CN111948226A - 一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统 - Google Patents

一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统，包括轨道、巡检机器人和中央处理系统，轨道，用于为巡检机器人沿轨道延伸方向的运动提供导向作用；巡检机器人，设置在轨道上且能够沿轨道的延伸方向往复运动，用于采集轨道的实时状态数据；所述巡检机器人包括本体结构、采集模块与控制模块；中央处理系统，用于接收巡检机器人传送的轨道实时状态数据，对实时状态数据进行分析并根据分析结果生成指令，并将指令传送至巡检机器人的控制模块。本发明在轨道上设有巡检机器人，能够实时检测轨道上的实时状态数据，及时发现破损或破损隐患，节省安全检查的时间，提高安全检查的效率。

Description

一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体涉及一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统。
背景技术
机器人是一种自动化的机器，具备一些与人或其它生物相似的智能，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。进入现代社会以来，机器人在工业生产和日常生活中的应用愈发广泛，其中，轨道机器人是一种依赖于轨道来进行运动的机器人，适用于隧道、管廊等人工巡检难以进行的地方，通过在空间上部安装轨道，轨道上安装的巡检机器人，通过机器人的行走机构，使机器人在轨道上行走，并实现巡检。
而轨道如果出现微小破损，从而可能引发轨道坍塌，机器人跌落。现行的轨道巡检一般采用人工巡检方式，依靠肉眼发现轨道异常并予以修复，效率和精度都比较低，不利于人才资源的充分利用，无法将人工所检测的数据准确、及时地传送到后台管理系统，不能适应轨道巡检的实际应用要求。因此，提出一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统对轨道缺陷破损等情况进行自动识别。
发明内容
本发明的目的在于：提供了一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统，解决上述背景技术中的问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明是一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统，包括轨道、巡检机器人和中央处理系统，
轨道，用于为巡检机器人沿轨道延伸方向的运动提供导向作用，并且所述轨道上设置有若干位置标签；
巡检机器人，设置在轨道上且能够沿轨道的延伸方向往复运动，用于采集轨道的实时状态数据，将轨道的实时状态数据传送至中央处理系统，并且接收所述中央处理系统传送的指令，根据指令执行相应的动作；
所述巡检机器人包括本体结构、采集模块与控制模块；
所述本体结构包括用于配合安装在轨道上并能根据控制模块发送的运行指令驱动巡检机器人运动的行走机构和设置在行走机构下部的升降机构；
所述行走机构包括若干行走轮和支撑板，所述支撑板上设置有位置标签读取装置和编码器，位置标签读取装置用于在经过位置标签时，对位置标签进行检测，而获取位置标签的位置信息，编码器用于实时检测机器人相对于轨道运动时的实测位移量，并结合当前位置标签的位置信息对同一时刻下的实测位移量进行校准；所述行走轮上设置有压力传感器，通过压力传感器读取行走轮对轨道的压力值；
还包括安装在升降机构的下部安装有机械臂，并在机械臂上设置有采集模块，所述采集模块包括传感系统和图像采集器，用于采集轨道实时状态数据，传感系统和图像采集器与控制模块连接；
还包括与控制模块连接的通信模块，控制模块接收采集模块的数据，通过通信模块与中央处理系统远程网络通信，并且向行走机构和升降机构发送运行指令；
中央处理系统，用于接收巡检机器人传送的轨道实时状态数据，对实时状态数据进行分析并根据分析结果生成指令，并将指令传送至巡检机器人的控制模块。
进一步的，所述巡检机器人还包括数据处理模块、运动控制模块和应急救援模块；
