CN113334406B - 一种轨道交通车辆侧边巡检机器人系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通车辆侧边巡检机器人系统及检测方法，其属于机器人技术领域，包括：移动巡检机器人，包括移动底盘，移动底盘上安装有车载计算平台、巡检机械臂、图像采集模块、声音采集模块、通讯模块、巡检定位模块和障碍物检测模块；巡检数据分析与管理平台，与车载计算平台通讯连接，巡检数据分析与管理平台能够通过通讯模块对移动巡检机器人和巡检机械臂下发任务指令以使得图像采集模块和所述声音采集模块进行信息采集，且图像采集模块和声音采集模块采集到的信息能够发送至巡检数据分析与管理平台，巡检数据分析与管理平台能够生成巡检报告；手持移动终端，与巡检数据分析与管理平台通讯连接。本发明提高了检修安全性和检修效率。

Description

一种轨道交通车辆侧边巡检机器人系统及检测方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种轨道交通车辆侧边巡检机器人系统及检测方法。

背景技术

随着交通运输的日益发达，轨道交通车辆的数量也越来越庞大，所需要的检修任务也越来越多。

现有技术中，对动车组列车检修时一般采用人工目视的传统检修方法来对动车组列车的技术状态和部分技术性能开展例行检查和检测。

采用人工检修的方式，日常检修作业周期频繁，工作效率低，工作强度大，且检修任务多在夜间开展，存在一定的安全隐患。且采用人工检修的方式，检修结果受检修人员的经验水平影响较大，导致检测结果的可靠性存在不足。

因此，亟需一种轨道交通车辆侧边巡检机器人系统及检测方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道交通车辆侧边巡检机器人系统及检测方法，其能够实现对车辆的智能化快速检测，解决传统检修依赖检修人员经验的技术问题，降低了劳动强度和检修成本，提高了检修安全性和检修效率。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种轨道交通车辆侧边巡检机器人系统，包括：

移动巡检机器人，包括移动底盘，所述移动底盘上安装有车载计算平台、巡检机械臂、图像采集模块、声音采集模块、通讯模块、巡检定位模块和障碍物检测模块，所述巡检定位模块用于巡检定位，所述障碍物检测模块用于障碍物检测，所述巡检机械臂的末端安装有所述图像采集模块和所述声音采集模块，所述图像采集模块用于采集轨道交通车辆的侧面图像信息，所述声音采集模块用于采集所述采集轨道交通车辆的侧面声音信息；

巡检数据分析与管理平台，与所述车载计算平台通讯连接，所述巡检数据分析与管理平台能够通过所述通讯模块对所述移动巡检机器人和所述巡检机械臂下发任务指令，以使得所述图像采集模块和所述声音采集模块进行信息采集，且所述图像采集模块和所述声音采集模块采集到的信息能够通过所述通讯模块发送至所述巡检数据分析与管理平台，所述巡检数据分析与管理平台能够对接收到的信息进行分析处理并生成巡检报告；

手持移动终端，与所述巡检数据分析与管理平台通讯连接，用于对所述巡检报告进行确认和处理。

作为轨道交通车辆侧边巡检机器人系统的一种优选方案，所述移动巡检机器人包括移动底盘运动控制模块、巡检工位定位模块和工位巡检点管理模块，所述移动底盘运动控制模块包括环境感知传感器，所述环境感知传感器能够对所述移动巡检机器人的巡检路径进行跟踪。

作为轨道交通车辆侧边巡检机器人系统的一种优选方案，所述图像采集模块包括第一图像采集模块，所述第一图像采集模块包括第一线阵相机、第一面阵相机、第一3D相机和第一红外相机，所述第一图像采集模块设于所述移动巡检机器人上，用于采集所述轨道交通车辆的侧面选定部位的图像。

作为轨道交通车辆侧边巡检机器人系统的一种优选方案，所述图像采集模块还包括第二图像采集模块，所述第二图像采集模块包括第二线阵相机、第二面阵相机、第二3D相机和第二红外相机，所述第二图像采集模块设于所述巡检机械臂的末端，用于采集转向架的图像。

