CN114770542A - 巡检机器人用轨道及巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种巡检机器人用轨道及巡检系统，可用于巡检技术领域。所述巡检机器人用轨道包括至少两个依次排列的具有内槽的导轨，每个所述导轨的至少一端设置有用于引导巡检机器人进入所述内槽中的第一导向机构。本发明实施例提供的巡检机器人用轨道及巡检系统，轨道使用了分段无连接的方式，巡检机器人通过行走机构在单节导轨的内槽中上行走至两个单节导轨结合位置处时，在下一节导轨端部设置的第一导向机构的导向作用下，行走机构从当前导轨跨越进入该下一节导轨的内槽，实现在两节导轨上下、左右、前后三个方向都有明显断差情况下，巡检机器人安全的跨越导轨。

Description

巡检机器人用轨道及巡检系统

技术领域

本发明涉及巡检技术领域，具体涉及一种巡检机器人用轨道及巡检系统。

背景技术

随着科学技术的不断提升，现阶段矿井由传统的机械式开采已经转向自动化、智能化方向发展。在现代矿井建设过程中如何减少井下作业人数数量、降低劳动强度是需要解决的现实问题，巡检机器人在某些方面替代人工对井下作业点进行巡视，降低作业人员劳动强度。

由于矿井井下环境复杂，巡检机器人在井下应用需要考虑采煤工作面液压支架的移架，采煤机割煤以及作业空间狭小的问题。因此，设计一种能够适用于复杂、多变的工作面轨道机构，自主识别，判断，主动避让相邻轨道超差间隙，确保工作面巡检机器人的正常巡检和运行，成为工作机器人正常巡检的关键问题。

如图1所示，现有技术中的一种巡检机器人用柔性轨道系统，包括：刚性导轨、柔性导轨和吊装组件；刚性导轨和柔性导轨通过吊装组件固定在液压支架的顶板上；刚性导轨包括刚性导轨静块、刚性导轨动块；刚性导轨动块可在刚性导轨静块内滑动。这种采用柔性导轨、刚性可滑动导轨及柔性吊装组件相配合的柔性轨道系统，对相邻液压支架运行带来的前后升降2个自由度的错位移动，柔性轨道系统可以自适应，自主调节，保证巡检机器人通过。

这种机器人用柔性轨道系统整体由钢芯导轨与柔性导轨在组成，通过连接轴，连成一个整体。然而，此轨道系统在单个液压支架推溜、移架过程中，轨道连接轴位置易卡死或机械损伤。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种巡检机器人用轨道及巡检系统，能够至少部分地解决现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供一种巡检机器人用轨道，包括至少两个依次排列的具有内槽的导轨，每个所述导轨的至少一端设置有用于引导巡检机器人进入所述内槽中的第一导向机构。

可选的，每个所述导轨包括底板以及设置在所述底板两侧的侧板。

可选的，所述底板的长度方向上具有可容巡检机器人横跨所述导轨内、外两侧的让位孔。

可选的，所述第一导向机构包括在所述底板两侧的侧板上对称设置的导向轮，每个所述导向轮竖向设置在其中一个所述侧板的端部。

可选的，所述导向轮跨越所述侧板的内外两侧设置，且所述导向轮的转轴设置在所述侧板的外侧。

可选的，所述导轨的至少一端设置有用于与巡检机器人的行走轮卡接的卡接机构。

可选的，所述卡接机构包括齿形卡接件，所述齿形卡接件设置在所述底板的端部，且所述齿形卡接件自所述底板的端部向上倾斜。

可选的，所述导轨的两个侧板之间设置有用于对巡检机器人进行导向的第二导向机构。

可选的，所述第二导向机构包括连接在每个侧板上的梯形导向条，所述梯形导向条的底端与所述侧板的内侧壁连接，且所述导轨内的两个梯形导向条关于所述导轨的中轴线对称。

可选的，所述导轨的内侧和/或外侧设置有定位标识机构。

可选的，所述定位标识机构包括设置在所述导轨外侧上、下、左、右四个方位上的超差定位标牌，所述超差定位标牌垂直固定在所述导轨的外侧壁上。

可选的，所述定位标识结构包括对称设置在所述导轨内侧顶部的两个导航反光标牌，所述导航反光标牌垂直固定在所述导轨的内侧壁上。

可选的，所述导轨的顶端还设置有减震机构和吊装机构，所述减震机构的下端与所述导轨相连、上端与所述吊装机构相连。

可选的，所述减震机构包括交叉设置的第一C型支架和第二C型支架，且所述第一C型支架的开口朝下、所述第二C型支架开口朝上，所述第一C型支架的横梁和所述第二C型支架的横梁之间设置有钢丝绳减震器，所述钢丝绳减震器的第一定位板与所述第一C型支架的横梁固定连接、第二定位板与所述第二C型支架的横梁固定连接。