数据处理模块，固定安装在本体结构，用于接收采集模块传送的轨道实时状态数据，用于将轨道实时状态数据与数据库中数据进行对比并生成对比结果，将对比结果传送至控制模块；
运动控制模块，固定安装在巡检机器人的本体结构上，用于检测巡检机器人的运动状态并生成运动状态信息，将运动状态信息发送至控制模块，接收控制模块发送的运动指令，根据运动指令调节行走机构和巡检机械臂的运动状态；
应急救援模块，可拆卸的安装在巡检机器人的本体结构上，存储应急救援设备，用于接收所述控制模块传送的所述应急指令，用于根据所述应急指令进行应急救援；
控制模块，固定安装在巡检机器人的本体结构上，接收数据处理模块传送的对比结果，用于接收所述运动控制模块发送的运动状态信息，并且向运动控制模块发送运动指令，用于向应急救援模块发送应急指令，用于接收中央处理系统发送的运动指令、应急指令和数据更新信息，用于通过通信模块向中央处理系统发送对比结果和运动位置信息。
进一步的，所述位置标签包括在轨道的延伸方向上排列设置的多个定位码条，定位条码由多个排列设置的反光强度不同的感光信标组成。
进一步的，所述传感系统包括烟雾传感器、温湿度传感器、红外线传感器、亮度传感器与风速传感器中的一个或者多个。
进一步的，所述巡检机械臂包括多个活动连接的关节连杆和两个机械手，每个关节连杆内部均配备有传感系统。
进一步的，所述图像采集器为高速球形云台摄像机，图像采集器和红外线传感器均安装在机械手上。
由于采用了本技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明是一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统，通过在行走机构上设置位置标签读取装置和编码器，获取位置标签的位置信息，结合当前位置标签的位置信息对同一时刻下的实测位移量进行校准，进而获取巡检机器人的实际位置。
2.本发明是一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统，通过在行走轮上设置有压力传感器，通过压力传感器读取行走轮对轨道的压力值，并且通过机械臂上的采集模块，可采集轨道周围烟雾、温湿度、运动物体等信息，图像采集器安装在机械手上，采集轨道破损图像的同时利用红外线传感器检测轨道的破损情况。
3.本发明是一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统，在轨道上设有巡检机器人，能够实时检测轨道上的实时状态数据，及时发现破损或破损隐患，节省安全检查的时间，提高安全检查的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，本说明书附图中的各个部件的比例关系不代表实际选材设计时的比例关系，其仅仅为结构或者位置的示意图，其中：
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明中采集模块的组成图。
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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合附图对本发明作详细说明。
实施例一
如图1所示，本发明一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统，包括轨道、巡检机器人和中央处理系统，
轨道，用于为巡检机器人沿轨道延伸方向的运动提供导向作用，并且所述轨道上设置有若干位置标签；
巡检机器人，设置在轨道上且能够沿轨道的延伸方向往复运动，用于采集轨道的实时状态数据，将轨道的实时状态数据传送至中央处理系统，并且接收所述中央处理系统传送的指令，根据指令执行相应的动作；
所述巡检机器人包括本体结构、采集模块与控制模块；
所述本体结构包括用于配合安装在轨道上并能根据控制模块发送的运行指令驱动巡检机器人运动的行走机构和设置在行走机构下部的升降机构；
