CN113386804B - 轨道交通基础设施动静一体化检测机器人及其作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了轨道交通基础设施动静一体化检测机器人及其作业方法，属于轨道交通检修技术领域，其通过将轨道交通的检测设备模块化设计，根据动态检测与静态检测的差异分别设置静检模块和动检模块；同时，针对检测模块设置有旋转舱，并针对旋转舱中检测模块的存取设置有了静检组件、动检组件，使得检测机器人可以准确完成对应基础设施的静态检测和动态检测。本发明的检测机器人，其结构简单，控制简便，不仅能实现检测模块的可靠存储、存取、定位和自检，还能准确完成轨道交通基础设施的动态检测和静态检测，实现基础设施的动静一体化检测，保证检测效率的同时提升了检测的精度，降低轨道交通基础设施检测的成本，具有较好的应用前景和推广价值。

Description

轨道交通基础设施动静一体化检测机器人及其作业方法

技术领域

本发明属于轨道交通检修技术领域，具体涉及轨道交通基础设施动静一体化检测机器人及其作业方法。

背景技术

随着我国经济的不断发展和基础建设的不断推进，轨道交通的建设规模逐年增加。在轨道交通系统中，钢轨、接触网、接触轨、轨枕、供变电设备、通信信号设备等基础设施作为列车运行的基础，对轨道交通的安全运营至关重要。因此，在轨道交通运营过程中需要定期对基础设施进行检修、维护，以保证轨道交通运营的安全性。

对于基础设施的养护维修，传统的做法大多是靠维修人员操作检修器具进行的，这种方式虽然在一定程度上满足检修的需求。但是，人工作业的方式存在运维成本高、质量参差不齐、作业效率低下、连续作业时间较短等不足，在我国轨道交通营运里程快速增长的当下，已经越来越难满足实际的作业需求。

另外，基础设施检测的方式通常分为动态检测和静态检测。其中，动态检测是检测工具在相对高速运动的情况下对基础设施主要状态进行检测的一种方式，此方式的检测效率高，但精度较低；静态检测是检测工具在相对低速运动甚至静止的情况下对基础设施的详细状态进行检测的一种方式，此方式检测精度高，但效率较低。

目前，基础设施的检测过程通常需要分别进行动态检测和静态检测，常见的动态检测作业一般是人工控制综合检测车、车载式线路检查仪等检测设备在运动的情况下对线路进行周期性检查，主要检测钢轨的局部平顺度、区段整体平顺度、轨向水平逆向不平顺、波磨、轨向不平顺等；而常见的静态检测作业主要是通过人工使用轨道测量仪、轨道检查仪等小型设备对重点区段进行加强检查，重点检测病害区段的钢轨平顺度、扣件的状态、零部件缺失、道岔的几何与运行状态、钢轨焊缝探伤等。

由于不同检测过程的检测原理不同，检测对象的分布也存在较大差异，导致不同检测设备之间的实际工作过程存在明显的差异，这也促使了现行的检测设备往往仅能搭载一种或者少数几种检测组件，设备的检测对象、检测形式、检测功能相对单一，这使得想要实现轨道交通基础设施的全方位检测需要大量的设备，导致设备的存储、运输、调度难度较大，检修的灵活性差，检测的成本高，无法充分兼顾检测的效率和精度，很难满足检修的实际需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了轨道交通基础设施动静一体化检测机器人及其作业方法，能准确实现轨道交通基础设施的动态检测和静态检测，实现轨道交通基础设施检测的动静一体化，提升基础设施检测的效率和质量。

为实现上述目的，本发明的一个方面，提供一种轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，包括车台和走行组件，还包括模块存储组件、静检组件、动检组件和变频驱动组件；