另一方面，本发明提供一种巡检系统，包括上述任一实施例所述的巡检机器人用轨道，还包括沿所述轨道行走的巡检机器人。

可选的，所述巡检机器人包括机器人本体，所述机器人本体的至少一端设置有用于将所述机器人本体的行走机构导入所述导轨的内槽中的第三导向机构。

可选的，所述第三导向机构包括呈三角状或梯状的导向架，所述导向架较宽的一端与所述机器人本体的端部连接、较窄的一端背离所述机器人本体。

可选的，所述机器人本体上安装有用于拍摄所述导轨上安装的定位标识机构的摄像头。

可选的，所述摄像头安装在所述导向架的前端，所述摄像头随所述导向架进入所述导轨的内槽。

可选的，所述机器人本体的至少一端设置有导向轮，且所述导向轮的至少一部分凸出于所述机器人本体的侧部。

可选的，所述机器人本体的行走轮上设置有用于与所述导轨上的卡接机构卡接的凹槽。

可选的，所述行走轮上的凹槽为齿型槽。

本发明实施例提供的巡检机器人用轨道及巡检系统，轨道使用了分段无连接的方式，巡检机器人通过行走机构在单节导轨的内槽中上行走至两个单节导轨结合位置处时，在下一节导轨端部设置的第一导向机构的导向作用下，行走机构从当前导轨跨越进入该下一节导轨的内槽，实现在两节导轨上下、左右、前后三个方向都有明显断差情况下，巡检机器人安全的跨越导轨。同时，轨道通过内槽为巡检机器人导航，相比于现有技术中整个暴露在外的轨道，能够采煤过程中形成的粉尘、煤块飞溅对轨道造成的损伤，减小对巡检机器人运行的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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。在附图中：

图1是现有技术中的一种巡检机器人用柔性轨道系统的结构示意图。

图2是本发明一实施例提供的巡检机器人用轨道的结构示意图。

图3是本发明一实施例提供的导轨的轴测图。

图4是本发明一实施例提供的导轨的俯视图。

图5是本发明一实施例提供的巡检机器人跨越导轨时的俯视图。

图6是本发明一实施例提供的巡检机器人跨越导轨时的轴测图。

图7是图6中的B部分的局部放大示意图。

图8是本发明一实施例提供的导轨的侧视图。

图9是本发明一实施例提供的导轨的俯视图。

图10是本发明一实施例提供的导轨的轴测图。

图11是本发明一实施例提供的超差定位标牌的示意图。

图12是本发明一实施例提供的导轨的轴测图。

图13是本发明一实施例提供的减震机构的轴测图。

图14是本发明一实施例提供的减震机构的侧视图。

图15是本发明一实施例提供的钢丝绳减震器的结构示意图。

图16是本发明一实施例提供的巡检机器人跨越导轨时的轴测图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意排序。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、……等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部排序。

图2是本发明实施例提供的一种巡检机器人用轨道，如图2所示，本发明实施例提供的巡检机器人用轨道包括：至少两个依次排列的具有内槽111的导轨11，每个导轨11的至少一端设置有用于引导巡检机器人2进入内槽111中的第一导向机构12。

本实施例，在所述巡检机器人轨道用于矿井井下环境时，每个导轨11可以悬挂于综采面液压支架的顶梁上。各液压支架上悬挂的导轨11依次线性排列，相邻导轨11的端部相对设置，无需机械连接，形成了分段无连接的巡检机器人用轨道；在采煤工作过程中，液压支架推溜，升降时轨道无法连续，且存在上前、前后断差。巡检机器人2通过行走机构211在单节导轨11的内槽111中上行走至两个单节导轨11结合位置处时，在下一节导轨11端部设置的第一导向机构12的导向作用下，行走机构211从当前导轨11跨越进入该下一节导轨11的内槽111，实现在两节导轨11上下、左右、前后三个方向都有明显断差情况下，巡检机器人2安全的跨越轨道(如图2)。同时，本发明实施例所提供的轨道通过内槽111为巡检机器人2导航，相比于现有技术中整个暴露在外的轨道，能够采煤过程中形成的粉尘、煤块飞溅对轨道造成的损伤，减小对巡检机器人2运行的影响。