作为轨道交通车辆侧边巡检机器人系统的一种优选方案，所述第一图像采集模块与所述第二图像采集模块均与所述通讯模块通讯连接，所述通讯模块能够将所述侧面选定部位的图像和所述转向架的图像上传至所述巡检数据分析与管理平台。

作为轨道交通车辆侧边巡检机器人系统的一种优选方案，所述通讯模块通过WiFi、LiFi、4G或者5G通信技术将所述图像采集模块和所述声音采集模块采集到的信息发送至所述巡检数据分析与管理平台，所述巡检数据分析与管理平台能够根据设定识别算法与标准模板进行对比分析，生成所述巡检报告。

一种轨道交通车辆侧边的检测方法，使用上述的轨道交通车辆侧边巡检机器人系统对轨道交通车辆的侧边进行巡检，包括以下步骤：

S1、移动巡检机器人接收到检测指令，并根据待检测列车的信息自动调用相应车型的作业方案；

S2、所述移动巡检机器人采集地面黄线信息和/或轨道立柱图像行进至轨道交通车辆的车头位置后继续行进，在所述移动巡检机器人自所述轨道交通车辆的车头位置运动至所述轨道交通车辆的车尾位置的过程中，所述图像采集模块采集轨道交通车辆的侧面图像信息并将所述侧面图像信息上传至所述巡检数据分析与管理平台，所述声音采集模块采集所述采集轨道交通车辆的侧面声音信息并将所述侧面声音信息上传至所述巡检数据分析与管理平台；

S3、所述移动巡检机器人运行至所述轨道交通车辆的车尾位置后停止，控制所述移动巡检机器人自所述轨道交通车辆的车尾位置向所述轨道交通车辆的车头位置运动，且在运动过程中巡检机械臂依次采集所述轨道交通车辆的转向架侧边图像，所述图像采集模块在采集每一所述转向架侧边图像前需要对转向架进行轮对检测对位，并将所述转向架侧边图像上传至所述巡检数据分析与管理平台；

S4、所述巡检数据分析与管理平台对所述侧面图像信息、所述侧面声音信息和所述转向架侧边图像进行分析，生成巡检报告；

S5、所述巡检数据分析与管理平台将所述巡检报告发送至所述手持移动终端。

作为轨道交通车辆侧边的检测方法的一种优选方案，所述移动巡检机器人上设有激光传感器，在所述步骤S2中，所述移动巡检机器人通过所述激光传感器定位所述轨道交通车辆的车头位置。

作为轨道交通车辆侧边的检测方法的一种优选方案，在所述步骤S2中，计算所述地面黄线位置和/或所述轨道立柱位置与所述移动巡检机器人的运动方向的偏差并进行PI控制。

作为轨道交通车辆侧边的检测方法的一种优选方案，

所述图像采集模块包括第一图像采集模块和第二图像采集模块，所述移动巡检机器人行进时实时判断所述移动巡检机器人是否到达巡检工位，判断所述移动巡检机器人是否到达巡检工位的步骤包括：

S10、所述第一图像采集模块检测到所述轨道交通车辆的车轮时，控制所述移动巡检机器人减速至设定运动速度，随后控制所述移动巡检机器人以所述设定运动速度继续运动；

S20、所述第二图像采集模块识别所述轨道交通车辆的车轮并计算车轮中心位置，当所述第二图像采集模块的图像垂直中心线与车轮中心线的距离在第一设定误差范围内时，此时所述移动巡检机器人到达所述巡检工位，控制所述移动巡检机器人停止运动；

S30、判断所述第二图像采集模块采集的图像与模板图像之间的偏差是否在第二设定误差范围内，所述第二设定误差范围在所述第一设定误差范围内；

如果是，则直接控制所述巡检机械臂按照规划运动轨迹到达巡检点；如果否，则给所述巡检机械臂的规划运动轨迹增加修正量，控制所述巡检机械臂到达巡检点，使得所述第二图像采集模块采集的巡检点图像与目标图像之间的偏差在第三设定误差范围内。

