CN110241696A - 移动式高精度测量机器人系统及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动式高精度测量机器人系统，包括移动式测量小车、自动跟踪定位装置、手持移动终端；移动式测量小车包括底盘、无线接收电台、调平装置、旋转装置、立柱、定位底板、扫描设备、棱镜杆、360°棱镜；自动跟踪定位装置包括自动跟踪全站仪和无线发射电台，无线发射电台搭载于自动跟踪全站仪上；无线接收电台安装于移动式测量小车的底盘上，与无线发射电台配对；自动跟踪全站仪跟踪360°棱镜，并将其三维坐标数据实时传输到无线接收电台；手持移动终端通过无线的方式控制移动式测量小车进行测量工作。本发明利用全站仪跟踪和引导测量小车，并对车载扫描设备进行定位与定向，从而实现对施工完成面的绝对坐标进行快速和精准地测量。

Description

移动式高精度测量机器人系统及其测量方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种道路、桥梁等带状工程施工完成面三维坐标数据的快速采集与分析系统。

背景技术

现阶段道路、桥梁等带状工程施工完成面三维坐标主要依靠GPS和水准仪等工具进行测量，测量的方法是先用GPS放出待测点，再用水准仪测对应点的高程，由于工程线路较长，需要多次架设和调平测量仪器，不仅测量效率低、耗时长，而且还需要多人配合扶尺、打桩、记录数据，增加了人为错误的风险和施工成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对道路、桥梁等带状工程施工领域普遍存在的过程繁琐、效率低、人工成本高的问题，提供一种移动式高精度测量机器人系统及其测量方法，该系统通过全站仪自动跟踪测量小车，可以实现一次架站多次测量，小车搭载自动调平装置和免棱镜测量设备，可以实现自动化非接触式测量，省去了人工调平、扶尺、打桩、记录数据的繁琐过程，从而极大地提高了施工测量的效率和质量。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种移动式高精度测量机器人系统，包括移动式测量小车、自动跟踪定位装置、手持移动终端；

所述移动式测量小车包括底盘、无线接收电台、调平装置、旋转装置、立柱、定位底板、扫描设备、棱镜杆、360°棱镜；所述调平装置安装于所述底盘上；所述旋转装置安装于所述调平装置上；所述立柱固定安装于所述旋转装置上；所述定位底板安装于所述立柱的顶端；所述扫描设备安装于所述定位底板上；所述360°棱镜通过棱镜杆安装在定位底板上，其高度至少高出扫描设备15cm；

所述自动跟踪定位装置包括自动跟踪全站仪和无线发射电台，无线发射电台搭载于自动跟踪全站仪上；所述无线接收电台安装于所述移动式测量小车的底盘上，与无线发射电台配对；所述自动跟踪全站仪跟踪所述360°棱镜，并通过所述无线发射电台将360°棱镜的三维坐标数据实时传输到无线接收电台；

所述手持移动终端通过无线的方式控制所述移动式测量小车和车载扫描设备进行测量工作。

上述方案中，所述底盘上安装有主控制器和无线传输模块；所述主控制器分别与所述无线接收电台、扫描设备、调平装置的驱动器、旋转装置的驱动器、移动式测量小车的驱动器、无线传输模块连接，形成机器人通讯及控制系统。

上述方案中，所述调平装置包括底板、电动支腿和工作台面，所述底板固定安装于小车底盘上，电动支腿安装于底板上，工作台面安装于电动支腿顶端；所述电动支腿上安装有支腿伺服电机和限位开关；所述电动支腿的下端通过支腿安装座固定安装于所述底板上，电动支腿的上端为球头脚，所述球头脚上安装有推杆限位座，所述工作台面固定安装于推杆限位座上，工作台面能够适应±10°的倾角变化；所述工作台面上安装有双轴倾角传感器，能够实时测出工作台面的倾斜角度。