所述行走机构包括若干行走轮和支撑板，所述支撑板上设置有位置标签读取装置和编码器，位置标签读取装置用于在经过位置标签时，对位置标签进行检测，而获取位置标签的位置信息，编码器用于实时检测机器人相对于轨道运动时的实测位移量，并结合当前位置标签的位置信息对同一时刻下的实测位移量进行校准；所述行走轮上设置有压力传感器，通过压力传感器读取行走轮对轨道的压力值；
还包括安装在升降机构的下部安装有机械臂，并在机械臂上设置有采集模块，所述采集模块包括传感系统和图像采集器，用于采集轨道实时状态数据，传感系统和图像采集器与控制模块连接；
还包括与控制模块连接的通信模块，控制模块接收采集模块的数据，通过通信模块与中央处理系统远程网络通信，并且向行走机构和升降机构发送运行指令；
中央处理系统，用于接收巡检机器人传送的轨道实时状态数据，对实时状态数据进行分析并根据分析结果生成指令，并将指令传送至巡检机器人的控制模块。
所述巡检机器人还包括数据处理模块、运动控制模块和应急救援模块；
数据处理模块，固定安装在本体结构，用于接收采集模块传送的轨道实时状态数据，用于将轨道实时状态数据与数据库中数据进行对比并生成对比结果，将对比结果传送至控制模块；
运动控制模块，固定安装在巡检机器人的本体结构上，用于检测巡检机器人的运动状态并生成运动状态信息，将运动状态信息发送至控制模块，接收控制模块发送的运动指令，根据运动指令调节行走机构和巡检机械臂的运动状态；
应急救援模块，可拆卸的安装在巡检机器人的本体结构上，存储应急救援设备，用于接收所述控制模块传送的所述应急指令，用于根据所述应急指令进行应急救援；
控制模块，固定安装在巡检机器人的本体结构上，接收数据处理模块传送的对比结果，用于接收所述运动控制模块发送的运动状态信息，并且向运动控制模块发送运动指令，用于向应急救援模块发送应急指令，用于接收中央处理系统发送的运动指令、应急指令和数据更新信息，用于通过通信模块向中央处理系统发送对比结果和运动位置信息。
在本发明中，本实施例的位置标签读取装置采用光电传感器，巡检机器人在轨道上运动时，运动传递至编码器，编码器进行脉冲计数来确定巡检机器人当前相对于初始位置所运动的总距离，并且，本发明的轨道上设置有若干位置标签，在巡检机器人运动过程中，当巡检机器人上的光电传感器在经过位置标签时，会对位置标签进行感光检测，从而根据位置标签的检测结果获取当前的参考位置信息，并以此对此时通过编码器所获取的实际位移量来进行校准，从而消除编码器此前在运转轮轴打滑、空转时所造成的定位误差，而使得后续通过编码器所获取的位移量具备较高的准确性，避免了定位误差的累积。
在本发明中，行走机构带动巡检机器人沿着轨道的延伸方向运动，采集模块实时收集轨道的实时状态数据并将其传送至数据处理模块，数据处理模块首先把采集模块传送过来的数据分为正常数据、破损数据和预警数据，其中正常数据直接保存至数据库，预警信息则进行分类、定位与评级并将破损分类信息、破损评级信息和破损定位信息送至控制模块，预警信息进行分类、定位与评级并将预警分类信息、预警评级信息和预警定位信息送至控制模块，控制模块通过通信模块将预警信息和预警信息发送至中央处理系统对预警信息和预警信息进行分析，将分析结果通过显示屏等显示装置显示出来，使得用户能够及时发现破损或破损隐患，进而节省安全检查的时间，提高安全检查的效率。
实施例二
本实施例是对本发明做出进一步地实施说明。
本实施例在实施例一的基础上，本发明的一种优选方案中，所述位置标签包括在轨道的延伸方向上排列设置的多个定位码条，定位条码由多个排列设置的反光强度不同的感光信标组成。
实施例三
本实施例是对本发明做出进一步地实施说明。
如图2所示，本实施例在上述实施例的基础上，本发明的一种优选方案中，所述传感系统包括烟雾传感器、温湿度传感器、红外线传感器、亮度传感器与风速传感器中的一个或者多个。
温湿度传感器：用于识别轨道上的热源，用于检测轨道上的温度异常；
速度探测器：用于检测轨道上物体运动的速度；
在本实施例一种优选的方案中，所述巡检机械臂包括多个活动连接的关节连杆和两个机械手，每个关节连杆内部均配备有传感系统。
在本实施例一种优选的方案中，所述图像采集器为高速球形云台摄像机，图像采集器和红外线传感器均安装在机械手上。
综上，采集模块包括传感系统和图像采集器，传感系统安装在关节连杆内，可采集轨道周围烟雾、温湿度、运动物体等信息，图像采集器和红外线传感器安装在机械手上，图像采集器采集轨道图像，同时，每个机械手上安装有一组红外线传感器，将同组红外线传感器分别置于过道的两侧，检测轨道两侧的破损情况。
