CN113450475A - 一种巡检机器人系统及轨道交通车辆底部检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巡检机器人系统及轨道交通车辆底部检测方法，其属于机器人技术领域，巡检机器人系统包括：巡检行走机器人，包括轨道式导引车辆，轨道式导引车辆上安装有车载计算平台、巡检机械臂、图像信息采集模块、声音信息采集模块、通讯模块、巡检定位模块和障碍物探测模块；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对巡检行走机器人和巡检机械臂下发任务指令，图像信息采集模块和声音信息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；便携式移动终端，用于对巡检报告进行确认和处理。本发明提高了检修安全性和检修效率。

Description

一种巡检机器人系统及轨道交通车辆底部检测方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种巡检机器人系统及轨道交通车辆底部检测方法。

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，对地铁、轻轨、机车或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，亟需一种巡检机器人系统及轨道交通车辆底部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巡检机器人系统及轨道交通车辆底部检测方法，其能够实现对车辆底部的智能化快速检测，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：

一种巡检机器人系统，包括：

巡检行走机器人，包括轨道式导引车辆，所述轨道式导引车辆上安装有车载计算平台、巡检机械臂、图像信息采集模块、声音信息采集模块、通讯模块、巡检定位模块和障碍物探测模块，所述巡检定位模块用于巡检定位，所述障碍物探测模块用于探测障碍物，所述图像信息采集模块和所述声音信息采集模块均安装于所述巡检机械臂的末端，所述图像信息采集模块用于采集轨道交通车辆的底部图像信息，所述声音信息采集模块用于采集所述轨道交通车辆的底部声音信息；

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巡检行走机器人和所述巡检机械臂下发任务指令，以使得所述图像信息采集模块和所述声音信息采集模块进行信息采集，所述图像信息采集模块和所述声音信息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；

便携式移动终端，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。

作为巡检机器人系统的一种优选方案，所述巡检行走机器人包括RGV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RGV运动控制模块包括里程计传感器，所述里程计传感器能够对所述巡检行走机器人的巡检路径进行跟踪。

作为巡检机器人系统的一种优选方案，所述巡检工位定位模块包括红外激光测距传感器和所述图像信息采集模块；

所述红外激光测距传感器用于定位所述轨道交通车辆的巡检工位。

所述图像信息采集模块能够定位巡检工位，所述图像信息采集模块包括第一图像信息采集模块和第二图像信息采集模块；

所述第一图像信息采集模块设于所述轨道式导引车辆上，用于采集转向架的图像，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；

所述第二图像信息采集模块设于所述巡检机械臂的末端，用于采集所述轨道交通车辆的转向架底部选定部位的图像，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。

作为巡检机器人系统的一种优选方案，所述第一图像信息采集模块和所述第二图像信息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转向架底部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。

作为巡检机器人系统的一种优选方案，所述巡检机器人系统还包括升降模块，所述升降模块设于所述巡检行走机器人上，所述巡检机械臂设于所述升降模块上，所述升降模块能够带动所述巡检机械臂在三维空间内运动。

作为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信息采集模块和所述声音信息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。

一种轨道交通车辆底部检测方法，使用上述的巡检机器人系统对轨道交通车辆的底部进行巡检，包括以下步骤：

S1、巡检行走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、所述巡检行走机器人按照巡检路径行至轨道交通车辆的车头位置后采用连续运动模式继续行进，在所述巡检行走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，所述图像信息采集模块采集轨道交通车辆的底部图像信息并将所述底部图像信息上传至所述巡检数据分析与管理平台，所述声音信息采集模块采集所述轨道交通车辆的底部声音信息并将所述底部声音信息上传至所述巡检数据分析与管理平台；

S3、所述巡检行走机器人运行至所述轨道交通车辆的车尾位置后停止，控制所述巡检行走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底部图像，所述图像信息采集模块在采集每一所述转向架底部图像前需要对转向架进行轮对和轮轴检测对位，并将所述转向架底部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底部图像信息、所述底部声音信息和所述转向架底部图像进行分析，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便携式移动终端。