本发明的有益效果：

本发明提出的轨道交通车辆侧边巡检机器人系统，轨道交通车辆侧边巡检机器人系统在工作时，巡检数据分析与管理平台通过通讯模块对移动巡检机器人和巡检机械臂下发任务指令，移动巡检机器人沿巡检路线行走，且在行走过程中图像采集模块和声音采集模块进行信息采集并将采集到的信息通过通讯模块发送至巡检数据分析与管理平台，巡检数据分析与管理平台对接收到的信息进行分析处理并生成巡检报告，随后巡检数据分析与管理平台将巡检报告发送至手持移动终端，操作人员通过操作移动终端对巡检报告进行确认和处理。

由轨道交通车辆侧边巡检机器人系统代替人工巡检，安全性和可靠性均提高。

本发明提出的轨道交通车辆侧边的检测方法，采用上述的轨道交通车辆侧边巡检机器人系统代替人工巡检，安全性和可靠性均提高。移动巡检机器人通过巡线的方式行进，无需在巡检长度铺设辅助标记或者增设辅助设施，较好地适应了轨道交通车辆检修的工作特点，降低巡检工作成本，便于实施该轨道交通车辆侧边的检测方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的轨道交通车辆侧边巡检机器人系统的组成示意图；

图2是本发明实施例提供的移动巡检机器人的组成示意图；

图3是本发明实施例提供的巡检数据分析与管理平台的组成示意图；

图4是本发明实施例提供的轨道交通车辆侧边的检测方法的流程图。

图中：

10、移动巡检机器人；11、车载计算平台；12、巡检机械臂；13、图像采集模块；14、声音采集模块；15、通讯模块；16、移动底盘；17、巡检定位模块；18、障碍物检测模块；

20、巡检数据分析与管理平台；21、巡检数据分析与缺陷检测模块；22、巡检任务跟踪管理模块；

30、手持移动终端。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1-图3，本实施例提供一种轨道交通车辆侧边巡检机器人系统，用于解决现有技术中轨道交通车辆日常检修作业周期频繁而导致的工作量大、检修效率低、安全性和可靠性不高的技术问题。该轨道交通车辆侧边巡检机器人系统能够代替人工作业，实现对轨道交通车辆侧边的自动巡检，降低检修人员的工作强度，提高检修速度和检修质量。

具体地，本实施例中，轨道交通车辆侧边巡检机器人系统包括车载计算平台11、巡检数据分析与管理平台20和手持移动终端30。

其中，车载计算平台11包括移动底盘16，移动底盘16上安装有车载计算平台11、巡检机械臂12、图像采集模块13、声音采集模块14、通讯模块15、巡检定位模块17和障碍物检测模块18，巡检定位模块17用于巡检定位，障碍物检测模块18用于障碍物检测，巡检机械臂12的末端安装有图像采集模块13和声音采集模块14，图像采集模块13用于采集轨道交通车辆的侧面图像信息，声音采集模块14用于采集轨道交通车辆的侧面声音信息。

具体地，图像采集模块13用于采集轨道交通车辆的侧面关键部位的图像信息，声音采集模块14用于采集轨道交通车辆的侧面关键部位的声音信息。其中，轨道交通车辆的侧面关键部位可以根据需要进行设置，例如可以为转向架。

可选地，移动巡检机器人10可采用移动小车，巡检机械臂12安装于移动巡检机器人10的移动底盘16上，移动巡检机器人10的移动底盘16上安装有图像采集模块13和声音采集模块14。

巡检数据分析与管理平台20与车载计算平台11通讯连接，巡检数据分析与管理平台20能够通过通讯模块15对移动巡检机器人10和巡检机械臂12下发任务指令以使得图像采集模块13和声音采集模块14进行信息采集，且图像采集模块13和声音采集模块14采集到的信息能够通过通讯模块15发送至巡检数据分析与管理平台20，巡检数据分析与管理平台20能够对接收到的信息进行分析处理并生成巡检报告。