上述方案中，所述调平装置还包括PLC控制器，所述电动支腿的伺服电机、双轴倾角传感器分别与所述PLC控制器连接。

上述方案中，所述旋转装置包括转台底座、转盘、减速部件、旋转伺服电机和感应片，所述转台底座固定安装于调平装置的工作台面上，转盘安装于转台底座上，所述转盘通过减速部件与旋转伺服电机连接，所述感应片安装于所述转台底座上，位于转盘侧方，用于检测转盘的相对位置。

上述方案中，所述转盘上设有零点开关，保证所述360°棱镜在旋转一圈后可以准确回到起始点。

上述方案中，所述扫描设备为免棱镜型全站仪设备，其测量范围为0.5～50m，测量精度达到1～2mm，该设备工作方式为逐点式扫描，扫描速度为1～2秒/点。

上述方案中，所述自动跟踪定位装置还包括第一控制点后视棱镜和第二控制点后视棱镜，所述第一控制点后视棱镜和第二控制点后视棱镜根据现场情况确定安装在道路两侧或同侧，保证与全站仪的夹角在45°-135°范围内。

上述方案中，其特征在于，该测量方法包括以下步骤：

步骤1、根据道路设计图纸创建道路施工控制面BIM模型；

步骤2、利用BIM模型进行自动跟踪全站仪的设站规划，并将设站坐标数据和每个断面的设计坐标数据通过无线网络导入手持移动终端中；

步骤3、利用手持移动终端上的路径规划与导航软件对移动式测量小车行驶路径进行规划；

步骤4、移动式测量小车通过转运车运输到施工现场后，先根据全站仪设站坐标数据，从已有控制点引测后视棱镜控制点，然后架设后视棱镜；

步骤5、根据后方交会原理，用自动跟踪全站仪分别测出两个后视棱镜的夹角和距离，根据全站仪到两个后视棱镜的距离和夹角，可以计算出自动跟踪全站仪当前的位置和姿态；

步骤6、自动跟踪全站仪完成自身定位与定向后，开始跟踪移动式测量小车上的360°棱镜，并将360°棱镜的中心坐标通过无线电台实时传输到测量小车的主控制器中；

步骤7、小车主控制器通过分析当前位置坐标与规划路径的偏差，来调整小车的行驶方向和速度，从而引导小车行驶到目标停止位置；

步骤8、小车在目标位置停稳后，先由自动调平装置将车载扫描设备调平至水平状态，再由旋转装置带动360°棱镜依次旋转3个预定角度，系统分别记录不同位置处棱镜的中心坐标数据；

步骤9、系统通过不同位置处棱镜的坐标数据自动计算出扫描设备的位置和姿态后，启动扫描设备对施工完成面进行扫描测量；

步骤10、系统通过比对实测坐标数据与设计坐标数据的偏差，即可对现场施工质量进行实时分析。

本发明的有益效果在于：

1、本测量机器人系统利用具有自动跟踪功能的全站仪进行导航和定位，能够在保证较高定位精度的同时，还能有效避免传统GPS方式因桥梁、树木遮挡而丢失信号的问题；

2、本测量机器人系统利用免棱镜扫描设备对施工完成面进行逐点扫描测量，既简化了传统GPS+水准仪测量方式的繁琐步骤，又有效避免了传统激光面扫描带来的海量点云数据处理困难，极大地提升了施工测量的效率；

3、本测量机器人系统利用自动调平装置和高精度旋转装置实现了测量设备的自动调平与快速定位，在提高设备自动化水平的同时，有效地控制了系统硬件投入成本，为项目带来较好的经济效益；

4、本测量机器人系统整个测量过程只需要一名测量人员即可完成，大大减少了测量人员需求数量，为项目有效应对“用工荒”提供了技术保障。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明移动式高精度测量机器人系统的工作原理示意图；