作为轨道交通车辆底部检测方法的一种优选方案，所述巡检行走机器人上设有红外激光测距传感器，在所述步骤S2中，所述巡检行走机器人通过所述红外激光测距传感器定位所述轨道交通车辆的车头位置；

所述红外激光测距传感器还能够实时判断所述轨道交通车辆是否到达巡检工位。

作为轨道交通车辆底部检测方法的一种优选方案，

在所述步骤S3中，控制所述巡检行走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过程中，所述巡检行走机器人为断续运动模式，所述断续运动模式包括：

检测到轮对轮轴时所述巡检行走机器人停止运动，所述图像信息采集模块和所述声音信息采集模块进行信息采集并将采集到的轮对轮轴信息发送至巡检数据分析与管理平台，信息采集结束后所述巡检数据分析与管理平台对接收的所述轮对轮轴信息进行算法分析且所述巡检数据分析与管理平台能够在下一次轮对轮轴检测开始前完成所述算法分析；

所述巡检行走机器人在所述断续运动模式中，所述巡检数据分析与管理平台能够对所述连续运动模式中采集到的所述底部图像信息和所述底部声音信息进行同步分析。

作为轨道交通车辆底部检测方法的一种优选方案，所述红外激光测距传感器包括轮对红外测距传感器和轮轴红外测距传感器，所述轮对红外测距传感器包括第一轮对红外测距传感器和第二轮对红外测距传感器；

所述图像信息采集模块包括第一图像信息采集模块和第二图像信息采集模块，所述第一图像信息采集模块设于所述巡检行走机器人上，所述第二图像信息采集模块设于所述巡检机械臂的末端；

所述巡检机器人系统还包括升降模块，所述升降模块设于所述巡检行走机器人上，所述巡检机械臂设于所述升降模块上，所述升降模块能够带动所述巡检机械臂在三维空间内运动；

所述巡检行走机器人按照所述巡检路径行走时实时判断所述巡检行走机器人是否到达所述巡检工位，判断所述巡检行走机器人是否到达所述巡检工位的步骤包括：

S10、所述第一轮对红外测距传感器检测到所述轨道交通车辆的轮对的轮盘时，控制所述巡检行走机器人减速至设定运动速度，随后控制所述巡检行走机器人以所述设定运动速度继续运动；

S20、所述第二轮对红外测距传感器检测到所述轨道交通车辆的轮盘和轮轴时，所述轮轴红外测距传感器检测轮轴中心线和/或边缘线，所述图像信息采集模块的第一图像信息采集模块采集轮轴中心线和/或边缘线，当所述第一图像信息采集模块的图像中心点与所述轮轴中心线的距离在第一设定误差范围内时，此时所述巡检行走机器人到达所述巡检工位，控制所述巡检行走机器人停止运动；

S30、判断所述图像信息采集模块的第一图像信息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，则给所述升降模块增加第一修正量，或者给所述巡检机械臂的规划运动轨迹增加第二修正量，控制所述巡检机械臂到达巡检点，使得所述第二图像信息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巡检行走机器人和巡检机械臂下发任务指令，巡检行走机器人沿巡检路径行走，且在巡检行走机器人的行走过程中，图像信息采集模块和声音信息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便携式移动终端，操作人员通过操作便携式移动终端对巡检报告进行确认和处理。

通过巡检机器人系统代替人工对轨道交通车辆的底部进行巡检，操作安全性和结果可靠性均提高。

本发明提出的轨道交通车辆底部检测方法采用上述的巡检机器人系统对轨道交通车辆的底部进行巡检，安全性和可靠性均提高。巡检行走机器人沿着巡检路径行进，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底部的检测方法。

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巡检行走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底部检测方法的流程图。

图中：

10、巡检行走机器人；11、车载计算平台；12、巡检机械臂；13、图像信息采集模块；14、声音信息采集模块；15、通讯模块；16、轨道式导引车辆；17、巡检定位模块；18、障碍物探测模块；

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、便携式移动终端。

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，本实施例提供一种巡检机器人系统，其能够对轨道交通车辆的底部进行自动巡检，以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。

