧道内的空气污染严重，甲醛，TVOC，PM2.5，PM10等含量严重超标，并且隧道内风机遭遇高达100分贝，对人体伤害非常大，其健康威胁不容忽视；第三，错漏检问题，地铁出现全线停运这样的事故，究其原因是小小的异物没有被及时发现处理，就导致地铁全线停运的重大交通责任事故。代替日常人工维检的检测机器人目前还处于起步阶段，检测方面有限，也并不适用于日常人工维检。因此轨道交通基础设施设备的日常智能检修，急需高效高质量检测功能的产品。现有的地铁检测方式中，双轨运行的轨检车运行会导致其他检测项目工作无法开展。为了不影响其他检测项目的运行，需要设置单轨行走的轨检车以实现在单根轨道上运行，但现有技术中的单轨运行的轨检车在运行时普遍运行不稳定，容易影响图像采集的效果，进而影响检测的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道检测机器人，旨在解决现有技术中，轨检车运行时不稳定的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

轨道检测机器人，包括用于安装轮毂电机的前端框架、用于安装从动轮的后端框架、用于连接所述前端框架与所述后端框架的连接板、位于所述连接板相对的两侧的第一相机组件、用于安装所述第一相机组件的安装架、以及安装于所述前端框架相对的两侧的第一导向组件；所述第一导向组件包括与所述前端框架相连的第一弹性件、以及与所述第一弹性件转动连接且用于与轨道的侧表面抵接的第一导向轮。

进一步地，还包括设于所述前端框架和/或所述后端框架的第二相机组件。

进一步地，还包括位于所述连接板相对的两侧的第二导向组件；所述第二导向组件包括与所述安装架相连的第二弹性件、以及与所述第二弹性件转动连接且用于与轨道的侧表面抵接的第二导向轮。

进一步地，还包括安装于所述后端框架相对的两侧的第三导向组件；所述第三导向组件包括与所述后端框架相连的第三弹性件、以及与所述第三弹性件转动连接且用于与轨道的侧表面抵接的第三导向轮。

进一步地，所述从动轮的两侧具有用于与轨道的侧表面抵接的凸缘法兰。

进一步地，还包括中央控制器、与所述中央控制器信号连接的加速度传感器、与所述中央控制器信号连接的陀螺仪传感器。

进一步地，所述安装架包括与所述连接板相连的平板、以及位于所述平板两端且用于安装所述第一相机组件的竖直板。

进一步地，所述第一相机组件包括相机本体、用于驱动所述相机本体转动且与所述竖直板相连的转动驱动机构。

进一步地，所述转动驱动机构包括与所述竖直板相连且具有第一电机的固定板、与所述第一电机的输出轴相连且具有第二电机的第一转动板、与所述第二电机的输出轴相连且具有第三电机的第二转动板、以及与所述第三电机的输出轴相连且与所述相机本体卡接的相机框架。

进一步地，所述第一电机的输出轴与所述第二电机的输出轴相互垂直且位于同一平面，所述第二电机的输出轴与所述第三电机的输出轴相互垂直且位于同一平面。

进一步地，所述第一导向轮具有用于与轨道的竖直的侧表面抵接的第一圆柱部、以及用于与轨道的倾斜的侧表面抵接的第一圆台部；

和/或，所述第二导向轮具有用于与轨道的竖直的侧表面抵接的第二圆柱部、以及用于与轨道的倾斜的侧表面抵接的第二圆台部。

本发明的有益效果：第一导向组件的第一导向轮夹持在轨道的两侧，由于第一弹性件具有一定的刚度及柔性因此能将第一导向轮贴紧轨道使得轨道检测机器人整体能够在轨道上行走而不发生侧翻，当轮毂电机沿着轨道的上表面转动前进时第一导向轮沿着轨道的侧表面转动，以此实现轨道检测机器人能在单根轨道上行走且能维持稳定，采集的图像信息非常准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的轨道检测机器人的结构示意图；

图2为本发明的轨道检测机器人的后视图；

图3为本发明的第一相机组件的结构示意图；

图中：

1、前端框架；2、轮毂电机；3、后端框架；4、从动轮；

5、第一导向组件；51、第一弹性件；52、第一导向轮；521、第一圆柱部；522、第一圆台部；

6、第一相机组件；61、相机本体；62、转动驱动机构；621、固定板；622、第一电机；623、第一转动板；624、第二电机；625、第二转动板；626、第三电机；627、相机框架；

7、第二导向组件；71、第二弹性件；72、第二导向轮；721、第二圆柱部；722、第二圆台部；

8、第三导向组件；81、第三弹性件；82、第三导向轮；821、第三圆柱部；822、第三圆台部；

9、第二相机组件；10、连接板；11、安装架；111、平板；112、竖直板；

12、轨道。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图1-3所示，本发明实施例提出了一种轨道12检测机器人，具体可用于地铁、高铁等轨道12交通的检测，包括用于安装轮毂电机2的前端框架1、用于安装从动轮4的后端框架3、用于连接前端框架1与后端框架3的连接板10、位于连接板10相对的两侧的第一相机组件6、用于安装第一相机组件6的安装架11、以及安装于前端框架1相对的两侧的第一导向组件5；第一导向组件5包括与前端框架1相连的第一弹性件51、以及与第一弹性件51转动连接且用于与轨道12的侧表面抵接的第一导向轮52。