手持移动终端30与巡检数据分析与管理平台20通讯连接，用于对巡检报告进行确认和处理。

本实施例提供的轨道交通车辆侧边巡检机器人系统在工作时，巡检数据分析与管理平台20通过通讯模块15对移动巡检机器人10和巡检机械臂12下发任务指令，移动巡检机器人10沿巡检路线行走，且在行走过程中图像采集模块13和声音采集模块14进行信息采集并将采集到的信息通过通讯模块15发送至巡检数据分析与管理平台20，巡检数据分析与管理平台20对接收到的信息进行分析处理并生成巡检报告，随后巡检数据分析与管理平台20将巡检报告发送至手持移动终端30，操作人员通过操作移动终端30对巡检报告进行确认和处理。

由轨道交通车辆侧边巡检机器人系统代替人工巡检，安全性和可靠性均提高。

具体地，本实施例中，巡检数据分析与管理平台20包括巡检数据分析与缺陷检测模块21和巡检任务跟踪管理模块22。其中，图像采集模块13和声音采集模块14采集到的信息能够通过通讯模块15发送至巡检数据分析与缺陷检测模块21，由巡检数据分析与缺陷检测模块21对采集到的信息进行处理并生成巡检报告，巡检数据分析与缺陷检测模块21能够将生成的巡检报告发送给手持移动终端30。巡检任务跟踪管理模块22用于进行任务管理和对移动巡检机器人10的任务进度进行跟踪。

具体地，本实施例中，移动巡检机器人10包括移动底盘运动控制模块、巡检工位定位模块和工位巡检点管理模块，移动底盘运动控制模块包括环境感知传感器，环境感知传感器能够对移动巡检机器人10的巡检路径进行跟踪。

具体地，工位巡检点管理模块包含巡检工位位置表和巡检点位置表，巡检工位位置表与巡检工位定位模块的定位结果比对，保证巡检工位定位准确。巡检点位置表与巡检工位定位模块的定位结果比对，保证巡检点定位准确。

巡检工位是移动巡检机器人10执行检测任务的位置，例如可以为车轮。

在移动巡检机器人10巡检前预先设置移动巡检机器人10的巡检工位位置表。

在移动巡检机器人10巡检前预先设置移动巡检机器人10的巡检点位置表。

可选地，本实施例中，待检测的轨道交通车辆可以为地铁、轻轨或者动车等轨道交通车辆。轨道交通车辆包括多个车厢，每一车厢上安装有两个车厢转向架，每一车厢转向架有四个车轮，即有两个轮对，车轮分别位于车厢两侧。

巡检工位位置表由轨道交通车辆车型所对应的各节车厢和转向架结构和参数获得。

由已知的各节车厢的结构参数确定巡检工位位置表，车厢结构参数包括转向架中心点与车厢两侧之间的距离、两个转向架中心点之间的距离、同一转向架两个轮对的中心点之间的距离以及各车厢的长度。计算每个巡检工位相对于车头的距离，生成巡检工位位置表，并确定车尾的终点位置。

通过轨道交通车辆车型所对应的车厢结构参数，获得巡检工位位置表和车尾终点位置，可以针对不同的轨道交通车辆车型，自适应地调节巡检工位，提高移动巡检机器人10巡检的灵活性。

进一步地，图像采集模块13包括第一图像采集模块，第一图像采集模块包括第一线阵相机、第一面阵相机、第一3D相机和第一红外相机，第一图像采集模块设于移动巡检机器人10上，用于采集轨道交通车辆的侧面选定部位的图像。具体地，该侧面选定部位即为侧面关键部位。

进一步地，图像采集模块13还包括第二图像采集模块，第二图像采集模块包括第二线阵相机、第二面阵相机、第二3D相机和第二红外相机，第二图像采集模块设于巡检机械臂12的末端，用于采集转向架的图像。

具体地，第一图像采集模块与第二图像采集模块均与通讯模块15通讯连接，通讯模块15能够将侧面选定部位的图像和转向架的图像上传至巡检数据分析与管理平台20，检数据分析与管理平台20能够进行精确的目标识别与缺陷检测。

