CN111352412A - 一种智能轨道巡检机器人 - Google Patents

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Abstract

一种智能轨道巡检机器人，包括车体和设置于该车体上的检测系统；该车体包括主体车身、第一驱动结构和第二驱动结构；该第一驱动结构和该第二驱动结构可分离地安装于该主体车身的左、右两侧，用于带动该车身主体沿着轨道移动；该检测系统至少包括与该第一驱动结构和该第二驱动结构电连接的控制器，与该控制器电连接的光源发生器、第一摄像模块、第二摄像模块、测距模块和前视避障模块，以及为该第一驱动结构、第二驱动结构、控制器、光源发生器、第一摄像模块、第二摄像模块、测距模块和前视避障模块供电的电源。该智能轨道巡检机器人实现了轻量化搬运，可在无人值守的情况下对轨道及隧道内壁面的进行在线测量，并在发现异常后，精确记录故障点所处位置。

Description

一种智能轨道巡检机器人
技术领域
本发明涉及轨道检测技术领域，具体而言，涉及一种智能轨道巡检机器人。
背景技术
目前，轨道线路巡检维修主要采用两种方式：人工巡道方式和车载巡道方式。使用人工巡道方式时，检测结果受巡检人员的经验、责任心以及天气等因素影响，并且检测结果不能采用数字化存储，影响后续查看，不能有效发现基础设施缺陷的变化趋势，存在检测效率低、检查不全面的问题，无法满足轨道线路维修部门的需求。车载巡道方式通常采用大型轨道巡检设备，通过边快速运行边拍照来检测轨道表面情况，然而大型轨道巡检设备的运用复杂，涉及面广，每执行一次检测任务，需要多个部门协调才能进行，并且大型轨道巡检设备通常属于抽检设备，无法满足现场日常维修检测要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺点，提供一种智能轨道巡检机器人，与大型轨道巡检设备相比，本发明提供的所述智能轨道巡检机器人实现了分段式轻量化搬运，可在无人值守的情况下对轨道及隧道内壁面的多种参数进行在线测量，并在发现异常后，能精确记录故障点所处位置。
为解决上述技术问题，本发明提供一种智能轨道巡检机器人，包括车体和设置于所述车体上的检测系统；所述车体包括主体车身、第一驱动结构和第二驱动结构；所述第一驱动结构和所述第二驱动结构可分离地安装于所述主体车身的左、右两侧，用于带动所述车身主体沿着轨道移动；所述检测系统至少包括与所述第一驱动结构和所述第二驱动结构电连接的控制器，与所述控制器电连接的光源发生器、第一摄像模块、第二摄像模块、测距模块和前视避障模块，以及为所述第一驱动结构、第二驱动结构、控制器、光源发生器、第一摄像模块、第二摄像模块、测距模块和前视避障模块供电的电源；至少一个所述光源发生器、第二摄像模块和前视避障模块安装于所述车身主体的前侧，所述光源发生器用于照亮周围环境，所述第二摄像模块用于摄录所述智能轨道巡检机器人所处的隧道的内壁面图像，所述前视避障模块用于感应所述智能轨道巡检机器人的前侧的障碍物；至少一个所述第一摄像模块安装于所述第一驱动结构，用于摄录所述第一驱动结构所在的轨道的图像；至少一个所述第一摄像模块安装于所述第二驱动结构，用于摄录所述第二驱动结构所在的轨道的图像；所述测距模块还与所述第一驱动结构或所述第二驱动结构连接，用于测量所述智能轨道巡检机器人的行驶路程。
本发明提供的智能轨道巡检机器人中，所述第一驱动结构包括第一架体，转动安装于所述第一架体的前后两端的第一主动轮和第一从动轮，用于驱动所述第一主动轮转动的第一伺服电机，以及用于控制所述第一伺服电机的第一伺服驱动器；所述第一伺服驱动器分别电连接所述电源和所述控制器；所述第一架体的底部设有第一定位条，所述车身主体的左侧设有与所述第一定位条相适配的第一定位槽，所述第一定位条嵌入所述第一定位槽中，所述第一架体与所述车身主体通过螺栓固定连接。
本发明提供的智能轨道巡检机器人中，至少两个所述第一摄像模块分别安装于所述第一架体的中部的左右两侧。
本发明提供的智能轨道巡检机器人中，所述第一架体的左侧还设有至少两个便于握持的第一把手。