在本发明的实施例中，轮毂电机2作为轨道12检测机器人的驱动源同时还具有轮子滚动的功能，有效简化了轨道12检测机器人的体积。轨道12检测机器人在轨道12上运行检测时：第一导向组件5的第一导向轮52夹持在轨道12的两侧，由于第一弹性件51具有一定的刚度及柔性因此能将第一导向轮52贴紧轨道12使得轨道12检测机器人整体能够在轨道12上行走而不发生侧翻，当轮毂电机2沿着轨道12的上表面转动前进时第一导向轮52沿着轨道12的侧表面转动，以此实现轨道12检测机器人能在单根轨道12上行走且能维持稳定，由于轨道12检测机器人能在单根轨道12上行走因此当轨道12检测机器人在轨道12上运行检测时不会影响其他检测项目的展开；位于连接板10相对的两侧的第一相机组件6从轨道12的斜上方对轨道12采集图像信息并利用机器视觉技术分析检测是否具有缺陷点。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的轨道12检测机器人的一种具体实施方式，还包括第二相机组件9，第二相机组件9可设于前端框架1或后端框架3，也可在前端框架1和后端框架3上均设置第二相机组件9。具体地，第二相机组件9用于从轨道12的正上方采集图像信息，协同第一相机组件6对轨道12图像信息的采集。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的轨道12检测机器人的一种具体实施方式，还包括位于连接板10相对的两侧的第二导向组件7；第二导向组件7包括与安装架11相连的第二弹性件71、以及与第二弹性件71转动连接且用于与轨道12的侧表面抵接的第二导向轮72。具体地，第二导向组件7上的第二导向轮72由于第二弹性件71的作用能够紧贴轨道12的侧表面，且第二弹性件71的设置保证轨道12检测机器人转弯时的弯转；使得轨道12检测机器人整体能够在轨道12上行走的较平稳；沿轨道12检测机器人长度方向分布的第二导向组件7的与第一导向组件5相互协调保证轨道12检测机器人各个位置在行走时均能较平稳。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的轨道12检测机器人的一种具体实施方式，还包括安装于后端框架3相对的两侧的第三导向组件8；第三导向组件8包括与后端框架3相连的第三弹性件81、以及与第三弹性件81转动连接且用于与轨道12的侧表面抵接的第三导向轮82。具体地，后端框架3相对的两侧的第三导向组件8、轮毂电机2两侧设置的第一导向组件5、以及在轨道12检测机器人的长度方向上位于凸缘法兰与第一导向组件5之间的第二导向组件7三者协同作用使得轨道12检测机器人在单轨上行走时不会发生侧翻。

优选地，第一弹性件51、第二弹性件71、第三弹性件81为模具弹簧。

进一步地，作为本发明提供的轨道12检测机器人的一种具体实施方式，从动轮4的两侧具有用于与轨道12的侧表面抵接的凸缘法兰。具体地，从动轮4两侧的凸缘法兰之间间隙构成一凹槽用于容纳轨道12，从动轮4转动时轨道12位于该凹槽内且两端的凸缘法兰与轨道12的侧表面抵接保证从动轮4不会脱离轨道12；因此从动轮4上设置的凸缘法兰、轮毂电机2两侧设置的第一导向组件5、以及在轨道12检测机器人的长度方向上位于凸缘法兰与第一导向组件5之间的第二导向组件7三者协同作用使得轨道12检测机器人在单轨上行走时不会发生侧翻。

进一步地，作为本发明提供的轨道12检测机器人的一种具体实施方式，还包括中央控制器、与中央控制器信号连接的加速度传感器、与中央控制器信号连接的陀螺仪传感器。加速度传感器、陀螺仪传感器、轮毂电机2、以及中央控制器与轨道12检测机器人本身组成闭环控制系统，能够很好的维持轨道12检测机器人在单轨上巡检的车身稳定。中央控制器具体可选用STM32等控制器以实现对各部件的控制以及对反馈的信号的处理。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的轨道12检测机器人的一种具体实施方式，安装架11包括与连接板10相连的平板111、以及位于平板111两端且用于安装第一相机组件6的竖直板112。具体地，平板111的中部与连接板10相连，平板111的两端分别位于连接板10的两侧且平板111的两端均具有竖直板112，各竖直板112上均具有第一相机组件6。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的轨道12检测机器人的一种具体实施方式，第一相机组件6包括相机本体61、用于驱动相机本体61转动且与竖直板112相连的转动驱动机构62。具体地，转动驱动机构62用于驱动相机本体61的转动以实现相机本体61的多角度的图像信息采集，提升轨道12检测机器人巡检的灵敏度。