所述走行组件设置在所述车台的底部，其包括从动轮和与所述变频驱动组件匹配的变频驱动轮，所述变频驱动轮可在所述变频驱动组件的驱动下进行相应的走行运动；

所述模块存储组件包括至少一个旋转舱；所述旋转舱通过转动轴匹配在两相对设置的舱基座上，并可在所述转动轴的旋转带动下进行绕轴转动；且所述旋转舱沿环向分隔为多个舱扇单元，并在各所述舱扇单元的外周壁面上分别开设有舱室，且各所述舱室分别用于容置及固定检测模块；

所述检测模块包括动检模块和静检模块，分别用于轨道交通基础设施检测中的动态检测和静态检测；所述静检组件设置在所述车台上，其包括静检机械臂，所述静检机械臂用于实现所述静检模块在旋转舱中的存取，以及在静检状态下将静检模块带动到相应检测位置；所述动检组件包括换装机械臂和动检平台；所述换装机械臂设置在所述车台上，用于实现所述动检模块在旋转舱中的存取以及在动检平台上的装卸；所述动检平台包括旋转部和安装台，所述安装台用于动检模块的承载并固定所述动检模块，其底部固定在旋转部上，并可在该旋转部的驱动下实现位置切换，进而实现对应动检模块在安装位置与工作位置之间的切换。

作为本发明的进一步改进，还包括定位组件；所述定位组件对应所述旋转舱设置，用于实现所述旋转舱转动过程中对应舱扇单元的识别以及旋转舱转动到位后的锁定。

作为本发明的进一步改进，所述定位组件包括激光测距单元、图像识别单元和锁定单元；相应地，在各所述舱扇单元上分别设置有定位阶梯、信息码和锁定孔；

所述定位阶梯沿环向设置在所述舱扇单元的侧壁面上，其与所述激光测距单元匹配设置，使得所述激光测距单元可通过检测其与定位阶梯之间的距离来判断该舱扇单元是否转动到位；所述信息码设置在所述舱扇单元的侧壁面上，使得所述图像识别单元可通过识别各信息码来确定对应的舱扇单元；所述锁定单元与所述锁定孔匹配设置，并可在对应舱扇单元旋转到位后匹配该舱扇单元上的锁定孔，以将所述旋转舱锁定到位。

作为本发明的进一步改进，还包括存储室；

所述存储室设置在所述车台上，用于罩设所述旋转舱，实现所述检测模块与外界的隔离；所述静检机械臂和所述换装机械臂分别设置在存储室外，并对应各机械臂在该存储室上开设有取物口。

作为本发明的进一步改进，还包括视觉识别组件；所述视觉识别组件包括至少一个设置于所述存储室外周的视觉单元，用于识别检测对象和病害，并全程监控检测机器人的作业过程。

作为本发明的进一步改进，所述舱室的底部和所述安装台上分别设置有若干电磁基座，并在所述检测模块的一侧端面上设置有对应的磁铁盘，使得所述检测模块可在其磁铁盘匹配对应的电磁基座后固定在对应的位置。

作为本发明的进一步改进，所述舱室和/或所述安装台上设置有电气基座，并在所述检测模块上设置有电气接口，使得所述检测模块可在其电气接口与对应电气基座连通后连通相应的电气线路。

作为本发明的进一步改进，所述变频驱动组件包括变频电机和电池；所述变频电机与所述电池电性连接，并与所述变频驱动轮以传动机构连接，用于驱动变频驱动轮进行变频运动。

作为本发明的进一步改进，所述车台上还设置有通信定位部件和控制柜；

所述通信定位部件用于检测机器人作业位置的定位以及检测数据的传输；所述控制柜与各检测模块通信连接，用于发送控制指令到相应的检测模块并接收所述检测模块检测到的数据，以及根据检测到的数据制定相应的检测方案。

本发明的另一个方面，提供一种轨道交通基础设施动静一体化作业方法，其利用所述的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人来实现，其特征在于，包括如下步骤：