该巡检机器人系统能够代替人工作业，实现对轨道交通车辆底部的自动巡检，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，巡检机器人系统包括巡检行走机器人10、巡检数据分析与管理平台20和便携式移动终端30。

其中，巡检行走机器人10包括轨道式导引车辆16，轨道式导引车辆16上安装有车载计算平台11、巡检机械臂12、图像信息采集模块13、声音信息采集模块14、通讯模块15、巡检定位模块17和障碍物探测模块18，巡检定位模块17用于巡检定位，障碍物探测模块18用于探测障碍物，图像信息采集模块13和声音信息采集模块14均安装于巡检机械臂12的末端，图像信息采集模块13用于采集轨道交通车辆的底部图像信息，声音信息采集模块14用于采集轨道交通车辆的底部声音信息。

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

可选地，巡检行走机器人10可采用有轨小车，巡检机械臂12安装于巡检行走机器人10的轨道式导引车辆16上，轨道式导引车辆16上安装有图像信息采集模块13和声音信息采集模块14。具体地，轨道式导引车辆16上安装有两个巡检机械臂12，以便能够对轮对的两个轮盘分别进行检测。

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对巡检行走机器人10和巡检机械臂12下发任务指令，以使得图像信息采集模块13和声音信息采集模块14进行信息采集，图像信息采集模块13和声音信息采集模块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。

便携式移动终端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对巡检行走机器人10和巡检机械臂12下发任务指令，巡检行走机器人10沿巡检路径行走，且在巡检行走机器人10的行走过程中，图像信息采集模块13和声音信息采集模块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将巡检报告发送至便携式移动终端30，操作人员通过操作便携式移动终端30对巡检报告进行确认和处理。

通过巡检机器人系统代替人工对轨道交通车辆的底部进行巡检，操作安全性和结果可靠性均提高。

可选地，便携式移动终端30可以为手持式移动终端。

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。图像信息采集模块13和声音信息采集模块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便携式移动终端30，巡检任务跟踪管理模块22用于进行任务管理和对巡检行走机器人10的任务进度进行跟踪。

具体地，巡检行走机器人10包括RGV运动控制模块、巡检工位定位模块和工位巡检点管理模块，RGV运动控制模块包括里程计传感器，里程计传感器能够对巡检行走机器人10的巡检路径进行跟踪。

巡检行走机器人10为RGV(Rail Guided Vehicle，有轨制导车辆)小车，RGV又称为有轨穿梭小车，小车通道的长度可以根据需要进行设置。

进一步地，巡检工位定位模块包括红外激光测距传感器和图像信息采集模块13，红外激光测距传感器用于定位轨道交通车辆的巡检工位。

进一步地，图像信息采集模块13能够定位巡检工位和采集转向架的图像，图像信息采集模块13包括第一图像信息采集模块和第二图像信息采集模块。

第一图像信息采集模块设于轨道式导引车辆16上，用于采集转向架的图像，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。

第二图像信息采集模块设于巡检机械臂12的末端，用于采集轨道交通车辆的转向架底部选定部位的图像，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。

具体地，第一图像信息采集模块和第二图像信息采集模块均与通讯模块15通讯连接，通讯模块15能够将转向架底部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，巡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接收到底部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。

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，保证巡检点的定位准确。

具体地，巡检工位是巡检机器人系统执行检测任务的位置，例如可以为车轮。

在巡检行走机器人10巡检前预先设置巡检行走机器人10的巡检工位位置表。

在巡检行走机器人10巡检前预先设置巡检行走机器人10的巡检点位置表。具体地，每一巡检工位处设置有若干个巡检点。

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、机车或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，提高巡检行走机器人10巡检的灵活性。

进一步地，轨道式导引车辆16包括红外激光测距传感器，红外激光测距传感器包括轮对红外测距传感器和轮轴红外测距传感器。其中，轮对红外测距传感器包括第一红外激光测距传感器和第二红外激光测距传感器，用于定位到轨道交通车辆的巡检工位。