图2是移动式测量小车的功能结构示意图；

图3是移动式测量小车的底盘结构示意图；

图4是机器人通讯及控制系统示意图；

图5是自动调平装置的功能结构示意图；

图6是自动调平装置的调平支腿结构示意图；

图7是自动调平系统控制原理框图；

图8是自动调平装置的调平方式示意图；

图9是旋转装置的功能结构示意图；

图10是定位底板连接方式示意图；

图11是BIM建模及应用方式示意图；

图12是自动跟踪全站仪定位方法示意图；

图13是机器人路径规划方法示意图；

图14是扫描设备定位方式示意图；

图15是扫描设备中心坐标计算模型；

图16是机器人测量方式示意图。

图中：10、移动式测量小车；11、底盘；110、外壳；111、行走机构；112、主控制器；1131、第一电池组；1132、第二电池组；114、驱动装置；115、安全装置；116、存储装置；117、激光避障雷达；118、无线传输模块；119、状态指示灯；12、无线接收电台；13、调平装置；131、底板；1311、下穿线孔；132、电动支腿；1321、支腿安装座；1322、球头脚；1323、推杆限位座；133、支腿伺服电机；134、工作台面；1341、上穿线孔；135、双轴倾角传感器；14、旋转装置；141、旋转伺服电机；142、减速部件；143、转台底座；144、转盘；145、感应片；146、穿线孔；15、立柱；16、定位底板；17、扫描设备；18、棱镜杆；19、360°棱镜；20、自动跟踪定位装置；21、自动跟踪全站仪；22、无线发射电台；23、三脚架；24、第一控制点后视棱镜；25、第二控制点后视棱镜；30、手持移动终端；200、施工完成面。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，为本发明一较佳实施例的移动式高精度测量机器人系统，包括移动式测量小车10、自动跟踪定位装置20和手持移动终端30。

如图2所示，移动式测量小车10包括底盘11、无线接收电台12、调平装置13、旋转装置14、立柱15、定位底板16、扫描设备17、棱镜杆18、360°棱镜19。调平装置13安装于底盘11上；旋转装置14安装于调平装置13上；立柱15安装于旋转装置14上；定位底板16安装于立柱15上端，扫描设备17安装于定位底板16上。360°棱镜19通过棱镜杆18安装在定位底板16上，其高度至少高出扫面设备15cm，以保证360°棱镜19在旋转过程中不被扫描设备17遮挡。定位底板16上有零位标记线，便于扫描设备17安装时定位，以保证扫描设备17每次安装在同一位置，避免因扫描设备17安装偏差带来测量误差。定位底板16上各个设备安装的相对位置参见图10。

自动跟踪定位装置20包括自动跟踪全站仪21、无线发射电台22、三脚架23、第一控制点后视棱镜24和第二控制点后视棱镜25。自动跟踪全站仪21安装于三脚架23上，无线发射电台22搭载于自动跟踪全站仪21上，无线接收电台12安装于移动式测量小车10的底盘11上，与无线发射电台22配对。自动跟踪全站仪21具有自动捕捉和照准功能，可以实时跟踪并测出小车上的360°棱镜19的三维空间坐标，并以每秒10次的频率将360°棱镜19坐标数据通过无线电台传输给小车底盘11上的主控制器112，从而实现对小车的导航与定位。自动跟踪全站仪21的测角精度可达到1″以上，测距精度为1mm+1.5ppm，有效跟踪半径在250m以上，单次架站可覆盖直径500m圆形的区域，这对道路、桥梁等带状工程施工测量带来极大的便利。自动跟踪全站仪21通过后方交会原理扫描架在控制点上的2个标准棱镜(第一控制点后视棱镜24和第二控制点后视棱镜25)实现自身的定位与定向后，开始跟踪360°棱镜19，并通过无线发射电台22将360°棱镜19的三维坐标数据实时传输到无线接收电台12，再传送到存储装置116中，测量小车的控制系统通过对比当前位置数据与规划的行驶路径数据来实时调整小车的行驶姿态。第一控制点后视棱镜24和第二控制点后视棱镜25为标准的平面棱镜，其架设位置由线路主控制桩引出，分布在线路两侧，直线路段每500m布置一组，曲线路段根据现场通视情况适当加密布置，需确保全站仪与棱镜之间能够通视即可(需保证与全站仪的夹角在45°-135°范围内)。