当巡检数据分析与管理平台20接收到侧面选定部位的图像和转向架的图像后对接收到的图像进行信息处理并生成巡检报告。

可选地，本实施例中，通讯模块15通过WiFi、LiFi、4G或者5G通信技术将图像采集模块13和声音采集模块14采集到的信息发送至巡检数据分析与管理平台20，巡检数据分析与管理平台20能够根据设定识别算法与标准模板进行对比分析，生成所述巡检报告。巡检报告生成后巡检数据分析与管理平台20将巡检报告发送至手持移动终端30，检修人员通过操作手持移动终端30对巡检报告进行人工复核确认。

进一步优选地，可在移动巡检机器人10上设置升降平台，将巡检机械臂12设于升降平台上，升降平台能够带动巡检机械臂12在三维空间内转动，进一步扩大该轨道交通车辆侧边巡检机器人系统的巡检范围。

本实施例中，以轨道交通车辆侧边巡检机器人系统代替传统的人工巡检，使工作人员不用工作在恶劣的检修环境下，提高了检修效率和智能化程度。

当轨道交通车辆侧边巡检机器人系统在工作时，以移动巡检机器人10实现巡检定位和障碍物检测，以图像采集模块13和声音采集模块14实现信息采集，通过巡检数据分析与管理平台20实现任务管理和采集信息处理。

相比于现有技术中的人眼检修方法，节约了人力资源，提高了检修质量，更改更加有效地查找安全隐患。同时通过将巡检报告发送给手持移动终端30，检修人员根据巡检报告，通过人工复核确认的方式，相比于传统的仅采用人工巡视的检修方法，可以保证检查和维修工作合力有序进行，既保证轨道交通车辆侧边巡检机器人系统能够稳定高效地查找出车体侧边隐患，保证巡检质量，又保证查找出隐患后人工复核确认维修，避免检修过程中对目标的误判，保证巡检结果的精准性。

巡检数据分析与管理平台20能够通过通讯模块15对移动巡检机器人10和巡检机械臂12下发任务指令，以使得图像采集模块13和声音采集模块14进行信息采集，且图像采集模块13和声音采集模块14采集到的信息能够通过通讯模块15发送至巡检数据分析与管理平台20，巡检数据分析与管理平台20能够对接收到的信息进行分析处理并生成巡检报告。即本实施例中，巡检数据分析与管理平台20不仅能够实现巡检任务管理，还能进行图像分析和目标缺陷检测，使得巡检数据分析与管理平台20作为轨道交通车辆侧边巡检机器人系统的管理中心枢纽。

巡检数据分析与管理平台20生成的巡检报告能够发送至手持移动终端30，通过人工复核确认，提高轨道交通车辆检查作业的自动化和智能化水平，具有良好的扩展性和交互性。

参见图4，本实施例还提供一种轨道交通车辆侧边的检测方法，使用上述的轨道交通车辆侧边巡检机器人系统对轨道交通车辆的侧边进行巡检，轨道交通车辆侧边巡检机器人系统的图像采集模块13包括第一图像采集模块和第二图像采集模块。

轨道交通车辆侧边的检测方法包括以下步骤：

S1、移动巡检机器人10接收到检测指令，并根据待检测列车的信息自动调用相应车型的作业方案；

具体地，在步骤S1中，由检修人员核准待检测列车的车型、车组号、列位等信息，移动巡检机器人10接收到检测任务后，自动调用此车型的作业方案并开始检测作业。

S2、移动巡检机器人10采集地面黄线信息和/或轨道立柱图像行进至轨道交通车辆的车头位置后继续行进，在移动巡检机器人10自轨道交通车辆的车头位置运动至轨道交通车辆的车尾位置的过程中，图像采集模块13采集轨道交通车辆的侧面图像信息并将侧面图像信息上传至巡检数据分析与管理平台20，声音采集模块14采集轨道交通车辆的侧面声音信息并将侧面声音信息上传至巡检数据分析与管理平台20；

可选地，移动巡检机器人10上设有激光传感器，在步骤S2中，移动巡检机器人10通过激光传感器以水平测距的方式定位轨道交通车辆的车头位置；通过车身侧面的视觉特征以及里程计算信息，定位到车厢具体位置与巡检工位。