如图3所示，可选的，每个导轨11包括底板112以及设置在底板112两侧的侧板113。本实施例，底板112与两侧板113构成的导轨11呈中空的矩形状，导轨11还可以包括顶板(参见图2)，从而使导轨11形成一稳定的矩形结构。

如图2、图3和图4所示，可选的，底板112的长度方向上具有可容巡检机器人2横跨导轨11内、外两侧的让位孔1121。本实施例的巡检机器人2倒挂在导轨11上，也即巡检机器人2的行走机构211位于导轨11内侧，其他部分(例如巡检系统)位于导轨11外侧，通过让位孔1121对巡检机器人2的横跨部分进行让行，使得巡检机器人2的运动不受阻。

如图5所示，可选的，第一导向机构12包括在底板112两侧的侧板113上对称设置的导向轮121，每个导向轮121竖向设置在其中一个侧板113的端部。本实施例，两侧板113上设置的导向轮121能够在巡检机器人2跨越导轨11时引导巡检机器人2的行进方向，减小巡检机器人2卡死在侧板113端部的可能性。

如图2和图5所示，可选的，导向轮121跨越侧板113的内外两侧设置，且导向轮121的转轴设置在侧板113的外侧。这样，能够同时减小巡检机器人2卡死在侧板113内外两侧的可能性。

如图6和图7所示，可选的，导轨11的至少一端设置有用于与巡检机器人2的行走轮2112卡接的卡接机构13。本实施例，在巡检机器人2跨越导轨11时，下一节导轨11上的卡接机构13能够卡住机器人2的行走轮2112，辅助机器人2跨越导轨11，防止机器人2的行走轮2112在跨越导轨11时打滑，实现机器人2在上下、左右、前后三个方向都有明显断差情况下，机器人2安全的跨越导轨11。

如图6和图7所示，可选的，卡接机构13包括齿形卡接件131，齿形卡接件131设置在底板112的端部，且齿形卡接件131自底板112的端部向上倾斜。本实施例，巡检机器人2的行走轮2112可以为齿形轮，在巡检机器人2跨越导轨11时，齿形卡接件131可以与行走轮2112相啮合，辅助机器人2安全跨越导轨11。

如图8所示，可选的，导轨11的内侧和/或外侧设置有定位标识机构15。本实施例，定位标识机构15用于对导轨11的位置进行标识，巡检机器人2上可以设置有摄像头，机器人2通过摄像头对下一节悬挂导轨11上的定位标识机构15进行图像采集；通过图像处理算法进行图像特征提取和/或文本识别，检测结果分析，对下一导轨11的偏差状态进行判断。

如图8和图9所示，可选的，所述定位标识结构15包括对称设置在所述导轨11内侧顶部的两个导航反光标牌152，所述导航反光标牌152垂直固定在所述导轨11的内侧壁上。

本实施例，导航反光标牌152成对安装，与导轨11中轴线成镜像分布；导航反光标牌152可采用反光材质，制作成如图8所示的等腰三角形；相邻的导轨11上设置的导航反光标牌152可以设置成不同的颜色，例如分别使用蓝色、黄色的导航反光标牌152，使不同导轨11上的导航反光标牌152的颜色相互差开。