本发明提供的智能轨道巡检机器人中，所述第二驱动结构包括第二架体，转动安装于所述第二架体的前后两端的第二主动轮和第二从动轮，用于驱动所述第二主动轮转动的第二伺服电机，以及用于控制所述第二伺服电机的第二伺服驱动器；所述第二伺服驱动器分别电连接所述电源和所述控制器；所述第二架体的底部设有第二定位条，所述车身主体的左侧设有与所述第二定位条相适配的第二定位槽，所述第二定位条嵌入所述第二定位槽中，所述第二架体与所述车身主体通过螺栓固定连接。
本发明提供的智能轨道巡检机器人中，至少两个所述第一摄像模块分别安装于所述第二架体的中部的左右两侧。
本发明提供的智能轨道巡检机器人中，所述第二架体的右侧还设有至少两个便于握持的第二把手。
本发明提供的智能轨道巡检机器人中，所述车身主体的上侧还设置有与所述控制器电连接的触控面板。
本发明提供的智能轨道巡检机器人中，所述前视避障模块选自激光传感器、视觉传感器、接近传感器或光电传感器。
本发明提供的智能轨道巡检机器人中，所述第一驱动结构和所述第二驱动结构上均设有角度传感器或电子罗盘或激光传感器。
与现有技术相比，实施本发明提供的智能轨道巡检机器人，具有如下有益效果：
1、所述第一驱动结构和所述第二驱动结构可分离地安装于所述主体车身的左、右两侧，在携带搬运过程中，可以将所述智能轨道巡检机器人拆分成主体车身、第一驱动结构和第二驱动结构三个独立的部分，实现轻量化搬运。
2、所述第一驱动结构和所述第二驱动结构上分别安装有至少一个所述第一摄像模块，如此，至少有两个所述第一摄像模块可以分别对两根轨道进行摄录，以分别获取两根轨道的详细的图像，进而所述控制器根据轨道的图像分析出轨道的各类参数信息，例如，轨道上的扣件检测有无、垫片的距离、螺母的角度、轨道磨损程度、轨道波磨、轨头轮廓。
3、所述主体车身上安装有所述第二摄像模块，使得所述智能轨道巡检机器人应用于地下轨道巡检时，可以摄录所述智能轨道巡检机器人所处的隧道的内壁面图像，进而所述控制器可根据隧道的内壁面图像分析隧道的内壁面否出现漏水、线路过热情况。
4、在所述第一驱动结构和所述第二驱动结构上分别安装角度传感器对轨道的超高量、坡度在线测量，或安装电子罗盘测量轨道弯曲半径，或安装激光传感器测量轨底坡、轨距。
5、所述智能轨道巡检机器人上安装有测距模块，所述测距模块电连接所述控制器，同时还与所述第一驱动结构或所述第二驱动结构连接，所述测距模块可以采集所述第一驱动结构的第一伺服电机或所述第二驱动结构的第二伺服电机的旋转角度，所述控制器则根据所述旋转角度及所述第一主动轮或所述第二主动轮的直径计算出所述智能轨道巡检机器人的行驶路程，从而，在发现异常后，能精确记录故障点所处位置。
6、所述主体车身的前侧安装有可以感应所述智能轨道巡检机器人的前侧是否有障碍物的前视避障模块，保障所述智能轨道巡检机器人在无人看守时不会因与障碍物撞击而受损。
7、在所述第一驱动结构上设置有第一把手，在第二驱动结构上设置有第二把手，如此，在组装或拆分所述智能轨道巡检机器人时，便于作业员操作。
附图说明
图1为本发明提供的智能轨道巡检机器人的俯视示意图；
图2为本发明提供的智能轨道巡检机器人的立体示意图。
具体实施方式中的附图标号说明：
主体车身 11 第一驱动结构 12
第二驱动结构 13 控制器 21
光源发生器 22 第一摄像模块 23
第二摄像模块 24 前视避障模块 25
电源 26 第一主动轮 121
第二主动轮 131 第一从动轮 122
第二从动轮 132 第一伺服电机 123
第二伺服电机 133 第一把手 124
第二把手 134 第一架体 125
第二架体 135 控制面板 27
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。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种智能轨道巡检机器人的较佳实施例。如图1和图2所示，所述智能轨道巡检机器人包括车体和设置于所述车体上的检测系统。
所述车体包括主体车身11、第一驱动结构12和第二驱动结构13；所述第一驱动结构12和所述第二驱动结构13可分离地安装于所述主体车身11的左、右两侧，所述第一驱动结构12和所述第二驱动结构13平行且左右正对齐，且两者相互对称，所述第一驱动结构12和所述第二驱动结构13用于带动所述车身主体沿着轨道移动。所述检测系统包括与所述第一驱动结构12和所述第二驱动结构13电连接的控制器21，与所述控制器21电连接的光源发生器22、第一摄像模块23、第二摄像模块24、测距模块和前视避障模块25，以及为所述第一驱动结构12、第二驱动结构13、控制器21、光源发生器22、第一摄像模块23、第二摄像模块24、测距模块和前视避障模块25供电的电源26。