在步骤S2中，由第一图像采集模块采集轨道交通车辆的侧面图像信息并将侧面图像信息上传至巡检数据分析与管理平台20。当第一图像采集模块检测到轨道交通车辆的车轮时，控制移动巡检机器人10减速，使得移动巡检机器人10以低速继续运动。

具体地，在步骤S2中，在移动巡检机器人10的运行过程中，计算地面黄线位置和/或轨道立柱位置与移动巡检机器人10的运动方向的偏差并进行PI控制。

S3、移动巡检机器人10运行至轨道交通车辆的车尾位置后停止，控制移动巡检机器人10自轨道交通车辆的车尾位置向轨道交通车辆的车头位置运动，且在运动过程中巡检机械臂12依次采集轨道交通车辆的转向架侧边图像，图像采集模块13在采集每一所述转向架侧边图像前需要对转向架进行轮对检测对位，并将转向架侧边图像上传至巡检数据分析与管理平台20；

具体地，在步骤S3中，移动巡检机器人10运动至与转向架的轮对的中心对齐后停止，待采集完该转向架的转向架侧边图像后移动巡检机器人10继续运行。

具体地，步骤S3中，巡检机械臂12采集轨道交通车辆的转向架侧边图像时，巡检机械臂12按照预定的位姿运动，由第二图像采集模块依次采集转向架的各个关键位置的图像。同时，巡检机械臂12上安装有力传感器，在巡检机械臂12的运动过程中，基于巡检机械臂12的力传感器对工作空间范围内的障碍物进行碰撞检测，当巡检机械臂12与被检测设备发生碰撞时，巡检机械臂12停止运动。

S4、巡检数据分析与管理平台20对侧面图像信息、侧面声音信息和转向架侧边图像进行分析，生成巡检报告；

具体地，在步骤S4中，巡检数据分析与管理平台20根据特定缺陷检测算法检测关键部位并进行缺陷分析，生成巡检报告。

S5、巡检数据分析与管理平台20将巡检报告发送至手持移动终端30；

具体地，在步骤S5中，检修人员手持手持移动终端30，并在手持移动终端30上对巡检报告进行人工复核确认。

进一步地，本实施例中，移动巡检机器人10行进时实时判断移动巡检机器人10是否到达巡检工位，判断移动巡检机器人10是否到达巡检工位的步骤包括：

S10、第一图像采集模块检测到轨道交通车辆的车轮时，控制移动巡检机器人10减速至设定运动速度，随后控制移动巡检机器人10以设定运动速度继续运动；

S20、第二图像采集模块识别轨道交通车辆的车轮并计算车轮中心位置，当第二图像采集模块的图像垂直中心线与车轮中心线的距离在第一设定误差范围内时，此时移动巡检机器人10到达巡检工位，控制移动巡检机器人10停止运动；

S30、判断第二图像采集模块采集的图像与模板图像之间的偏差是否在第二设定误差范围内，第二设定误差范围在第一设定误差范围内；

如果是，则直接控制巡检机械臂12按照规划运动轨迹到达巡检点；如果否，则给巡检机械臂12的规划运动轨迹增加修正量，控制巡检机械臂12到达巡检点，使得第二图像采集模块采集的巡检点图像与目标图像之间的偏差在第三设定误差范围内。

即步骤S30中，当第二图像采集模块采集的巡检点图像与目标图像之间的偏差在第三设定误差范围内，此时巡检机械臂12到达巡检点，其采集到的信息为有效信息。

具体地，在步骤S20中，在控制移动巡检机器人10停止运动时由于移动巡检机器人10具有惯性，可能会导致移动巡检机器人10与巡检工位之间存在误差，进而导致巡检机械臂12与巡检点之间存在误差。由于巡检机械臂12的重量远小于移动巡检机器人10的重量，所以控制巡检机械臂12运动易于实现精确调节，通过控制巡检机械臂12运动，将移动巡检机器人10的误差补偿在巡检机械臂12上，使得巡检机械臂12到达巡检点。当然，也可能移动巡检机器人10停止在巡检工位，由于巡检机械臂12本身的姿态问题而导致巡检机械臂12与巡检点之间存在误差，此时控制巡检机械臂12运动即可消除该误差。因此，需要通过步骤S30进行误差消除。

