CN111949031B - 基于护栏机器人自动定位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于护栏机器人自动定位系统，涉及桥梁、桥墩传感定位分析技术领域。本发明中：护栏定位机器人上固定安装有红外探测安装机构；红外探测安装机构上设有桥墩红外传感器；护栏定位机器人上装设有一对位于红外探测安装机构两侧的上位安装基板，上位安装基板上安装有上位红外传感器；护栏定位机器人上装设有位于上位安装基板下方的下位安装基板，下位安装基板上安装有下位红外传感器；护栏定位机器人的上部固定安装有上侧动力装置；护栏定位机器人的下部固定安装有下侧动力装置。本发明通过对距离探测分析，有效防止探测过程中的轨迹偏移、异物遮挡等情况导致的失误，并结合时间点、桥墩标号累加方式，对途经的桥墩进行累加标记、定位。

Description

基于护栏机器人自动定位系统
技术领域
本发明属于桥梁、桥墩传感定位分析技术领域，特别是涉及基于护栏机器人自动定位系统。
背景技术
桥梁在运营期间需要定期检查，目前国内大部分桥梁的检测方式为搭建脚手架、高空作业平台和桥梁检测车等人工检测方式。但现有的检测方式存在成本高、耗时长的问题，导致桥梁巡检效率低下。
而在对桥梁护栏、桥墩进行自动巡检过程中，行走机器人行走的路线与桥梁的路径变化可能存在差异、误差，而且桥梁护栏上容易存在各种异物(如塑料袋、饮料瓶等)，单一式的传感方式进行桥墩标记、定位存在误判现象。
发明内容
本发明的目的在于提供基于护栏机器人自动定位系统，通过对距离探测分析，有效防止探测过程中的轨迹偏移、异物遮挡等情况导致的失误，并结合时间点、桥墩标号累加方式，对途经的桥墩进行累加标记、定位。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明中的红外传感器进行相应的距离探测。
本发明为基于护栏机器人自动定位系统，包括探测装置部分和探测系统部分；探测装置部分包括平行分布的横向护栏，以及与横向护栏垂直设置的纵向桥墩，护栏定位机器人匀速行走在横向护栏、纵向桥墩的一侧，护栏定位机器人上包括有主处理控制器。
护栏定位机器人上固定安装有红外探测安装机构；红外探测安装机构上设有桥墩红外传感器；护栏定位机器人上装设有一对位于红外探测安装机构两侧的上位安装基板，上位安装基板上安装有上位红外传感器；护栏定位机器人上装设有位于上位安装基板下方的下位安装基板，下位安装基板上安装有下位红外传感器；护栏定位机器人的上部固定安装有上侧动力装置；护栏定位机器人的下部固定安装有下侧动力装置。
探测系统部分：
环节一，主处理控制器驱动两个下侧动力装置同步化的对下位安装基板上的下位红外传感器的位置进行调节，直至两个下位红外传感器同时传感检测为空状态为止。
环节二，满足环节一状态下，主处理控制器驱动两个上侧动力装置同步化的对上位安装基板上的上位红外传感器的位置进行调节，直至两个上位红外传感器同时检测到参数范围内的数值状态为止。
环节三，根据环节二中两个上位红外传感器各自所探测的实际距离参数，护栏定位机器人驱动本身的角度偏转机构或行走机构进行平行化角度调节。
环节四，护栏定位机器人上的桥墩红外传感器对纵向桥墩进行传感检测，根据实际传感检测的距离参数动态变化以及传感参数变化所对应的时间信号，分析判断当前位置是否属于纵向桥墩。
环节五，对环节四中满足纵向桥墩参数的桥墩信号进行次数累加，并将记录的位置信息将存储至桥梁检测系统。
作为本发明的一种优选技术方案，护栏定位机器人上开设有两组成对的纵向调节导槽；上位安装基板、下位安装基板的两侧都固定连接有配合安装在纵向调节导槽上的调节支撑连杆；上侧动力装置通过升降连接轴杆与上位安装基板配合连接；下侧动力装置通过升降连接轴杆与下位安装基板配合连接。
作为本发明的一种优选技术方案，两个上位红外传感器之间的间距距离大于纵向桥墩的直径尺寸。
作为本发明的一种优选技术方案，设护栏定位机器人行走的速度为V，设纵向桥墩的直径参数为2R，设护栏定位机器人/桥墩红外传感器与纵向桥墩最近点的距离为L。则判定纵向桥墩的参数依据为：桥墩红外传感器传感检测到的距离参数变化为[L+R]→[L]→[L+R],且在该距离参数变化过程中的时间T应满足T＝2R/V。