手持移动终端30为具有无线通信功能的工业平板电脑或智能手机，其上装有测量数据分析软件和机器人控制系统，能够通过蓝牙或WIFI控制小车和车载扫描设备17进行测量工作，手持移动终端30上还具有3G/4G/5G上网功能，在网络条件好的施工段落可以直接将数据上传至项目部的服务器，在隧道或山区等网络信号较差的位置，测量数据先存在手持移动终端30的硬盘中，等回到项目部再通过WIFI网络或U盘拷贝等方式将测量数据上传至项目服务器，在现场测量时，由一名测量员手持移动终端30跟在测量小车后方5m范围内操作指挥机器人工作。

如图3所示，底盘11包括外壳110、行走机构111、主控制器112、第一电池组1131、第二电池组1132、驱动装置114、安全装置115、存储装置116、激光避障雷达117、无线传输模块118、状态指示灯119。外壳110作为底盘11上各个设备的安装载体。行走机构111为轮胎式、履带式或轨道式。第一电池组1131和第二电池组1132均为24V 60AH锂电池，其中，第一电池组1131为小车底盘11供电，第二电池组1132为车载设备(调平装置13、旋转装置14等)供电，两组电池均可以快速更换和充电，单次充电可供小车连续工作4h以上。驱动装置114用于驱动行走机构111运动。安全装置115用于探测施工现场障碍物，防止小车与人或其它施工机械发生碰撞。存储装置116用于存储无线接收电台12接收到的信号。激光避障雷达117安装于移动式测量小车10的前端，能够自动识别并绕过3m以内的障碍物。无线传输模块118安装于底盘11中，可以用智能手机或IPAD等移动终端通过无线信号对小车进行控制。状态指示灯119用于显示小车的剩余电量和工作状态。

如图4所示，机器人通讯及控制系统，该系统中扫描设备17、调平装置13和旋转装置14均通过串口与底盘11上的主控制器112相连，移动式测量小车10驱动器通过CAN总线与主控制器112连接，自动跟踪全站仪21通过无线电台模块与主控制器112连接，手持移动终端30通过蓝牙模块与主控制器112连接，所有控制指令均通过手持移动终端30发出，传输到主控制器112后，再下发到相应的功能模块单元。

如图5-6所示，调平装置13为机电式自动调平装置13，它包括底板131、电动支腿132和工作台面134，底板131通过定位孔固定安装于小车底盘11上，电动支腿132安装于底板131上，工作台面134安装于电动支腿132顶端。电动支腿132有三根，每根电动支腿132上安装有支腿伺服电机133和限位开关(图未示)，电动支腿132为可伸缩结构，支腿伺服电机133用于调节电动支腿132的长度，限位开关用于限制支腿的伸缩范围。电动支腿132的下端通过支腿安装座1321固定安装于底板131上，电动支腿132的上端为球头脚1322，球头脚1322上安装有推杆限位座1323，工作台面134固定安装于三个推杆限位座1323上，工作台面134能够适应±10°的倾角变化。工作台面134上安装有双轴倾角传感器135，能够实时测出工作台面134的倾斜角度。如图7所示，调平装置13还包括PLC控制器，电动支腿132的伺服电机、双轴倾角传感器135分别与PLC控制器连接。当倾斜角度大于10°时，系统自动报警，若倾角在10°以内，则绿色指示灯亮。当接到调平指令时，系统根据台面当前倾斜状态，判断出最高的支腿并保持不动，其余两条支腿向上顶升，直到台面倾斜角度在0.3°以内，系统完成调平并将支腿锁死，如图8所示。

如图9所示，旋转装置14为承载式高精度旋转装置14，它包括转台底座143、转盘144、减速部件142、旋转伺服电机141和感应片145，转台底座143通过螺钉固定安装于调平装置13的工作台面134上，转盘144转动安装于转台底座143上，转盘144通过减速部件142与旋转伺服电机141连接，感应片145安装于转台底座143上，位于转盘144侧方，用于检测转盘所处的位置。旋转装置14的主要作用是带动360°棱镜19旋转多个角度(至少3个)，通过自动跟踪全站仪21测量不同角度处360°棱镜19的坐标值来计算车载扫描设备17的中心坐标和姿态，解决了通常需要用2台全站仪分别跟踪2个棱镜才能判断机器人姿态的问题。