具体地，巡检数据分析与管理平台20内存储有各个巡检工位的模板图像和各个巡检点的目标图像。

本实施例提供的轨道交通车辆侧边的检测方法中，移动巡检机器人10通过巡线的方式行进，使用激光传感器以水平测距的方式定位任务初始位置，通过侧面的轮对视觉特征以及里程计算信息，定位到车厢具体位置与巡检任务关键位置。因此，无需在巡检场地铺设辅助标记或增设辅助设施，较好地适应了轨道交通车辆检修的工作特点，有效降低成本，便于实施。

进一步地，为了避免巡检作业中障碍物进入到工作距离以内，在移动巡检机器人10的底盘的前部和尾部安装了激光雷达，根据刹车距离划定安全区域，根据进入到工作距离以内的障碍物距离信息，发出声光报警信息并减速停机。同时，基于巡检机械臂12的力传感器对工作空间范围内的障碍物进行实时检测，保证被检测设备的安全。

移动巡检机器人10定位到转向架轮对时精确停止，巡检机械臂12进行轨迹复现，按照预定的位姿，依次采集转向架各个关键位置的图像，使得图像采集模块13能够精确采集图像信息，为图像分析缺陷检测工作提供精准信息来源。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种轨道交通车辆侧边巡检机器人系统，其特征在于，包括：

移动巡检机器人(10)，包括移动底盘(16)，所述移动底盘(16)上安装有车载计算平台(11)、巡检机械臂(12)、图像采集模块(13)、声音采集模块(14)、通讯模块(15)、巡检定位模块(17)和障碍物检测模块(18)，所述巡检定位模块(17)用于巡检定位，所述障碍物检测模块(18)用于障碍物检测，所述巡检机械臂(12)的末端安装有所述图像采集模块(13)和所述声音采集模块(14)，所述图像采集模块(13)用于采集轨道交通车辆的侧面图像信息，所述声音采集模块(14)用于采集所述采集轨道交通车辆的侧面声音信息；

巡检数据分析与管理平台(20)，与所述车载计算平台(11)通讯连接，所述巡检数据分析与管理平台(20)能够通过所述通讯模块(15)对所述移动巡检机器人(10)和所述巡检机械臂(12)下发任务指令，以使得所述图像采集模块(13)和所述声音采集模块(14)进行信息采集，且所述图像采集模块(13)和所述声音采集模块(14)采集到的信息能够通过所述通讯模块(15)发送至所述巡检数据分析与管理平台(20)，所述巡检数据分析与管理平台(20)能够对接收到的信息进行分析处理并生成巡检报告；

手持移动终端(30)，与所述巡检数据分析与管理平台(20)通讯连接，用于对所述巡检报告进行确认和处理。

2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆侧边巡检机器人系统，其特征在于，所述移动巡检机器人(10)包括移动底盘运动控制模块、巡检工位定位模块和工位巡检点管理模块，所述移动底盘运动控制模块包括环境感知传感器，所述环境感知传感器能够对所述移动巡检机器人(10)的巡检路径进行跟踪。

3.根据权利要求1所述的轨道交通车辆侧边巡检机器人系统，其特征在于，所述图像采集模块(13)包括第一图像采集模块，所述第一图像采集模块包括第一线阵相机、第一面阵相机、第一3D相机和第一红外相机，所述第一图像采集模块设于所述移动巡检机器人(10)上，用于采集所述轨道交通车辆的侧面选定部位的图像。

4.根据权利要求3所述的轨道交通车辆侧边巡检机器人系统，其特征在于，所述图像采集模块(13)还包括第二图像采集模块，所述第二图像采集模块包括第二线阵相机、第二面阵相机、第二3D相机和第二红外相机，所述第二图像采集模块设于所述巡检机械臂(12)的末端，用于采集转向架的图像。

5.根据权利要求4所述的轨道交通车辆侧边巡检机器人系统，其特征在于，所述第一图像采集模块与所述第二图像采集模块均与所述通讯模块(15)通讯连接，所述通讯模块(15)能够将所述侧面选定部位的图像和所述转向架的图像上传至所述巡检数据分析与管理平台(20)。