进一步地，请参阅图2及图3，作为本发明提供的轨道12检测机器人的一种具体实施方式，转动驱动机构62包括与竖直板112相连且具有第一电机622的固定板621、与第一电机622的输出轴相连且具有第二电机624的第一转动板623、与第二电机624的输出轴相连且具有第三电机626的第二转动板625、以及与第三电机626的输出轴相连且与相机本体61卡接的相机框架627。具体地，第一电机622、第二电机624、以及第三电机626三者协同控制相机本体61的转动，以实现相机本体61的多角度转动。

进一步地，请参阅图2及图3，作为本发明提供的轨道12检测机器人的一种具体实施方式，第一电机622的输出轴与第二电机624的输出轴相互垂直且位于同一平面，第二电机624的输出轴与第三电机626的输出轴相互垂直且位于同一平面。将第一电机622的输出轴设置为与第二电机624的输出轴相互垂直且位于同一平面，同时将第二电机624的输出轴设置为与第三电机626的输出轴相互垂直且位于同一平面，保证相机本体61能够实现对轨道12无死角的图像采集效果。优选的，第二相机组件9也具有上述第一相机组件6的转动驱动装置以实现无死角的图像采集。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的轨道12检测机器人的一种具体实施方式，第一导向轮52具有用于与轨道12的竖直的侧表面抵接的第一圆柱部521、以及用于与轨道12的倾斜的侧表面抵接的第一圆台部522；第二导向轮72具有用于与轨道12的竖直的侧表面抵接的第二圆柱部721、以及用于与轨道12的倾斜的侧表面抵接的第二圆台部722；第三导向轮82具有用于与轨道12的竖直的侧表面抵接的第三圆柱部821、以及用于与轨道12的倾斜的侧表面抵接的第三圆台部822。具体地，现有的地铁及火车的轨道12均为工字钢状，其侧表面具有竖直面以及向内凹陷的斜面，设置有第一圆台部522和第二圆台部722用于与轨道12的倾斜的侧表面抵接，用于轨道12的倾斜的侧表面为向内倾斜因此第一圆台部522、第二圆台部722及第三圆台部822上的斜面能够伸入该向内倾斜的侧表面，使得第一导向轮52、第二导向轮72及第三导向轮82能进一步夹持住轨道12。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.轨道检测机器人，其特征在于，包括用于安装轮毂电机的前端框架、用于安装从动轮的后端框架、用于连接所述前端框架与所述后端框架的连接板、位于所述连接板相对的两侧的第一相机组件、用于安装所述第一相机组件的安装架、以及安装于所述前端框架相对的两侧的第一导向组件；所述第一导向组件包括与所述前端框架相连的第一弹性件、以及与所述第一弹性件转动连接且用于与轨道的侧表面抵接的第一导向轮；所述从动轮的两侧具有用于与轨道的侧表面抵接的凸缘法兰；所述轨道检测机器人还包括位于所述连接板相对的两侧的第二导向组件。

2.根据权利要求1所述的轨道检测机器人，其特征在于，还包括设于所述前端框架和/或所述后端框架的第二相机组件。

3.根据权利要求1所述的轨道检测机器人，其特征在于，所述第二导向组件包括与所述安装架相连的第二弹性件、以及与所述第二弹性件转动连接且用于与轨道的侧表面抵接的第二导向轮。

4.根据权利要求1-3任一项所述的轨道检测机器人，其特征在于，还包括安装于所述后端框架相对的两侧的第三导向组件；所述第三导向组件包括与所述后端框架相连的第三弹性件、以及与所述第三弹性件转动连接且用于与轨道的侧表面抵接的第三导向轮。

5.根据权利要求1-3任一项所述的轨道检测机器人，其特征在于，还包括中央控制器、与所述中央控制器信号连接的加速度传感器、与所述中央控制器信号连接的陀螺仪传感器。

6.根据权利要求1-3任一项所述的轨道检测机器人，其特征在于，所述安装架包括与所述连接板相连的平板、以及位于所述平板两端且用于安装所述第一相机组件的竖直板。

7.根据权利要求6所述的轨道检测机器人，其特征在于，所述第一相机组件包括相机本体、以及用于驱动所述相机本体转动且与所述竖直板相连的转动驱动机构。

8.根据权利要求7所述的轨道检测机器人，其特征在于，所述转动驱动机构包括与所述竖直板相连且具有第一电机的固定板、与所述第一电机的输出轴相连且具有第二电机的第一转动板、与所述第二电机的输出轴相连且具有第三电机的第二转动板、以及与所述第三电机的输出轴相连且与所述相机本体卡接的相机框架。

9.根据权利要求8所述的轨道检测机器人，其特征在于，所述第一电机的输出轴与所述第二电机的输出轴相互垂直且位于同一平面，所述第二电机的输出轴与所述第三电机的输出轴相互垂直且位于同一平面。

10.根据权利要求3所述的轨道检测机器人，其特征在于，所述第一导向轮具有用于与轨道的竖直的侧表面抵接的第一圆柱部、以及用于与轨道的倾斜的侧表面抵接的第一圆台部；

和/或，所述第二导向轮具有用于与轨道的竖直的侧表面抵接的第二圆柱部、以及用于与轨道的倾斜的侧表面抵接的第二圆台部。