进一步地，巡检机器人系统还包括升降模块，升降模块设于巡检行走机器人10上，巡检机械臂12设于升降模块上，升降模块能够带动巡检机械臂12在三维空间内运动。。

具体地，升降模块设于轨道式导引车辆16上。

通过设置升降模块带动巡检机械臂12在三维空间内运动，进而带动图像信息采集模块13和声音信息采集模块14在三维空间内运动，使得巡检机械臂12能够在不同的作业区域进行巡检作业，扩大巡检范围。

可选地，可在巡检行走机器人10上设置一台或者两台巡检机械臂12。

优选地，巡检机械臂12采用六关节或者七关节或者七关节以上的冗余关节结构，配合升降模块使得图像信息采集模块13和声音信息采集模块14能够伸进转向架内部进行巡检。

具体地，障碍物探测模块18包括低位检测雷达和高位检测雷达，通线阵激光雷达、面阵激光雷达、超声波雷达检测巡检机器人运动方向的不同高度是否有障碍物。

可选地，本实施例中，通讯模块15通过WiFi、LiFi、4G或者5G通信技术将图像信息采集模块13和声音信息采集模块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将巡检报告发送至便携式移动终端30，检修人员通过操作便携式移动终端30对巡检报告进行人工复核确认。

本实施例中，以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。

当巡检机器人系统在工作时，通过巡检行走机器人10实现巡检定位和障碍物检测，通过图像信息采集模块13和声音信息采集模块14实现轨道交通车辆的底部信息采集，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，更加有效地查找安全隐患。同时通过将巡检报告发送给便携式移动终端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，既能够保证巡检机器人系统稳定高效地查找出车体底部隐患，保证巡检质量，又能够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对巡检行走机器人10和巡检机械臂12下发任务指令，以使得图像信息采集模块13和声音信息采集模块14进行信息采集，且图像信息采集模块13和声音信息采集模块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作为轨道交通车辆底部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便携式移动终端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底部检测方法，使用上述的巡检机器人系统对轨道交通车辆的底部进行巡检。

轨道交通车辆底部检测方法包括以下步骤：

S1、巡检行走机器人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，巡检行走机器人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、巡检行走机器人10按照巡检路径行至轨道交通车辆的车头位置后采用连续运动模式继续行进，在巡检行走机器人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，图像信息采集模块13采集轨道交通车辆的底部图像信息并将底部图像信息上传至巡检数据分析与管理平台20，声音信息采集模块14采集轨道交通车辆的底部声音信息并将底部声音信息上传至巡检数据分析与管理平台20；

可选地，巡检行走机器人10上设有红外激光测距传感器，在步骤S2中，巡检行走机器人10通过红外激光测距传感器定位轨道交通车辆的车头位置。通过车身底部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，由第一图像信息采集模块采集轨道交通车辆的底部图像信息并将底部图像信息上传至巡检数据分析与管理平台20。当第一红外激光测距传感器检测到轨道接通车辆的轮对时，控制巡检行走机器人10减速，使得巡检行走机器人10以低速继续运动。

S3、巡检行走机器人10运行至轨道交通车辆的车尾位置后停止，控制巡检行走机器人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底部图像，图像信息采集模块13在采集每一转向架底部图像前需要对转向架进行轮对和轮轴检测对位，并将转向架底部图像上传至巡检数据分析与管理平台20；

具体地，巡检机械臂12的检测任务包括多个三维检测点，巡检机械臂12根据三维检测点的内容，依次运动至各个三维检测点，在设定的机械臂位姿下，对轨道交通车辆进行检测。

具体地，红外激光测距传感器能够实时判断轨道交通车辆是否到达巡检工位。

具体地，步骤S3中，轮对和轮轴检测对位包括：第一红外激光测距传感器检测到轨道交通车辆的轮对时，控制巡检行走机器人10减速至设定运动速度，随后控制巡检行走机器人10以设定运动速度继续运动。图像信息采集模块13能够识别轨道交通车辆的轮轴并计算轮轴中心线和/或边缘线，当图像信息采集模块13的图像中心点与轮轴中心线和/或边缘线重合时，配合第二红外激光测距传感器和轮轴红外测距传感器确定此时巡检行走机器人10是否到达巡检工位，若巡检行走机器人10到达巡检工位，控制巡检行走机器人10停止运动。