(1)控制检测机器人走行到指定区域，进行作业前准备工作；

(2)控制所述旋转舱旋转，使得所述旋转舱中的对应舱室旋转到取放位置，之后控制所述换装机械臂进行动检模块的取出作业；

(3)控制换装机械臂将其取出的动检模块置于动检平台上，并实现动检模块在动检平台上的固定；

(4)控制动检平台旋转运动，使得位于该动检平台上的动检模块处于相应的检测位置；

(5)控制所述变频驱动组件工作，使所述检测机器人处于相应的运动状态，且所述动检模块在该检测机器人检测过程中持续进行检测，并将检测结果反馈回控制柜；

(6)所述控制柜根据动态检测的数据分析、判断基础设施的状态，并制定检测与维修的策略；当检测出病害数据时，控制所述变频驱动组件切换工作状态，使检测机器人切换为静态检测，此时，控制所述旋转舱转动，并控制所述静检机械臂从旋转舱中取出对应的静检模块；

(7)控制所述静检机械臂运动，使得所述静检模块转换到病害区域的检测位置，进行病害区域的静态检测；

(8)静态检测完毕后，控制所述静检机械臂，将所述静检模块存入对应的舱室中；此后，控制所述变频驱动组件工作，检测机器人继续进行动态检测；

(9)动态检测结束后，控制所述换装机械臂，将所述动检模块存入对应的舱室中。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

(1)本发明的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，其通过将轨道交通的检测设备模块化设计，根据动态检测与静态检测的差异分别设置静检模块和动检模块；同时，针对检测模块设置有旋转舱，并针对旋转舱中检测模块的存取设置有了静检组件、动检组件，使得检测机器人可以准确完成对应基础设施的静态检测和动态检测，提升了检测作业调整、组合的灵活性和便捷性，实现了基础设施的动静一体化检测，降低了检测的成本，提高了检测的效率和精度；

(2)本发明的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，其通过针对旋转舱设置定位组件，利用激光测距单元与定位阶梯、图像识别单元与信息码、锁定单元与锁定孔的对应设置和匹配，使得旋转舱在旋转过程中可以实现快速识别和锁定，确保对应的舱扇单元可以旋转到正确的位置，保证检测模块存取的准确性，避免取放误差的出现；

(3)本发明的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，其通过舱室内电气基座和检测模块上电气接口的对应设置，使得检测模块存放于舱室后可实现电气基座与电气接口的连通，进而实现检测模块与自检电路的连通，实现检测模块的自检功能，为故障检测模块的快速、准确更换提供了保障，避免了故障检测模块的取用，提升了轨道交通检测的效率；

(4)本发明的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，其通过存储室的对应设置，使得旋转舱及旋转舱中的各检测模块可以有效容置于存储室中，实现了检测模块的可靠存放，保证了检测模块存储的稳定性；同时，利用存储室的设置，为视觉识别组件的设置提供了条件，使得动静一体化检测过程中的控制精度更高，并能实现整个检测过程的远程监控，进一步提升了动静一体化检测的效率和便捷性；

(5)本发明的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，其结构简单，设置简便，不仅能实现大量动检模块和静检模块的可靠存储、存取、定位和自检，还能在智能化夹取、更换检测模块以及智能化控制运行状态的基础上，完成轨道交通基础设施的动态检测和静态检测，实现基础设施的动静一体化检测，保证检测效率的同时提升检测的精度，降低轨道交通基础设施检测的成本，提升基础设施检测的效率，具有较好的应用前景和推广价值。

附图说明

图1是本发明实施例中检测机器人在作业准备阶段的结构示意图；

图2是本发明实施例中检测机器人在换装动态检测模块时的结构示意图；

图3是本发明实施例中检测机器人进行动态检测时的结构示意图；

图4是本发明实施例中检测机器人在换装静态检测模块时的结构示意图；

图5是本发明实施例中检测机器人进行静态检测时的结构示意图；

图6是本发明实施例中检测机器人的旋转舱结构示意图；

图7是本发明实施例中检测机器人的舱扇单元的结构示意图；

图8是本发明实施例中检测模块在舱室中存放形式示意图；

图9是本发明实施例中旋转舱与定位组件的安装形式示意图；

图10是本发明实施例中检测模块的结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

1、旋转舱；2、检测模块；3、存储室；4、定位组件；5、舱基座；6、转动轴；7、机械臂组件；8、走行组件；9、视觉识别组件；10、动检平台；11、变频驱动组件；12、控制柜；13、通信定位部件；14、车台。