作为本发明的一种优选技术方案，同侧的上位红外传感器、下位红外传感器同时检测到可检测范围内的距离参数时，判定为途经纵向桥墩。
本发明具有以下有益效果：
本发明在护栏定位机器人上设置上位红外传感器、下位红外传感器以及桥墩红外传感器，通过对距离探测分析，有效防止探测过程中的轨迹偏移、异物遮挡等情况导致的失误，并结合时间点、桥墩标号累加方式，对途经的桥墩进行累加标记、定位。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明中护栏定位机器人与护栏、桥墩的配合示意图；
图2为本发明中护栏定位机器人的示意图；
图3为本发明中多参数分析判定桥墩的逻辑图；
图4为特殊(简单)环境中的单一化红外传感检测桥墩的逻辑图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-护栏定位机器人；2-主处理控制器；3-上侧动力装置；4-下侧动力装置；5-纵向调节导槽；6-上位安装基板；7-上位红外传感器；8-下位安装基板；9-下位红外传感器；10-调节支撑连杆；11-红外探测安装机构；12-桥墩红外传感器；13-横向护栏；14-纵向桥墩。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。
实施例一
请参阅图1、图2、图3，护栏定位机器人1匀速行走在横向护栏13、纵向桥墩14的一侧，护栏定位机器人1上包括有主处理控制器2；护栏定位机器人1上固定安装有红外探测安装机构11；红外探测安装机构11上设有桥墩红外传感器12；护栏定位机器人1上装设有一对位于红外探测安装机构11两侧的上位安装基板6，上位安装基板6上安装有上位红外传感器7；护栏定位机器人1上装设有位于上位安装基板6下方的下位安装基板8，下位安装基板8上安装有下位红外传感器9；护栏定位机器人1的上部固定安装有上侧动力装置3；护栏定位机器人1的下部固定安装有下侧动力装置4。
探测系统部分包括以下内容：
环节一，主处理控制器2驱动两个下侧动力装置4同步化的对下位安装基板8上的下位红外传感器9的位置进行调节，直至两个下位红外传感器9同时传感检测为空状态为止。
环节二，满足环节一状态下，主处理控制器2驱动两个上侧动力装置3同步化的对上位安装基板6上的上位红外传感器7的位置进行调节，直至两个上位红外传感器7同时检测到参数范围内的数值状态为止。
环节三，根据环节二中两个上位红外传感器7各自所探测的实际距离参数，护栏定位机器人1驱动本身的角度偏转机构或行走机构进行平行化角度调节。
环节四，护栏定位机器人1上的桥墩红外传感器12对纵向桥墩14进行传感检测，根据实际传感检测的距离参数动态变化以及传感参数变化所对应的时间信号，分析判断当前位置是否属于纵向桥墩14。
环节五，对环节四中满足纵向桥墩14参数的桥墩信号进行次数累加，并将记录的位置信息将存储至桥梁检测系统。
进一步的，护栏定位机器人1上开设有两组成对的纵向调节导槽5；上位安装基板6、下位安装基板8的两侧都固定连接有配合安装在纵向调节导槽5上的调节支撑连杆10；上侧动力装置3通过升降连接轴杆与上位安装基板6配合连接；下侧动力装置4通过升降连接轴杆与下位安装基板8配合连接。
进一步的，两个上位红外传感器7之间的间距距离大于纵向桥墩14的直径尺寸。
进一步的，设护栏定位机器人1行走的速度为V，设纵向桥墩14的直径参数为2R，设护栏定位机器人1/桥墩红外传感器12与纵向桥墩14最近点的距离为L。则判定纵向桥墩14的参数依据为：桥墩红外传感器12传感检测到的距离参数变化为[L+R]→[L]→[L+R],且在该距离参数变化过程中的时间T应满足T＝2R/V。
进一步的，同侧的上位红外传感器7、下位红外传感器9同时检测到可检测范围内的距离参数时，判定为途经纵向桥墩14。
实施例二
在本发明中，在上位红外传感器7和下位红外传感器9同时传感检测到有物体遮挡，判定为桥墩遮挡，则该状态下、该组上位红外传感器7和下位红外传感器9所传感检测的距离参数不作为调节护栏定位机器人1行走偏离角度、距离的依据。