具体地，在步骤S3中，巡检机械臂12采集轨道交通车辆的转向架底部图像时，巡检机械臂12按照预定的位姿运动，由图像信息采集模块13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。

具体地，步骤S3中，障碍物探测模块18包括力传感器，由障碍物探测模块18工作空间范围内的障碍物进行碰撞检测。

进一步地，在步骤S3中，控制巡检行走机器人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过程中，巡检行走机器人10为断续运动模式，断续运动模式包括：

检测到轮对轮轴时巡检行走机器人10停止运动，图像信息采集模块13和声音信息采集模块14进行信息采集并将采集到的轮对轮轴信息发送至巡检数据分析与管理平台20，信息采集结束后巡检数据分析与管理平台20对接收的轮对轮轴信息进行算法分析且巡检数据分析与管理平台20能够在下一次轮对轮轴检测开始前完成算法分析，如此设置，能够提高巡检效率；

巡检行走机器人10在断续运动模式中，巡检数据分析与管理平台20能够对连续运动模式中采集到的底部图像信息和底部声音信息进行同步分析，如此设置，能够提高巡检效率。

S4、巡检数据分析与管理平台20对底部图像信息、底部声音信息和转向架底部图像进行分析，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；且步骤S4能够进一步验证步骤S3中的分析结果。

S5、巡检数据分析与管理平台20将巡检报告发送至便携式移动终端30。

具体地，在步骤S5中，检修人员手持便携式移动终端30，并在便携式移动终端30上对巡检报告进行人工复核确认。

具体地，本实施例中，红外激光测距传感器包括轮对红外测距传感器和轮轴红外测距传感器，轮对红外测距传感器包括第一轮对红外测距传感器和第二轮对红外测距传感器。

图像信息采集模块13包括第一图像信息采集模块和第二图像信息采集模块，第一图像信息采集模块设于巡检行走机器人10上，第二图像信息采集模块设于巡检机械臂12的末端。

巡检机器人系统还包括升降模块，升降模块设于巡检行走机器人10上，巡检机械臂12设于升降模块上，升降模块能够带动巡检机械臂12在三维空间内运动。

巡检行走机器人10按照巡检路径行走时实时判断巡检行走机器人10是否到达巡检工位，判断巡检行走机器人10是否到达巡检工位的步骤包括：

S10、第一轮对红外测距传感器检测到轨道交通车辆的轮对的轮盘时，控制巡检行走机器人10减速至设定运动速度，随后控制巡检行走机器人10以设定运动速度继续运动；

具体地，一个轮对包括一个轮轴，该轮轴的两端分别设置有一个轮盘。

S20、第二轮对红外测距传感器检测到轨道交通车辆的轮盘和轮轴时，轮轴红外测距传感器检测轮轴中心线和/或边缘线，图像信息采集模块13的第一图像信息采集模块采集轮轴中心线和/或边缘线，当第一图像信息采集模块的图像中心点与轮轴中心线的距离在第一设定误差范围内时，此时巡检行走机器人10到达巡检工位，控制巡检行走机器人10停止运动；

S30、判断图像信息采集模块13的第一图像信息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，则给升降模块增加第一修正量，或者给巡检机械臂12的规划运动轨迹增加第二修正量，控制巡检机械臂12到达巡检点，使得第二图像信息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，当第二图像信息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。

由于在步骤S20中，控制巡检行走机器人10停止运动时巡检行走机器人10本身具有惯性，其有可能与巡检工位之间存在偏差，该偏差有可能会导致巡检机械臂12与巡检点之间存在误差，因此，需要判断巡检机械臂12是否到达巡检点。

同时，即使巡检行走机器人10准确停止在巡检工位，有可能由于巡检机械臂12本身的姿态问题，导致巡检机械臂12与巡检点之间存在误差。因此，需要通过步骤S30进一步消除误差。