101、舱扇单元；102、舱室；103、电磁基座；104、电气基座；105、信息码；106、锁定孔；107、定位阶梯；

201、磁铁盘；202、电气接口；203、夹持槽；

301、取物口；302、缓冲垫；

401、激光测距单元；402、图像识别单元；403、锁定单元；

701、静检机械臂；702、换装机械臂；

801、变频驱动轮；802、从动轮；

901、第一视觉单元；902、第二视觉单元；903、第三视觉单元；

1101、变频电机；1102、电池。

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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

请参阅图1～5，本发明优选实施例中的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人包括车台14和设置在车台14上的模块存储组件、静检组件、动检组件、视觉识别组件，以及设置在车台14底部的走行组件8和变频驱动组件11。

其中，模块存储组件用于存储动检过程与静检过程所需的各类检测模块2，即静检模块和动检模块；静检组件用于实现静检模块在模块存储组件中的存取，并完成相应的静检过程；动检组件用于实现动检模块在模块存储组件中的存取，并完成相应的动检过程；视觉识别组件用于实现各类检测对象、病害的识别，并对作业过程进行全程监控；走行组件8设置在车台14的底部，用于实现检测机器人的变频驱动；相应地，变频驱动组件11与走行组件8匹配设置，用于为不同走行状态下的检测机器人提供相应的动力。此外，还在车台14上对应设置有控制柜12和通信定位部件13，前者用于控制各组件工作并收集相应的检测数据，后者用于实现总控台与检测机器人的通信以及检测机器人的定位。

具体地，优选实施例中的模块存储组件包括至少一个呈圆柱形结构的旋转舱1，其外周环向上间隔开设有多个舱室102，每个舱室102中均可对应容置一个检测模块2。同时，在优选实施例中，针对各舱室102将旋转舱1分隔为多个扇状结构，得到多个舱扇单元101，如图1～5中所示。

在一个具体实施例中，各舱扇单元101等角度设置，即各舱室102等角度设置，使得相邻两检测模块2的取放仅需要转动旋转舱1相同的角度即可，如此可以进一步简化旋转舱1的控制过程。可以理解，在实际设置时，舱扇单元101的设置角度可以为30°、45°、60°或者其他任意角度；而且，显而易见地是，不同舱扇单元101的设置角度可以相同，也可以不同，这也可以根据检测模块2的尺寸进行对应设置，例如，在如图1中所示的优选实施例中，各舱扇单元101的设置角度相同，均为30°，在旋转舱1的外周环向上形成有12个舱室102。

进一步地，优选实施例中的旋转舱1通过转动轴6匹配在两相对设置的舱基座5上，如图6中所示，舱基座5的底部固定在车台14的顶面，顶部与转动轴6匹配。通过转动轴6的转动，可以带动旋转舱1转动，进而切换相应的舱扇单元101。同时，为了确保机械臂组件7中的机械臂可以准确对正相应的舱室102，对应旋转舱1还设置有定位组件4，以其实现对应舱扇单元101的识别、锁定，保证对应的机械臂每次均可以精确取放正确的检测模块2。

具体而言，在优选实施例中，定位组件4如图6、9中所示，其包括激光测距单元401、图像识别单元402和锁定单元403，各部件直接设置在舱基座5上或者通过支架连接在舱基座5上。相应地，在各舱扇单元101上分别对应上述部件设置有相应的结构，即对应激光测距单元401设置的定位阶梯107，对应图像识别单元402设置的信息码105，以及对应锁定单元403设置的锁定孔106。