6.根据权利要求1所述的轨道交通车辆侧边巡检机器人系统，其特征在于，所述通讯模块(15)通过WiFi、LiFi、4G或者5G通信技术将所述图像采集模块(13)和所述声音采集模块(14)采集到的信息发送至所述巡检数据分析与管理平台(20)，所述巡检数据分析与管理平台(20)能够根据设定识别算法与标准模板进行对比分析，生成所述巡检报告。

7.一种轨道交通车辆侧边的检测方法，其特征在于，使用如权利要求1-6任一项所述的轨道交通车辆侧边巡检机器人系统对轨道交通车辆的侧边进行巡检，包括以下步骤：

S1、移动巡检机器人(10)接收到检测指令，并根据待检测列车的信息自动调用相应车型的作业方案；

S2、所述移动巡检机器人(10)采集地面黄线信息和/或轨道立柱图像行进至轨道交通车辆的车头位置后继续行进，在所述移动巡检机器人(10)自所述轨道交通车辆的车头位置运动至所述轨道交通车辆的车尾位置的过程中，所述图像采集模块(13)采集轨道交通车辆的侧面图像信息并将所述侧面图像信息上传至所述巡检数据分析与管理平台(20)，所述声音采集模块(14)采集所述轨道交通车辆的侧面声音信息并将所述侧面声音信息上传至所述巡检数据分析与管理平台(20)；

S3、所述移动巡检机器人(10)运行至所述轨道交通车辆的车尾位置后停止，控制所述移动巡检机器人(10)自所述轨道交通车辆的车尾位置向所述轨道交通车辆的车头位置运动，且在运动过程中巡检机械臂(12)依次采集所述轨道交通车辆的转向架侧边图像，所述图像采集模块(13)在采集每一所述转向架侧边图像前需要对转向架进行轮对检测对位，并将所述转向架侧边图像上传至所述巡检数据分析与管理平台(20)；

S4、所述巡检数据分析与管理平台(20)对所述侧面图像信息、所述侧面声音信息和所述转向架侧边图像进行分析，生成巡检报告；

S5、所述巡检数据分析与管理平台(20)将所述巡检报告发送至所述手持移动终端(30)。

8.根据权利要求7所述的轨道交通车辆侧边的检测方法，其特征在于，所述移动巡检机器人(10)上设有激光传感器，在所述步骤S2中，所述移动巡检机器人(10)通过所述激光传感器定位所述轨道交通车辆的车头位置。

9.根据权利要求7所述的轨道交通车辆侧边的检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，计算所述地面黄线位置和/或所述轨道立柱位置与所述移动巡检机器人(10)的运动方向的偏差并进行PI控制。

10.根据权利要求7所述的轨道交通车辆侧边的检测方法，其特征在于，所述图像采集模块(13)包括第一图像采集模块和第二图像采集模块，所述移动巡检机器人(10)行进时实时判断所述移动巡检机器人(10)是否到达巡检工位，判断所述移动巡检机器人(10)是否到达巡检工位的步骤包括：

S10、所述第一图像采集模块检测到所述轨道交通车辆的车轮时，控制所述移动巡检机器人(10)减速至设定运动速度，随后控制所述移动巡检机器人(10)以所述设定运动速度继续运动；

S20、所述第二图像采集模块识别所述轨道交通车辆的车轮并计算车轮中心位置，当所述第二图像采集模块的图像垂直中心线与车轮中心线的距离在第一设定误差范围内时，此时所述移动巡检机器人(10)到达所述巡检工位，控制所述移动巡检机器人(10)停止运动；

S30、判断所述第二图像采集模块采集的图像与模板图像之间的偏差是否在第二设定误差范围内，所述第二设定误差范围在所述第一设定误差范围内；

如果是，则直接控制所述巡检机械臂(12)按照规划运动轨迹到达巡检点；如果否，则给所述巡检机械臂(12)的规划运动轨迹增加修正量，控制所述巡检机械臂(12)到达巡检点，使得所述第二图像采集模块采集的巡检点图像与目标图像之间的偏差在第三设定误差范围内。