进一步优化，转盘144上设有零点开关，保证360°棱镜19在旋转一圈后可以准确回到起始点，避免了因360°棱镜19旋转带来的定位误差，转盘144重复定位精度可达到10弧秒。

调平装置13的工作台面134上设有上穿线孔1341，底板131上设有下穿线孔1311，旋转装置14的转盘144和转台底座143上同样设有穿线孔146，便于相关设备的线缆穿过后与底盘11上的主控制器112或第二电池组1132连接。

进一步优化，扫描设备17为为免棱镜型全站仪设备，其测量范围为0.5～50m，10m处测距精度为1mm，30m处测距精度可达到2mm，该设备工作方式为逐点式扫描，扫描速度为1～2秒/点，这种方式即可提高设备测量精度，又能避免传统激光扫描点云数据量大、后期处理时间长的弊端，能实现边测量边分析的效果，极大地缩短了内业数据处理时间。扫描设备17本身具有自动整平动能，能适应±3°的角度偏差，在完成自身位置与姿态校准后，可以自动采集任意指定点的空间坐标，也可以根据已知坐标数据发射出可见激光进行放样。

本发明还提出上述移动式高精度测量机器人系统的测量方法，具体包括以下步骤：

步骤1、根据道路设计图纸创建道路施工控制面BIM模型。BIM建模软件是在常用道路、桥梁BIM建模软件基础上经过二次开发得到的施工测量专用软件，该软件安装在项目部的工作电脑中，可根据平面线形、纵断高程及横断面等设计数据快速创建出用于施工测量的BIM模型，并能在模型基础上自动进行全站仪测站规划和小车行驶路径规划，并能根据规划结果，按桩号提取相应中、边桩坐标及左右偏距坐标，如图11所示。

步骤2、利用BIM模型进行自动跟踪全站仪的设站规划，并将设站坐标数据和每个断面的设计坐标数据通过无线网络导入手持移动终端中。

步骤3、利用手持移动终端上的路径规划与导航软件对机器人行驶路径进行规划。

步骤4、移动式测量小车10通过转运车运输到施工现场后，先根据全站仪设站坐标数据，从已有控制点引测后视棱镜控制点，然后架设两个后视棱镜。

步骤5、根据后方交会原理，用自动跟踪全站仪分别测出两个后视棱镜的夹角和距离，根据全站仪到两个后视棱镜的距离和夹角，可以计算出自动跟踪全站仪当前的位置和姿态。具体原理：如图12所示，两个后视棱镜分别架在已知点A、B两点，其坐标设为(x_A,y_A)、(x_B,y_B)，欲求全站仪架设点P的坐标(x_P,y_P)，则用全站仪测出P点到两已知点A、B的距离Sa、S_b和PA、PB之夹角β，由于未知数个数仅为2，而观测数为3，存在一个多条观测，观测值之间有一个条件，即由观测值推出AB之间的距离与AB之间的已知距离应相等，即：

S₀＝S′₀ (1)

式中：S′₀为观测值的计算值；S₀为已知值，可由已知点的坐标反算求得。计算值S′₀为：

式中：v_a、v_b、v_β分别为观测值改正数。线性化后的条件式为：

令：a＝2(S_a-S_bcosβ)，b＝2(S_b-S_acosβ)

c＝2S_aS_bsinβ/ρ，A＝(a b c)

则(3)可简写为：

AV+w＝0 (4)

以角度测量的中误差为单位权中误差m₀，依全站仪或测距仪的标称距离测量精度m_s＝a+b·D^km可确定观测值的先验权阵：

令：则根据平差理论，有联系系数k：

从而各改正数为：

v_a＝ak/p_a v_b＝bk/p_b v_β＝kc

各观测值的平差值为：

利用平差后的观测们，按导线计算方法即可求得P点的坐标：

α_AP＝α_AB-β_A (10)