其中，定位阶梯107的设置形式如图7中所示，其设置在舱扇单元101靠近定位组件4的一侧端面上，在优选实施例中，为了实现各定位阶梯107的设置，在舱扇单元101的该侧端面上开设有一定深度的扇形凹槽，该扇形凹槽贯穿舱扇单元101的两侧，并形成有平行于舱扇单元101外周环向的弧形壁面。相应地，各定位阶梯107分别沿径向设置，其一端固定在弧形壁面上，另一端指向旋转舱1的轴心。优选地，定位阶梯107的长度自舱扇单元101的中部向两侧依次降低，进而当激光测距单元401测得距离最小时，可以表明此时该舱扇单元101刚好转动到对应位置，此时，激光测距单元401的测头轴线刚好与长度最大的定位阶梯107的轴线重合，并平行于该舱扇单元101的中线。

进一步地，信息码105设置在舱扇单元101的一侧端面上，图像识别单元402可在对正信息码105后识别该信息码105，以此判断是否为正确的舱扇单元101，即通过图像识别单元402对信息码105的信息读取，来判断旋转舱1是否需要进行减速，一旦图像识别单元402检测到位，旋转舱1就开始减速，直至激光测距单元401检测到距离最小时停下旋转舱1。

显然，考虑到判定过程的先后顺序，优选实施例中的信息码105设置在定位阶梯107锁定位置的一侧，即处于舱扇单元101中线的一侧，使得图像识别单元402识别确定后，再旋转少量角度就能使得激光测距单元401与最长的阶梯对正，实现旋转舱1旋转到位状态的确定。在优选实施例中，信息码105中记载有该舱扇单元101的编号，以及存储于该舱扇单元101舱室102中检测模块2的相关信息，以确保检测模块2取放的准确性。

同时，优选实施例中的锁定单元403为伸缩锁定机构，其包括可以沿轴向往复伸缩的锁定销，锁定销的轴线优选平行于旋转舱1的轴线，即开设于舱扇单元101上的锁定孔106也以其轴线平行于旋转舱1的轴线。

通过上述设置，可以通过图像识别单元402识别该舱扇单元101的信息，明确该舱扇单元101是否为正确的舱扇单元101。若是，则可以控制旋转舱1减速，使得旋转舱1旋转到位后，激光测距单元401测得的距离最小，锁定单元403刚好与锁定孔106对正，此后，控制锁定单元403伸出，使得锁定销嵌入锁定孔106中，从而将该舱扇单元101锁定到位；若图像识别单元402识别出的信息与预期信息不对应，则旋转舱1持续旋转，直至旋转到正确的舱扇单元101为止。

在优选实施例中，定位阶梯107设置在扇形凹槽中，待各扇形凹槽分别开设后，相当于在旋转舱1的一侧端面上同轴开设有一个一定深度的圆形凹槽，之后再将该圆形凹槽按舱扇单元101的划分分隔为多个扇形凹槽。然而，在实际设置时，也可根据需要不开设上述凹槽，而是将定位阶梯107直接设置在旋转舱1的端面上，只要确保激光测距单元401的设置不影响旋转舱1的正常转动即可。

如图6中所示，优选实施例中的旋转舱1设置为同轴设置的两个，两旋转舱1可以共用一根转动轴6，也可通过两转动轴6分别进行固定。对于前者而言，两旋转舱1同步转动，对于后者而言，两旋转舱1可分别控制进行转动。显然，根据实际需要，旋转舱1还可以设置为更多的数量。

为了有效保护旋转舱1中的各检测模块2，优选实施例中的模块存储组件还包括存储室3，其罩设在旋转舱1的外周，确保检测模块2与外部环境隔绝，从而有效保证检测模块2存放的安全性和可靠性。相应地，对应的机械臂设置在存储室3外部，并对应机械臂组件在存储室3上开设有相应的取物口301，用于对应的机械臂的端部伸入存储室3中，进而完成相应检测模块2的存取过程。优选地，在取物口301的环向上设置有缓冲垫302，用以实现对应的机械臂或者检测模块2与取物口301之间的碰撞缓冲，保证检测模块2的取放安全。