当图像信息采集模块13的第二图像信息采集模块采集的图像与模板图像之间的偏差不在第二设定误差范围内，说明此时巡检机械臂12与巡检点之间存在误差。若该误差是由于控制巡检行走机器人10停止运动时巡检行走机器人10本身具有惯性而导致巡检行走机器人10与巡检工位之间产生偏差，则通过控制升降模块运动或巡检机械臂12运动，使得巡检行走机器人10的偏差能够补偿至升降模块运动或巡检机械臂12上，最终使得巡检机械臂12到达巡检点。且由于巡检行走机器人10的重量较大，将巡检行走机器人10的偏差补偿至升降模块运动或巡检机械臂12上，调节更为准确。若该误差由于巡检机械臂12本身的姿态问题而导致，则通过控制升降模块运动或巡检机械臂12运动也能够消除该误差，保证第二图像信息采集模块采集信息的准确性。

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底部检测方法中，巡检行走机器人10沿着巡检路径行进，使用红外激光测距传感器以垂直测距的方式定位任务初始位置，通过底部的轮轴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，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，为了避免作业中障碍物进入到工作距离以内，在巡检行走机器人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。

巡检行走机器人10行走到转向架轮轴时精确停止，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，使得图像信息采集模块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)

1.一种巡检机器人系统，其特征在于，包括：

巡检行走机器人(10)，包括轨道式导引车辆(16)，所述轨道式导引车辆(16)上安装有车载计算平台(11)、巡检机械臂(12)、图像信息采集模块(13)、声音信息采集模块(14)、通讯模块(15)、巡检定位模块(17)和障碍物探测模块(18)，所述巡检定位模块(17)用于巡检定位，所述障碍物探测模块(18)用于探测障碍物，所述图像信息采集模块(13)和所述声音信息采集模块(14)均安装于所述巡检机械臂(12)的末端，所述图像信息采集模块(13)用于采集轨道交通车辆的底部图像信息，所述声音信息采集模块(14)用于采集所述轨道交通车辆的底部声音信息；

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)对所述巡检行走机器人(10)和所述巡检机械臂(12)下发任务指令，以使得所述图像信息采集模块(13)和所述声音信息采集模块(14)进行信息采集，所述图像信息采集模块(13)和所述声音信息采集模块(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；

便携式移动终端(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所述的巡检机器人系统，其特征在于，所述巡检行走机器人(10)包括RGV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RGV运动控制模块包括里程计传感器，所述里程计传感器能够对所述巡检行走机器人(10)的巡检路径进行跟踪。

3.根据权利要求2所述的巡检机器人系统，其特征在于，所述巡检工位定位模块包括红外激光测距传感器和所述图像信息采集模块(13)；

所述红外激光测距传感器用于定位所述轨道交通车辆的巡检工位；

所述图像信息采集模块(13)能够定位巡检工位，所述图像信息采集模块(13)包括第一图像信息采集模块和第二图像信息采集模块；

所述第一图像信息采集模块设于所述轨道式导引车辆(16)上，用于采集转向架的图像，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；

所述第二图像信息采集模块设于所述巡检机械臂(12)的末端，用于采集所述轨道交通车辆的转向架底部选定部位的图像，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。

4.根据权利要求3所述的巡检机器人系统，其特征在于，所述第一图像信息采集模块和所述第二图像信息采集模块均与所述通讯模块(15)通讯连接，所述通讯模块(15)能够将所述转向架底部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)。

5.根据权利要求1所述的巡检机器人系统，其特征在于，所述巡检机器人系统还包括升降模块，所述升降模块设于所述巡检行走机器人(10)上，所述巡检机械臂(12)设于所述升降模块上，所述升降模块能够带动所述巡检机械臂(12)在三维空间内运动。

6.根据权利要求1所述的巡检机器人系统，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信息采集模块(13)和所述声音信息采集模块(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底部检测方法，其特征在于，使用如权利要求1-6任一项所述的巡检机器人系统对轨道交通车辆的底部进行巡检，包括以下步骤：