步骤6、自动跟踪全站仪21完成自身定位与定向后，开始跟踪移动式测量小车10上的360°棱镜19，并将360°棱镜19的中心坐标通过无线电台实时传输到测量小车的主控制器112中。

步骤7、小车主控制器112通过分析当前位置坐标与规划路径的偏差，来调整小车的行驶方向和速度，从而引导小车行驶到目标停止位置。如图13所示，小车主控制器112通过计算小车中心线与规划路径之间的夹角来调整小车姿态，从而使小车中心线方向与路径规划方向一致，以确保小车始终按规划路径行驶。

步骤8、小车在目标位置停稳后，先由自动调平装置13将车载扫描设备17调平至水平状态，再由旋转装置14带动360°棱镜19依次旋转3个预定角度，系统分别记录不同位置处棱镜的中心坐标数据，如图14所示。

步骤9、系统通过不同位置处360°棱镜的坐标数据自动计算出扫描设备17的位置和姿态后，启动扫描设备17对施工完成面进行扫描测量。如图15所示，自动跟踪全站仪21测得的360°棱镜19在位置1、位置2、位置3的坐标分别为A(X₁，Y₁，Z₁)、B(X₂，Y₂，Z₂)、C(X₃，Y₃，Z₃)，通过这三个点的坐标即可计算出圆心坐标D(X₀，Y₀，Z₀)，具体计算过程如下：

空间三点确定的平面方程为：

其中：

A₁＝y₁·z₂-y₁·z₃-z₁·y₂+z₁·y₃+y₂·z₃-y₃·z₂

B₁＝-x₁·z₂+x₁·z₃+z₁·x₂-z₁·x₃-x₂·z₃+x₃·z₂

C₁＝x₁·y₂-x₁·y₃-y₁·x₂+y₁·x₃+x₂·y₃-x₃·y₂

D₁＝-x₁·y₂·z₃+x₁·y₃·z₂+x₂·y₁·z₃-x₃·y₁·z₂-x₂·y₃·z₁+x₃·y₂·z₁

根据圆心到三点的距离部为半径可列出下列三式

由(13)＝(14)得

由(13)＝(15)得

(12)、(16)、(17)可得

解得圆心坐标为：

扫描设备17的坐标E(X，Y，Z)为：X＝X₀，Y＝Y₀，Z＝Z₀-(H₁-H₂)，式中，(H₁-H₂)代表360°棱镜与扫描设备17的高度差。

如图16所示，车载扫描设备以逐点扫描方式依次采集施工完成面上的点坐标数据，每一测站分别扫描3个断面，每个断面上采集5组数据，扫描点间距和数量可根据需要自由设定。

步骤10、系统通过比对实测坐标数据与设计坐标数据的偏差，即可对现场施工质量进行实时分析。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种移动式高精度测量机器人系统，其特征在于，包括移动式测量小车、自动跟踪定位装置、手持移动终端；

所述移动式测量小车包括底盘、无线接收电台、调平装置、旋转装置、立柱、定位底板、扫描设备、棱镜杆、360°棱镜；所述调平装置安装于所述底盘上；所述旋转装置安装于所述调平装置上；所述立柱固定安装于所述旋转装置上；所述定位底板安装于所述立柱的顶端；所述扫描设备安装于所述定位底板上；所述360°棱镜通过棱镜杆安装在定位底板上，其高度至少高出扫描设备15cm；

所述自动跟踪定位装置包括自动跟踪全站仪和无线发射电台，无线发射电台搭载于自动跟踪全站仪上；所述无线接收电台安装于所述移动式测量小车的底盘上，与无线发射电台配对；所述自动跟踪全站仪跟踪所述360°棱镜，并通过所述无线发射电台将360°棱镜的三维坐标数据实时传输到无线接收电台；

所述手持移动终端通过无线的方式控制所述移动式测量小车和车载扫描设备进行测量工作。

2.根据权利要求1所述的移动式高精度测量机器人系统，其特征在于，所述底盘上安装有主控制器和无线传输模块；所述主控制器分别与所述无线接收电台、扫描设备、调平装置的驱动器、旋转装置的驱动器、移动式测量小车的驱动器、无线传输模块连接，形成机器人通讯及控制系统。