在优选实施例中，机械臂组件7包括两个机械臂，即静检机械臂701和换装机械臂702，如图1中所示。其中，静检机械臂701设置在存储室3一侧的车台14上，用于夹取静检模块完成静态检测；相应地，换装机械臂702设置在存储室3另一侧的车台14上，用于取放动检模块完成动态检测。

可以理解，存储室3上分别对应两机械臂开设有取物口301，且两机械臂分别为多轴机械臂，优选可完成水平伸缩、横向移动、绕轴旋转等作业动作，能准确完成对应旋转舱1上检测模块2的存取工作以及相应的检测工作。

进一步地，优选实施例中的换装机械臂702设置在车台14的前端，并对应该换装机械臂702设置有动检平台10，如图1中所示。优选实施例中的动检平台10如图2中所示，其包括旋转部和安装台，由换装机械臂702从旋转舱1中夹取出来的检测模块2可以对应固定在动检平台10的安装台上，此后，安装台上的检测模块2可在旋转部的带动下旋转到如图3中所示的状态，对轨道交通对应状态进行检测。

相应地，静检机械臂701设置在车台14的后端，其底部固定在车台14上，可在夹持手夹持对应的静检模块后由图4中的状态切换为图5中的状态，使得检测模块2到达对应的检测位置，完成相应的检测工作。

进一步地，在优选实施例中，对应检测模块2在舱室102中设置有电磁基座103，如图8中所示；相应地，在检测模块2的一侧对应设置有磁铁盘201，如图10中所示。同时，在检测模块2背离磁铁盘201的另一侧端面上成对设置有夹持槽203，用于对应的机械臂端部的夹持。此外，在优选实施例中，在舱室102的底部还设置有电气基座104，并在检测模块2设置有磁铁盘201的一侧设置有电气接口202，使得检测模块2存放到位后，电气接口202可刚好与电气基座104匹配，进而将检测模块2接入检测线路中，以此实现该检测模块2的状态检测。

可以理解，在动检平台10的安装台上，也对应检测模块2设置有相应的电磁基座，使得检测模块2(动检模块)从旋转舱1中取出后，可对应放置在安装台上，使得安装台上的电磁基座与检测模块2上的磁铁盘201匹配，确保动检模块可以准确固定在安装台上。当然，根据实际检测的需要，也可以在安装台上对应电气接口202设置相应的电气基座，在此不再赘述。此外，动态检测和静态检测所获取的数据可以实时传输到控制柜12，并在控制柜12内进行检测数据的实时分析，在此基础上制定检测与维修策略，进而再指导进行相应的检测、维修过程。

如图1中所示，优选实施例中的检测机器人上还设置有视觉识别组件9，其包括设置在存储室3外周的多个视觉单元，例如，设置在存储室3前端顶部的第一视觉单元901、设置在存储室3顶部的第二视觉单元902，以及设置在存储室3后端顶部的第三视觉单元903。在优选实施例中，视觉单元为全方位摄像头，其设置在转塔上，可以进行全方位转动，识别检测对象和病害，并全程监控检测机器人的作业过程。

进一步地，优选实施例中的走行组件8和变频驱动组件11如图1～5中所示。其中，走行组件8包括设置在车台14前端底部的变频驱动轮801和设置在车台14后端底部的从动轮802，并使得从动轮802可在变频驱动轮801的带动下进行从动。相应地，变频驱动组件11包括变频电机1101和电池1102，电池1102与变频电机1101连通并为其提供动力，而变频电机1101的输出轴通过传动装置与变频驱动轮801匹配，使得变频电机1101可以为变频驱动轮801提供不同的变频动力，实现不同检测模式的切换。即在动态检测时根据检测作业的不同类型为机器人提供不同的高频动力，使机器人高速运动；在静态检测时根据检测作业的不同类型为机器人提供不同的低频动力，使机器人低速运动，或者切断动力使机器人保持静止状态。