所述电源26固定在所述主体车身11的上侧，并通过可插拔的导线分别与所述第一驱动结构12、第二驱动结构13、控制器21、光源发生器22、第一摄像模块23、第二摄像模块24、测距模块和前视避障模块25电性连接，从而给所述第一驱动结构12、第二驱动结构13、控制器21、光源发生器22、第一摄像模块23、第二摄像模块24、测距模块和前视避障模块25提供电能。本实施例中，所述电源26采用的是可充电的锂离子电池。
所述控制器21安装在所述主体车身11的上侧。本实施例中，所述控制器21采用的是PLC可编程逻辑控制器21。当然，在其他实施例中，还可以是工业PC、单片机、ARM等。
两个所述光源发生器22间隔地安装于所述车身主体的前侧，用于照亮周围环境。本实施例中，所述光源发生器22选用的是大功率的探照灯，当然在其他实施例中，也可以采用投光灯等照明工具。
所述第二摄像模块24同样的安装于所述车身主体的前侧，且位于两个所述光源发生器22之间，用于摄录所述智能轨道巡检机器人所处的隧道的内壁面图像。本实施例中，所述第二摄像模块24采用了特种摄像头，以便能够清晰的摄录到隧道内壁面的图像。
所述前视避障模块25也安装于所述车身主体的前侧，且位于两个所述光发生器之间，用于感应所述智能轨道巡检机器人的前侧的障碍物。本实施例中，所述第二摄像模块24采用了激光传感器。当然在其他实施例中，也可以采用视觉传感器、接近传感器或光电传感器。
两个所述第一摄像模块23分别安装于所述第一驱动结构12的左右两侧，用于摄录所述第一驱动结构12所在的轨道的图像。另有两个所述第一摄像模块23分别安装于所述第二驱动结构13的左右两侧，用于摄录所述第二驱动结构13所在的轨道的图像。本实施例中，所述第一摄像模块23采用的是工业相机。
所述测距模块(未图示)电连接所述控制器21，同时还与所述第一驱动结构12(或所述第二驱动结构13)连接。本实施例中，所述测距模块采用的是绝对式编码器。
所述第一驱动结构12包括第一架体125，转动安装于所述第一架体125的前后两端的第一主动轮121和第一从动轮122，用于驱动所述第一主动轮121转动的第一伺服电机123，以及用于控制所述第一伺服电机123的第一伺服驱动器。本实施例中，所述第一伺服电机123通过皮带与所述第一主动轮121连接，所述第一伺服电机123还与所述测距模块连接。
所述第一伺服驱动器分别电连接所述电源26和所述控制器21；所述第一架体125的底部设有第一定位条，所述车身主体的左侧设有与所述第一定位条相适配的第一定位槽，所述第一定位条嵌入所述第一定位槽中，通过所述第一定位槽和所述第一定位条之间的配合方便我们在将所述第一架体125安装至所述车身主体上时快速准确的找到真正的安装位置。所述第一架体125与所述车身主体通过螺栓固定连接。
所述第一驱动结构12包括第一架体125，转动安装于所述第一架体125的前后两端的第一主动轮121和第一从动轮122，用于驱动所述第一主动轮121转动的第一伺服电机123，以及用于控制所述第一伺服电机123的第一伺服驱动器。所述第一伺服驱动器分别电连接所述电源26和所述控制器21。所述第一架体125的底部设有第一定位条，所述车身主体的左侧设有与所述第一定位条相适配的第一定位槽，所述第一定位条嵌入所述第一定位槽中，所述第一架体125与所述车身主体通过螺栓固定连接。所述第一架体125的左侧还设有两个便于握持的第一把手124，如此，在组装或拆分所述智能轨道巡检机器人时，便于作业员操作。
所述第二驱动结构13包括第二架体135，转动安装于所述第二架体135的前后两端的第二主动轮131和第二从动轮132，用于驱动所述第二主动轮131转动的第二伺服电机133，以及用于控制所述第二伺服电机133的第二伺服驱动器。所述第二伺服驱动器分别电连接所述电源26和所述控制器21。所述第二架体135的底部设有第二定位条，所述车身主体的左侧设有与所述第二定位条相适配的第二定位槽，所述第二定位条嵌入所述第二定位槽中，所述第二架体135与所述车身主体通过螺栓固定连接。所述第二架体135的右侧还设有两个便于握持的第二把手134，如此，在组装或拆分所述智能轨道巡检机器人时，便于作业员操作。