导航反光标牌152的作用在于检测过大偏差：下一节导轨11无偏差或偏差较小时，在当前导轨11内侧视野里会出现两个导航反光标牌152，并且该两个导航反光标牌152在大小、结构和颜色上具有一致性；如果视野中包含了多对导航反光标牌152，则仅识别相邻导轨11上的导航反光标牌152，并检测其对称性，具体的，可根据透视视角和导轨内侧遮挡偏原理，计算导航反光标牌152丢失时极限差：依据单节导轨11的尺寸，经过几何解算导轨11偏差值，最小偏差定义为D1(相对导轨上下)、D2(相对导轨左右)，最大偏差定义为D3(相对导轨上下)、D4(相对导轨左右)。最小偏差表述：导航反光标牌152消失，可以确定导轨偏差大于D1或者D2；最大偏差表述：导航反光标牌152成对存在，可以确定偏差小于D3或者D4。设计在最小偏差情况下，D1、D2大于机器人过轨最小允许偏差；设计在最大偏差情况下，上下或左右剩余偏差大于超差定位标牌151(图9)宽度，此时适用于基于超差定位标牌151的超差检测。

如图8和图10所示，可选的，定位标识机构15包括设置在导轨11外侧上、下、左、右四个方位上的超差定位标牌151，超差定位标牌151垂直固定在导轨11的外侧壁上。

本实施例，通过在导轨11周边安装可视标定物—超差定位标牌151，进行导轨11超差判断(超差定义为超过巡检机器人2可跨越偏差)，其中设置超差定位标牌151的目的是判别导轨是否超差及超差方向。然后形成导轨超差预警，导轨11的相关状态信息会发布给机器人2避障系统，以满足机器人2在运行时，出现导轨11超差立即主动停止。

具体的，超差定位标牌151设置在导轨11外侧上、下、左、右，长边紧贴导轨11外表面；超差定位标牌151可以采用不锈钢板制成，采用显色性较好的丝网印刷，并采用蓝色进行底色填充，印刷正白色字体(参见图11)；图11中超差定位标牌151上的编码，101代表导轨编号，F代表单节导轨的一端(F前、B后)，A代表超差方位(A上、B右、C下、D左，相反于安装方位)。

超差定位标牌151的作用在于判别导轨11是否超差：导轨11无偏差或偏差小于超差定位标牌151的宽度W时，超差定位标牌151会被更靠近相机的相邻一节导轨11遮挡，无法完全显示；如果偏差过大，超差定位标牌151会完整的显示在相机视野中(该规则为经验所得，适用于下、左、右的情况，上的情况会受到导轨构型影响，需要基于单目高度测量，进行偏移量计算，再确定是否偏差过大以致向下超差)，通过识别超差定位标牌151上的字体即可验证导轨11出现超差(参考前文的超差定义，例如101FA字符对应含义：检测到编号为101的导轨11相较于编号为100的导轨11向上超差)。

超差定位标牌151放置在导轨11外侧的作用：避免了与机器人2运行限界的交叉；具有无重叠的遮挡关系，即超差定位标牌151在外侧，机器人2搭载的相机在导轨11内侧，在相机拍摄的图像里存在相同方位的多个超差定位标牌151，总是会被中间的一个或多个导轨像素进行很好的分隔(除非导轨11出现较大范围偏转)。

以上是关于导轨超差的描述内容，实际的超差检测依赖于图像处理系统，在此不再赘述。机器人2前后方搭载的摄像系统分别对导轨11内侧图像采集，建立连续多支导轨11偏差的光学信息认知模型；利用图像处理算法对导航反光标牌152和超差定位标牌151的图像进行处理；进行图像特征提取和文本识别；获得导轨11超差信息并发布。

通过以上的系统设计，经过两级的超差信息处理，获取导轨11是否超差或过大偏差，主要依赖如下三个判据：

1、图像处理系统检测到相邻导轨11存在对偶三角形导航反光标牌152，并且未检测到超差定位标牌151则表明导轨11未超差，机器人2可通行。

2、图像处理系统检测到相邻导轨11存在对偶三角形导航反光标牌152，检测到超差定位标牌151则表明前方导轨11存在超差，超差可通过超差定位描述解释，机器人2不可通行。

3、图像处理系统检测到相邻导轨11不存在对偶三角形导航反光标牌152，导轨11出现过大偏差，机器人2不可通行。

根据上述判断结果，若导轨11偏差超出机器人2行走安全范围，机器人2通过与液压支架控制器交互，对液压支架进行调整，将导轨11调整到保证机器人2能够安全通过状态，机器人2继续向前行走；若导轨11偏差在机器人2行走安全范围，机器人2继续向前行走。