作为本发明中的动静一体化检测机器人而言，其作业过程优选包括如下过程：

(1)检测机器人在变频驱动组件11和走行组件8的配合工作下运动到指定区域，进行作业前的准备，如图1中所示；此时，动检平台10处于初始位置，安装台朝上，各检测模块2准确容纳在旋转舱1中；

(2)控制旋转舱1进行对应的旋转过程，使得存储有相应动检模块的舱室102旋转到与对应取物口301对正的位置，进而控制换装机械臂702从旋转舱1中夹取出指定的检测模块2，将带动其匹配动检平台10，可靠安装在动检平台10上，如图2中所示；

(3)控制动检平台10旋转至车台14以下，使得动检模块到达对应的检测位置，进而控制变频电机1101输出相应的高频动力，驱动检测机器人高速运动，进行动态检测，如图3中所示；

(4)控制柜12实时处理动态检测获取的数据，分析判断基础设施的状态，并制定检测与维修策略；

(5)当机器人动态检测过程中检测出病害数据时，控制变频电机1101输出低频动力，驱动检测机器人低速运动，或直接停止运动，将检测机器人切换为静态检测状态

(6)控制旋转舱1转动，将指定的检测模块2(静检模块)转动至对应的存取位置，使得静检机械臂701可以从旋转舱1中夹住并取出上述静检模块，如图4中所示；

(7)控制变频电机1101输出低频动力，驱动机器人低速运动，或者保持静止状态；同时，控制携带有静检模块的静检机械臂701旋转，使得静检模块切换为静态检测的状态，对病害区域进行静态检测，如图5中所示；

(8)在静态检测过程中控制柜12实时处理静态检测获取的数据，分析判断基础设施的状态，并制定检测与维修策略；同时，可控制静检机械臂701换装不同的检测模块2进行多种作业；

(9)静态检测完毕后，控制静检机械臂701将检测模块2存放至旋转舱1的对应舱室102中；

(10)控制变频电机1101再次输出高频动力，驱动检测机器人高速运动，继续进行动态检测。同时，当检测的基础设施对象变化或检测的参数有变化时，可控制换装机械臂702为动检平台10换装不同的检测模块，实施不同的动态检测作业。

本发明中的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，其结构简单，设置简便，不仅能实现大量动检模块和静检模块的可靠存储、存取、定位和自检，还能在智能化夹取、更换检测模块以及智能化控制运行状态的基础上，完成轨道交通基础设施的动态检测和静态检测，实现动静检测一体化，保证检测效率的同时提升检测的精度，降低轨道交通基础设施检测的成本，提升基础设施检测的效率，具有较好的应用前景和推广价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，包括车台和走行组件，其特征在于，还包括模块存储组件、静检组件、动检组件和变频驱动组件；

所述走行组件设置在所述车台的底部，其包括从动轮和与所述变频驱动组件匹配的变频驱动轮，所述变频驱动轮可在所述变频驱动组件的驱动下进行相应的走行运动；

所述模块存储组件包括至少一个旋转舱；所述旋转舱通过转动轴匹配在两相对设置的舱基座上，并可在所述转动轴的旋转带动下进行绕轴转动；且所述旋转舱沿环向分隔为多个舱扇单元，并在各所述舱扇单元的外周壁面上分别开设有舱室，且各所述舱室分别用于容置及固定检测模块；

所述检测模块包括动检模块和静检模块，分别用于轨道交通基础设施检测中的动态检测和静态检测；所述静检组件设置在所述车台上，其包括静检机械臂，所述静检机械臂用于实现所述静检模块在旋转舱中的存取，以及在静检状态下将静检模块带动到相应检测位置；所述动检组件包括换装机械臂和动检平台；所述换装机械臂设置在所述车台上，用于实现所述动检模块在旋转舱中的存取以及在动检平台上的装卸；所述动检平台包括旋转部和安装台，所述安装台用于动检模块的承载并固定所述动检模块，其底部固定在旋转部上，并可在该旋转部的驱动下实现位置切换，进而实现对应动检模块在安装位置与工作位置之间的切换。