3.根据权利要求1所述的移动式高精度测量机器人系统，其特征在于，所述调平装置包括底板、电动支腿和工作台面，所述底板固定安装于小车底盘上，电动支腿安装于底板上，工作台面安装于电动支腿顶端；所述电动支腿上安装有支腿伺服电机和限位开关；所述电动支腿的下端通过支腿安装座固定安装于所述底板上，电动支腿的上端为球头脚，所述球头脚上安装有推杆限位座，所述工作台面固定安装于推杆限位座上，工作台面能够适应±10°的倾角变化；所述工作台面上安装有双轴倾角传感器，能够实时测出工作台面的倾斜角度。

4.根据权利要求3所述的移动式高精度测量机器人系统，其特征在于，所述调平装置还包括PLC控制器，所述电动支腿的伺服电机、双轴倾角传感器分别与所述PLC控制器连接。

5.根据权利要求3所述的移动式高精度测量机器人系统，其特征在于，所述旋转装置包括转台底座、转盘、减速部件、旋转伺服电机和感应片，所述转台底座固定安装于调平装置的工作台面上，转盘安装于转台底座上，所述转盘通过减速部件与旋转伺服电机连接，所述感应片安装于所述转台底座上，位于转盘侧方，用于检测转盘的相对位置。

6.根据权利要求5所述的移动式高精度测量机器人系统，其特征在于，所述转盘上设有零点开关，保证所述360°棱镜在旋转一圈后可以准确回到起始点。

7.根据权利要求1所述的移动式高精度测量机器人系统，其特征在于，所述扫描设备为免棱镜型全站仪设备，其测量范围为0.5～50m，测量精度达到1～2mm，该设备工作方式为逐点式扫描，扫描速度为1～2秒/点。

8.根据权利要求1所述的移动式高精度测量机器人系统，其特征在于，所述自动跟踪定位装置还包括第一控制点后视棱镜和第二控制点后视棱镜，所述第一控制点后视棱镜和第二控制点后视棱镜根据现场情况确定安装在道路两侧或同侧，保证与全站仪的夹角在45°-135°范围内。

9.根据权利要求1所述的移动式高精度测量机器人系统的测量方法，其特征在于，该测量方法包括以下步骤：

步骤1、根据道路设计图纸创建道路施工控制面BIM模型；

步骤2、利用BIM模型进行自动跟踪全站仪的设站规划，并将设站坐标数据和每个断面的设计坐标数据通过无线网络导入手持移动终端中；

步骤3、利用手持移动终端上的路径规划与导航软件对移动式测量小车行驶路径进行规划；

步骤4、移动式测量小车通过转运车运输到施工现场后，先根据全站仪设站坐标数据，从已有控制点引测后视棱镜控制点，然后架设后视棱镜；

步骤5、根据后方交会原理，用自动跟踪全站仪分别测出两个后视棱镜的夹角和距离，根据全站仪到两个后视棱镜的距离和夹角，可以计算出自动跟踪全站仪当前的位置和姿态；

步骤6、自动跟踪全站仪完成自身定位与定向后，开始跟踪移动式测量小车上的360°棱镜，并将360°棱镜的中心坐标通过无线电台实时传输到测量小车的主控制器中；

步骤7、小车主控制器通过分析当前位置坐标与规划路径的偏差，来调整小车的行驶方向和速度，从而引导小车行驶到目标停止位置；

步骤8、小车在目标位置停稳后，先由自动调平装置将车载扫描设备调平至水平状态，再由旋转装置带动360°棱镜依次旋转3个预定角度，系统分别记录不同位置处棱镜的中心坐标数据；

步骤9、系统通过不同位置处棱镜的坐标数据自动计算出扫描设备的位置和姿态后，启动扫描设备对施工完成面进行扫描测量；

步骤10、系统通过比对实测坐标数据与设计坐标数据的偏差，即可对现场施工质量进行实时分析。