如图3和图4所示，可选的，导轨11的两个侧板113之间设置有用于对巡检机器人2进行导向的第二导向机构14。这样，机器人2在单节导轨11上行走时，通过单节导轨11内壁的第二导向机构14对机器人2行走姿态进行调整，使机器人2行走至导轨11中间时机器人2保持居中，机器人2通过摄像头对下一节悬挂导轨11中的定位标识机构15的图像进行图像采集；通过图像处理算法进行图像特征提取和/或文本识别，检测结果分析，对下节导轨11偏差状态进行判断。

如图3和图4所示，可选的，第二导向机构14包括连接在每个侧板113上的梯形导向条，梯形导向条的底端与侧板113的内侧壁连接，且导轨11内的两个梯形导向条关于导轨11的中轴线对称。本实施例，当机器人2进入下一节导轨11后，通过导轨11内侧左右两侧的导向条，对机器人2行走姿态进行调整，使机器人2行至导轨11中央进行下一段导轨11状态识别时，保持居中状态。

如图12所示，可选的，导轨11的顶端还设置有减震机构16和吊装机构17，减震机构16的下端与导轨11相连、上端与吊装机构17相连。本实施例，由于机器人2在行走、及跨越两个单节导轨11时可能会出现颠簸、震动等情况，导轨11上端连接的减震机构16能够有效减弱或消除跨轨过程中的震动；整节导轨11通过吊装机构17与综采工作面液压支架连接。

如图13、图14和图15所示，可选的，减震机构16包括交叉设置的第一C型支架161和第二C型支架162，且第一C型支架161的开口朝下、第二C型支架162开口朝上，第一C型支架161的横梁和第二C型支架162的横梁之间设置有钢丝绳减震器163，钢丝绳减震器163的第一定位板与第一C型支架161的横梁固定连接、第二定位板与第二C型支架162的横梁固定连接。

本实施例，钢丝绳减震器采用多股钢丝按照一定方向缠绕而成的钢丝为弹性元件，由上下两组刚性夹板夹紧。钢丝绳减震器具有非线性刚度和非线性阻尼大特性，具有良好的缓冲，抗冲性能；同时具有多向弹性变形，可以在任意自由度方向上承受弹性变形，多向减震缓冲。

图2是本发明实施例提供的一种巡检系统，如图2所示，本发明实施例提供的巡检系统包括上述任一实施例所述的巡检机器人用轨道，还包括沿轨道行走的巡检机器人2。

本发明实施例提供的巡检系统，在所述巡检机器人轨道用于矿井井下环境时，每个导轨11可以悬挂于综采面液压支架的顶梁上。各液压支架上悬挂的导轨11依次线性排列，相邻导轨11的端部相对设置，无需机械连接，形成了分段无连接的巡检机器人用轨道；在采煤工作过程中，液压支架推溜，升降时轨道无法连续，且存在上前、前后断差。巡检机器人2通过行走机构211在单节导轨11的内槽111中上行走至两个单节导轨11结合位置处时，在下一节导轨11端部设置的第一导向机构12的导向作用下，行走机构211从当前导轨11跨越进入该下一节导轨11的内槽111，实现在两节导轨11上下、左右、前后三个方向都有明显断差情况下，巡检机器人2安全的跨越轨道(如图2)。同时，本发明实施例所提供的轨道通过内槽111为巡检机器人2导航，相比于现有技术中整个暴露在外的轨道，能够采煤过程中形成的粉尘、煤块飞溅对轨道造成的损伤，减小对巡检机器人2运行的影响。

如图16所示，可选的，巡检机器人2包括机器人本体21，机器人本体21的至少一端设置有用于将机器人本体21的行走机构211导入导轨11的内槽111中的第三导向机构22。

本实施例，机器人2向前行走至两个单节导轨11结合位置时，通过机器人2端部的第三导向机构22引导机器人2进入导轨11的内槽111，使得轨道的两节导轨11在存在左右偏差情况下，机器人2顺利进入下一节导轨11。

如图2和图16所示，第三导向机构22包括呈三角状或梯状的导向架，导向架较宽的一端与机器人本体21的端部连接、较窄的一端背离机器人本体21。

本实施例，在机器人2跨越两节导轨11时，导向架首先进入下一节导轨11，这时，前端较窄的导向架在导轨11出现左右偏差的情况下依然能够进入下一节导轨11的内槽111中，并引导机器人本体21的行走机构211进入该下一节导轨11的内槽111。且在巡检机器人2跨越导轨11的过程中，通过前端导向架与导轨11上的导向轮121接触，使得两节导轨11在存在左右偏差情况下，机器人2顺利进入下一节导轨11。