2.根据权利要求1所述的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，其中，还包括定位组件；所述定位组件对应所述旋转舱设置，用于实现所述旋转舱转动过程中对应舱扇单元的识别以及旋转舱转动到位后的锁定。

3.根据权利要求2所述的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，其中，所述定位组件包括激光测距单元、图像识别单元和锁定单元；相应地，在各所述舱扇单元上分别设置有定位阶梯、信息码和锁定孔；

所述定位阶梯沿环向设置在所述舱扇单元的侧壁面上，其与所述激光测距单元匹配设置，使得所述激光测距单元可通过检测其与定位阶梯之间的距离来判断该舱扇单元是否转动到位；所述信息码设置在所述舱扇单元的侧壁面上，使得所述图像识别单元可通过识别各信息码来确定对应的舱扇单元；所述锁定单元与所述锁定孔匹配设置，并可在对应舱扇单元旋转到位后匹配该舱扇单元上的锁定孔，以将所述旋转舱锁定到位。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，其中，还包括存储室；

所述存储室设置在所述车台上，用于罩设所述旋转舱，实现所述检测模块与外界的隔离；所述静检机械臂和所述换装机械臂分别设置在存储室外，并对应各机械臂在该存储室上开设有取物口。

5.根据权利要求4所述的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，其中，还包括视觉识别组件；所述视觉识别组件包括至少一个设置于所述存储室外周的视觉单元，用于识别检测对象和病害，并全程监控检测机器人的作业过程。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，其中，所述舱室的底部和所述安装台上分别设置有若干电磁基座，并在所述检测模块的一侧端面上设置有对应的磁铁盘，使得所述检测模块可在其磁铁盘匹配对应的电磁基座后固定在对应的位置。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，其中，所述舱室和/或所述安装台上设置有电气基座，并在所述检测模块上设置有电气接口，使得所述检测模块可在其电气接口与对应电气基座连通后连通相应的电气线路。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，其中，所述变频驱动组件包括变频电机和电池；所述变频电机与所述电池电性连接，并与所述变频驱动轮以传动机构连接，用于驱动变频驱动轮进行变频运动。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人，其中，所述车台上还设置有通信定位部件和控制柜；

所述通信定位部件用于检测机器人作业位置的定位以及检测数据的传输；所述控制柜与各检测模块通信连接，用于发送控制指令到相应的检测模块并接收所述检测模块检测到的数据，以及根据检测到的数据制定相应的检测方案。

10.一种轨道交通基础设施动静一体化作业方法，其利用权利要求9所述的轨道交通基础设施动静一体化检测机器人来实现，其特征在于，包括如下步骤：

(1)控制检测机器人走行到指定区域，进行作业前准备工作；

(2)控制所述旋转舱旋转，使得所述旋转舱中的对应舱室旋转到取放位置，之后控制所述换装机械臂进行动检模块的取出作业；

(3)控制换装机械臂将其取出的动检模块置于动检平台上，并实现动检模块在动检平台上的固定；

(4)控制动检平台旋转运动，使得位于该动检平台上的动检模块处于相应的检测位置；

(5)控制所述变频驱动组件工作，使所述检测机器人处于相应的运动状态，且所述动检模块在该检测机器人检测过程中持续进行检测，并将检测结果反馈回控制柜；

(6)所述控制柜根据动态检测的数据分析、判断基础设施的状态，并制定检测与维修的策略；当检测出病害数据时，控制所述变频驱动组件切换工作状态，使检测机器人切换为静态检测，此时，控制所述旋转舱转动，并控制所述静检机械臂从旋转舱中取出对应的静检模块；

(7)控制所述静检机械臂运动，使得所述静检模块转换到病害区域的检测位置，进行病害区域的静态检测；

(8)静态检测完毕后，控制所述静检机械臂，将所述静检模块存入对应的舱室中；此后，控制所述变频驱动组件工作，检测机器人继续进行动态检测；

(9)动态检测结束后，控制所述换装机械臂，将所述动检模块存入对应的舱室中。

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