本实施例中，所述车身主体的上侧还设置有与所述控制器21电连接的触控面板。如此，作业员可通过所述控制面板27输入各类操作指令。
在所述智能轨道巡检机器人工作的过程中，所述控制器21通过所述第一伺服驱动器和所述第二伺服驱动器控制所述第一伺服电机123和第二伺服电机133工作，所述第一伺服电机123和第二伺服电机133分别通过皮带带动所述第一主动轮121和所述第二主动轮131转动，从而使得所述智能轨道巡检机器人行驶。在所述智能轨道巡检机器人沿着轨道行驶的过程中：
安装在所述第一驱动结构12的第一架体125的左右两侧的两个所述第一摄像模块23和安装在所述第二驱动结构13的第二架体135的左右两侧的两个所述第二摄像模块24可以分别摄取到两个轨道的图像信息，所述控制器21可根据轨道的图像信息分析出轨道的各类参数信息，例如，轨道上的扣件检测有无、垫片的距离、螺母的角度、轨道磨损程度、轨道波磨、轨头轮廓。
所述第二摄像模块24(采用激光传感器)发出的激光被前方的障碍物反射回来时，根据激光的往返时间，再乘以光速即得到激光传感器与前方障碍物的距离，也即所述智能轨道巡检机器人与前方障碍物的距离，当这一距离小于预先设定的阈值时，所述控制器21通过所述第一伺服驱动器和所述第二伺服驱动器控制所述第一伺服电机123和第二伺服电机133停止工作，从而避免所述智能轨道巡检机器人与前方障碍物碰撞。
所述测距模块(采用绝对式编码器)与所述第一伺服电机123连接，可采集所述第一伺服电机123(或所述第二驱动结构13的第二伺服电机133)的旋转角度，所述控制器21则根据所述旋转角度及所述第一主动轮121(或所述第二主动轮131)的直径计算出所述智能轨道巡检机器人的行驶路程，从而，在发现异常后，能精确记录故障点所处位置。
进一步的，所述第一驱动结构12和所述第二驱动结构13上均还可设置角度传感器28、电子罗盘(未图示)以及激光传感器29。所述角度传感器28、电子罗盘以及激光传感器29均分别与所述电源26和所述控制器21连接。所述角度传感器28可以对轨道的超高量、坡度进行在线测量，所述电子罗盘可测量轨道弯曲半径，所述激光传感器29测量轨底坡、轨距。如此，使得所述智能轨道巡检机器人能获取到更多的关于轨道的参数信息，提高巡检效率。
综上所述，实施本发明提供的智能轨道巡检机器人具有至少如下益处：
1、所述第一驱动结构12和所述第二驱动结构13可分离地安装于所述主体车身11的左、右两侧，在携带搬运过程中，可以将所述智能轨道巡检机器人拆分成主体车身11、第一驱动结构12和第二驱动结构13三个独立的部分，实现轻量化搬运。
2、所述第一驱动结构12和所述第二驱动结构13上分别安装有至少一个所述第一摄像模块23，如此，至少有两个所述第一摄像模块23可以分别对两根轨道进行摄录，以分别获取两根轨道的详细的图像，进而所述控制器21根据轨道的图像分析出轨道的各类参数信息，例如，轨道上的扣件检测有无、垫片的距离、螺母的角度、轨道磨损程度、轨道波磨、轨头轮廓。
3、所述主体车身11上安装有所述第二摄像模块24，使得所述智能轨道巡检机器人应用于地下轨道巡检时，可以摄录所述智能轨道巡检机器人所处的隧道的内壁面图像，进而所述控制器21可根据隧道的内壁面图像分析隧道的内壁面否出现漏水、线路过热情况。
4、在所述第一驱动结构12和所述第二驱动结构13上分别安装角度传感器对轨道的超高量、坡度在线测量，或安装电子罗盘测量轨道弯曲半径，或安装激光传感器测量轨底坡、轨距。
5、所述智能轨道巡检机器人上安装有测距模块，所述测距模块电连接所述控制器21，同时还与所述第一驱动结构12或所述第二驱动结构13连接，所述测距模块可以采集所述第一驱动结构12的第一伺服电机123或所述第二驱动结构13的第二伺服电机133的旋转角度，所述控制器21则根据所述旋转角度及所述第一主动轮121或所述第二主动轮131的直径计算出所述智能轨道巡检机器人的行驶路程，从而，在发现异常后，能精确记录故障点所处位置。
6、所述主体车身11的前侧安装有可以感应所述智能轨道巡检机器人的前侧是否有障碍物的前视避障模块25，保障所述智能轨道巡检机器人在无人看守时不会因与障碍物撞击而受损。