当上位红外传感器7传感检测到的距离值为限定范围内的有限值，下位红外传感器9检测到的距离为空(平行横向护栏13之间的空档处)，则该状态、该位置处的下位红外传感器9所传感检测的距离参数作为调节护栏定位机器人1行走偏离角度、距离的依据。
针对一些特殊或简单场景的桥梁桥墩检测，可采用简单的红外信号探测方式即可，具体如下：
环节一，护栏定位机器人的向桥梁桥墩处发射红外信号，当红外信号遇到桥墩后反射回来，被红外信号接收器接收到，此时将桥墩记为1号桥墩。
环节二，护栏定位机器人继续前进，红外信号接收器接收红外信号消失，直至行驶至下个桥墩，红外信号再次被接收到，此时将桥墩记为2号桥墩，如此往复。
环节三，记录的位置信息将存储至桥梁检测系统，并在观看桥梁检测视频时显示视频数据位于X号桥墩-X号桥墩之间。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.基于护栏机器人自动定位系统，包括探测装置部分和探测系统部分；探测装置部分包括平行分布的横向护栏(13)，以及与横向护栏(13)垂直设置的纵向桥墩(14)，护栏定位机器人(1)匀速行走在横向护栏(13)、纵向桥墩(14)的一侧，护栏定位机器人(1)上包括有主处理控制器(2)，其特征在于：
所述护栏定位机器人(1)上固定安装有红外探测安装机构(11)；
所述红外探测安装机构(11)上设有桥墩红外传感器(12)；
所述护栏定位机器人(1)上装设有一对位于红外探测安装机构(11)两侧的上位安装基板(6)，所述上位安装基板(6)上安装有上位红外传感器(7)；
所述护栏定位机器人(1)上装设有位于上位安装基板(6)下方的下位安装基板(8)，所述下位安装基板(8)上安装有下位红外传感器(9)；
所述护栏定位机器人(1)的上部固定安装有上侧动力装置(3)；
所述护栏定位机器人(1)的下部固定安装有下侧动力装置(4)；
探测系统部分：
环节一，主处理控制器(2)驱动两个下侧动力装置(4)同步化的对下位安装基板(8)上的下位红外传感器(9)的位置进行调节，直至两个下位红外传感器(9)同时传感检测为空状态为止；
环节二，满足环节一状态下，主处理控制器(2)驱动两个上侧动力装置(3)同步化的对上位安装基板(6)上的上位红外传感器(7)的位置进行调节，直至两个上位红外传感器(7)同时检测到参数范围内的数值状态为止；
环节三，根据环节二中两个上位红外传感器(7)各自所探测的实际距离参数，护栏定位机器人(1)驱动本身的角度偏转机构或行走机构进行平行化角度调节；
环节四，护栏定位机器人(1)上的桥墩红外传感器(12)对纵向桥墩(14)进行传感检测，根据实际传感检测的距离参数动态变化以及传感参数变化所对应的时间信号，分析判断当前位置是否属于纵向桥墩(14)；
环节五，对环节四中满足纵向桥墩(14)参数的桥墩信号进行次数累加，并将记录的位置信息将存储至桥梁检测系统；
设护栏定位机器人(1)行走的速度为V；
设纵向桥墩(14)的直径参数为2R；
设桥墩红外传感器(12)与纵向桥墩(14)最近点的距离为L；
则判定纵向桥墩(14)的参数依据为：桥墩红外传感器(12)传感检测到的距离参数变化为[L+R]→[L]→[L+R],且在该距离参数变化过程中的时间T应满足T＝2R/V。
2.根据权利要求1所述的基于护栏机器人自动定位系统，其特征在于：
所述护栏定位机器人(1)上开设有两组成对的纵向调节导槽(5)；
所述上位安装基板(6)、下位安装基板(8)的两侧都固定连接有配合安装在纵向调节导槽(5)上的调节支撑连杆(10)；
所述上侧动力装置(3)通过升降连接轴杆与上位安装基板(6)配合连接；
所述下侧动力装置(4)通过升降连接轴杆与下位安装基板(8)配合连接。
3.根据权利要求1所述的基于护栏机器人自动定位系统，其特征在于：
两个上位红外传感器(7)之间的间距距离大于纵向桥墩(14)的直径尺寸。
4.根据权利要求1所述的基于护栏机器人自动定位系统，其特征在于：
同侧的上位红外传感器(7)、下位红外传感器(9)同时检测到可检测范围内的距离参数时，判定为途经纵向桥墩(14)。
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