本发明由于在轨道上设有巡检机器人，能够实时检测轨道上的实时状态数据，及时发现破损或破损隐患，节省安全检查的时间，提高安全检查的效率。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统，其特征在于：包括轨道、巡检机器人和中央处理系统，
轨道，用于为巡检机器人沿轨道延伸方向的运动提供导向作用，并且所述轨道上设置有若干位置标签；
巡检机器人，设置在轨道上且能够沿轨道的延伸方向往复运动，用于采集轨道的实时状态数据，将轨道的实时状态数据传送至中央处理系统，并且接收所述中央处理系统传送的指令，根据指令执行相应的动作；
所述巡检机器人包括本体结构、采集模块与控制模块；
所述本体结构包括用于配合安装在轨道上并能根据控制模块发送的运行指令驱动巡检机器人运动的行走机构和设置在行走机构下部的升降机构；
所述行走机构包括若干行走轮和支撑板，所述支撑板上设置有位置标签读取装置和编码器，位置标签读取装置用于在经过位置标签时，对位置标签进行检测，而获取位置标签的位置信息，编码器用于实时检测机器人相对于轨道运动时的实测位移量，并结合当前位置标签的位置信息对同一时刻下的实测位移量进行校准；所述行走轮上设置有压力传感器，通过压力传感器读取行走轮对轨道的压力值；
还包括安装在升降机构的下部安装有机械臂，并在机械臂上设置有采集模块，所述采集模块包括传感系统和图像采集器，用于采集轨道实时状态数据，传感系统和图像采集器与控制模块连接；
还包括与控制模块连接的通信模块，控制模块接收采集模块的数据，通过通信模块与中央处理系统远程网络通信，并且向行走机构和升降机构发送运行指令；
中央处理系统，用于接收巡检机器人传送的轨道实时状态数据，对实时状态数据进行分析并根据分析结果生成指令，并将指令传送至巡检机器人的控制模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统，其特征在于：所述巡检机器人还包括数据处理模块、运动控制模块和应急救援模块；
数据处理模块，固定安装在本体结构，用于接收采集模块传送的轨道实时状态数据，用于将轨道实时状态数据与数据库中数据进行对比并生成对比结果，将对比结果传送至控制模块；
运动控制模块，固定安装在巡检机器人的本体结构上，用于检测巡检机器人的运动状态并生成运动状态信息，将运动状态信息发送至控制模块，接收控制模块发送的运动指令，根据运动指令调节行走机构和巡检机械臂的运动状态；
应急救援模块，可拆卸的安装在巡检机器人的本体结构上，存储应急救援设备，用于接收所述控制模块传送的所述应急指令，用于根据所述应急指令进行应急救援；
控制模块，固定安装在巡检机器人的本体结构上，接收数据处理模块传送的对比结果，用于接收所述运动控制模块发送的运动状态信息，并且向运动控制模块发送运动指令，用于向应急救援模块发送应急指令，用于接收中央处理系统发送的运动指令、应急指令和数据更新信息，用于通过通信模块向中央处理系统发送对比结果和运动位置信息。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统，其特征在于：所述位置标签包括在轨道的延伸方向上排列设置的多个定位码条，定位条码由多个排列设置的反光强度不同的感光信标组成。
4.根据权利要求3所述的一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统，其特征在于：所述传感系统包括烟雾传感器、温湿度传感器、红外线传感器、亮度传感器与风速传感器中的一个或者多个。
5.根据权利要求4所述的一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统，其特征在于：所述巡检机械臂包括多个活动连接的关节连杆和两个机械手，每个关节连杆内部均配备有传感系统。
6.根据权利要求5所述的一种基于轨道巡检机器人的轨道破损识别系统，其特征在于：所述图像采集器为高速球形云台摄像机，图像采集器和红外线传感器均安装在机械手上。
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