S1、巡检行走机器人(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、所述巡检行走机器人(10)按照巡检路径行至轨道交通车辆的车头位置后采用连续运动模式继续行进，在所述巡检行走机器人(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，所述图像信息采集模块(13)采集轨道交通车辆的底部图像信息并将所述底部图像信息上传至所述巡检数据分析与管理平台(20)，所述声音信息采集模块(14)采集所述轨道交通车辆的底部声音信息并将所述底部声音信息上传至所述巡检数据分析与管理平台(20)；

S3、所述巡检行走机器人(10)运行至所述轨道交通车辆的车尾位置后停止，控制所述巡检行走机器人(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底部图像，所述图像信息采集模块(13)在采集每一所述转向架底部图像前需要对转向架进行轮对和轮轴检测对位，并将所述转向架底部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)对所述底部图像信息、所述底部声音信息和所述转向架底部图像进行分析，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便携式移动终端(30)。

8.根据权利要求7所述的轨道交通车辆底部检测方法，其特征在于，所述巡检行走机器人(10)上设有红外激光测距传感器，在所述步骤S2中，所述巡检行走机器人(10)通过所述红外激光测距传感器定位所述轨道交通车辆的车头位置；

所述红外激光测距传感器还能够实时判断所述轨道交通车辆是否到达巡检工位。

9.根据权利要求8所述的轨道交通车辆底部检测方法，其特征在于，在所述步骤S3中，控制所述巡检行走机器人(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过程中，所述巡检行走机器人(10)为断续运动模式，所述断续运动模式包括：

检测到轮对轮轴时所述巡检行走机器人(10)停止运动，所述图像信息采集模块(13)和所述声音信息采集模块(14)进行信息采集并将采集到的轮对轮轴信息发送至巡检数据分析与管理平台(20)，信息采集结束后所述巡检数据分析与管理平台(20)对接收的所述轮对轮轴信息进行算法分析且所述巡检数据分析与管理平台(20)能够在下一次轮对轮轴检测开始前完成所述算法分析；

所述巡检行走机器人(10)在所述断续运动模式中，所述巡检数据分析与管理平台(20)能够对所述连续运动模式中采集到的所述底部图像信息和所述底部声音信息进行同步分析。

10.根据权利要求9所述的轨道交通车辆底部检测方法，其特征在于，所述红外激光测距传感器包括轮对红外测距传感器和轮轴红外测距传感器，所述轮对红外测距传感器包括第一轮对红外测距传感器和第二轮对红外测距传感器；

所述图像信息采集模块(13)包括第一图像信息采集模块和第二图像信息采集模块，所述第一图像信息采集模块设于所述巡检行走机器人(10)上，所述第二图像信息采集模块设于所述巡检机械臂(12)的末端；

所述巡检机器人系统还包括升降模块，所述升降模块设于所述巡检行走机器人(10)上，所述巡检机械臂(12)设于所述升降模块上，所述升降模块能够带动所述巡检机械臂(12)在三维空间内运动；

所述巡检行走机器人(10)按照所述巡检路径行走时实时判断所述巡检行走机器人(10)是否到达所述巡检工位，判断所述巡检行走机器人(10)是否到达所述巡检工位的步骤包括：

S10、所述第一轮对红外测距传感器检测到所述轨道交通车辆的轮对的轮盘时，控制所述巡检行走机器人(10)减速至设定运动速度，随后控制所述巡检行走机器人(10)以所述设定运动速度继续运动；

S20、所述第二轮对红外测距传感器检测到所述轨道交通车辆的轮盘和轮轴时，所述轮轴红外测距传感器检测轮轴中心线和/或边缘线，所述图像信息采集模块(13)的第一图像信息采集模块采集轮轴中心线和/或边缘线，当所述第一图像信息采集模块的图像中心点与所述轮轴中心线的距离在第一设定误差范围内时，此时所述巡检行走机器人(10)到达所述巡检工位，控制所述巡检行走机器人(10)停止运动；

S30、判断所述图像信息采集模块(13)的第一图像信息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，则给所述升降模块增加第一修正量，或者给所述巡检机械臂(12)的规划运动轨迹增加第二修正量，控制所述巡检机械臂(12)到达巡检点，使得所述第二图像信息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。

Images