7、在所述第一驱动结构12上设置有第一把手124，在第二驱动结构13上设置有第二把手134，如此，在组装或拆分所述智能轨道巡检机器人时，便于作业员操作。
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范围之内。

Claims (10)

1.一种智能轨道巡检机器人，其特征在于，包括车体和设置于所述车体上的检测系统；所述车体包括主体车身、第一驱动结构和第二驱动结构；所述第一驱动结构和所述第二驱动结构可分离地安装于所述主体车身的左、右两侧，用于带动所述车身主体沿着轨道移动；所述检测系统至少包括与所述第一驱动结构和所述第二驱动结构电连接的控制器，与所述控制器电连接的光源发生器、第一摄像模块、第二摄像模块、测距模块和前视避障模块，以及为所述第一驱动结构、第二驱动结构、控制器、光源发生器、第一摄像模块、第二摄像模块、测距模块和前视避障模块供电的电源；至少一个所述光源发生器、第二摄像模块和前视避障模块安装于所述车身主体的前侧，所述光源发生器用于照亮周围环境，所述第二摄像模块用于摄录所述智能轨道巡检机器人所处的隧道的内壁面图像，所述前视避障模块用于感应所述智能轨道巡检机器人的前侧的障碍物；至少一个所述第一摄像模块安装于所述第一驱动结构，用于摄录所述第一驱动结构所在的轨道的图像；至少一个所述第一摄像模块安装于所述第二驱动结构，用于摄录所述第二驱动结构所在的轨道的图像；所述测距模块还与所述第一驱动结构或所述第二驱动结构连接，用于测量所述智能轨道巡检机器人的行驶路程。
2.根据权利要求1所述智能轨道巡检机器人，其特征在于，所述第一驱动结构包括第一架体，转动安装于所述第一架体的前后两端的第一主动轮和第一从动轮，用于驱动所述第一主动轮转动的第一伺服电机，以及用于控制所述第一伺服电机的第一伺服驱动器；所述第一伺服驱动器分别电连接所述电源和所述控制器；所述第一架体的底部设有第一定位条，所述车身主体的左侧设有与所述第一定位条相适配的第一定位槽，所述第一定位条嵌入所述第一定位槽中，所述第一架体与所述车身主体通过螺栓固定连接。
3.根据权利要求2所述的智能轨道巡检机器人，其特征在于，至少两个所述第一摄像模块分别安装于所述第一架体的中部的左右两侧。
4.根据权利要求2所述的智能轨道巡检机器人，其特征在于，所述第一架体的左侧还设有至少两个便于握持的第一把手。
5.根据权利要求1所述的智能轨道巡检机器人，其特征在于，所述第二驱动结构包括第二架体，转动安装于所述第二架体的前后两端的第二主动轮和第二从动轮，用于驱动所述第二主动轮转动的第二伺服电机，以及用于控制所述第二伺服电机的第二伺服驱动器；所述第二伺服驱动器分别电连接所述电源和所述控制器；所述第二架体的底部设有第二定位条，所述车身主体的左侧设有与所述第二定位条相适配的第二定位槽，所述第二定位条嵌入所述第二定位槽中，所述第二架体与所述车身主体通过螺栓固定连接。
6.根据权利要求5所述的智能轨道巡检机器人，其特征在于，至少两个所述第一摄像模块分别安装于所述第二架体的中部的左右两侧。
7.根据权利要求5所述的智能轨道巡检机器人，其特征在于，所述第二架体的右侧还设有至少两个便于握持的第二把手。
8.根据权利要求1所述的智能轨道巡检机器人，其特征在于，所述车身主体的上侧还设置有与所述控制器电连接的触控面板。
9.根据权利要求1所述的智能轨道巡检机器人，其特征在于，所述前视避障模块选自激光传感器、视觉传感器、接近传感器或光电传感器。
10.根据权利要求1所述的智能轨道巡检机器人，其特征在于，所述第一驱动结构和所述第二驱动结构上均设有角度传感器或电子罗盘或激光传感器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112540610A (zh) * 2020-09-17 2021-03-23 深圳市银星智能科技股份有限公司 一种机器人避障的方法、机器人及存储介质
CN114834837A (zh) * 2022-04-15 2022-08-02 浙江云联智能制造研究院有限公司 一种空中轨道式rgv及整车系统

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