如图2和图16所示，可选的，机器人本体21的至少一端设置有导向轮212，且所述导向轮212的至少一部分凸出于机器人本体21的侧部。本实施例，机器人本体21端部设置的导向轮212与导轨11端部两端导向轮121接触，两种导向轮通过滚动摩擦，使前进中的机器人2从一节导轨11跨越进入下一节导轨11；导向轮212的至少一部分凸出于机器人本体21的侧部，可以减小机器人2在跨越导轨11时卡死在导轨11侧板113上的可能性，且能够减小机器人2在导轨11内槽111中行驶时机器人本体21与侧板113之间的摩擦。

如图16所示，可选的，机器人本体21上安装有用于拍摄导轨11上安装的定位标识机构的摄像头23。摄像头23的作用请参见上文描述，在此不再赘述。

如图16所示，可选的，摄像头23安装在导向架的前端，摄像头23随导向架进入导轨11的内槽111。摄像头23设置于导轨11内部的作用可参见上文描述，在此不再赘述。如图6和图7所示，可选的，机器人本体的行走轮2112上设置有用于与导轨11上的卡接机构13卡接的凹槽。

本实施例，在巡检机器人2跨越导轨11时，下一节导轨11上的卡接机构13能够卡住机器人2的行走轮2112，辅助机器人2跨越导轨11，防止机器人2的行走轮2112在跨越导轨11时打滑，实现机器人2在上下、左右、前后三个方向都有明显断差情况下，机器人2安全的跨越导轨11。

如图7所示，可选的，所述行走轮2112上的凹槽21121为齿型槽。本实施例，导轨11上的卡接机构13可以包括齿形卡接件131，齿形卡接件131设置在底板112的端部，且齿形卡接件131自底板112的端部向上倾斜。在巡检机器人2跨越导轨11时，齿形卡接件131可以与行走轮2112上的齿型槽相啮合，辅助机器人2安全跨越导轨11。

本发明实施例提供的巡检机器人用轨道及巡检系统，导轨采用了C型的挂轨方案，杆式连接结构方便了在液压支架内侧进行铺设，减震结构满足了轨道主体的姿态适应和滤除跨轨时的产生的瞬时冲击，增加轨道系统的工作寿命；导轨预留了可进行超差感知的导航反光标牌和超差定位标牌，依靠导轨的基准和几何特性可实现对相邻液压支架偏差和姿态的标识，方便机器人系统与液压支架交互。具体的：

利用多方位的相机采集到机器人行驶中完整轨道图像，利用自动分割和几何特征匹配算法快速精确捕获轨间导航反光标牌，对偶性检测算法消除类导航反光标牌的几何特征的目标混杂；利用空域算法对标牌区域快速分割，图像增强算法可以降低镜头模糊和光线不足，避免了在文本识别时准确率下降；偏差检测灵敏度高、识别速度快、提高机器人环境感知能力，确保机器人安全跨越轨道。

机器人轨道安装于液压支架内测，存在非常大的剪切位移，轨道使用了分段无连接的方式。机器人在轨道上行驶，需要跨越不连续的导轨，使用导轨导向轮和齿形机构很好的配合机器人行走机构的穿越，导轨导向轮减小行走机构左右偏差时的撞击，将力量作用到机器人使机器人侧向倾斜，齿形机构可以与机器人行走轮进行啮合，将摩擦力转化成拉力，避免持续打滑。应用导轨内部的楔形导向条，配合机器人底盘系统的侧向导向轮，可使机器人姿态自动归正，同时满足了相关装置的测量基准。导轨通过吊装机构和减震机构连接到液压支架，用螺栓座和连接杆确保导轨可承载机器人的静态载荷，减震机构增加机器人跨越轨道或者液压支架震动时产生的动态载荷，确保了机器人上的传感器能够进行精准测量和稳定工作。

机器人导轨安装于液压支架内测，为了适应导轨随着液压支架的推拉动作会产生的错位，通过在导轨内部或周边安装标牌，进行偏差信息的自然描述。本系统特别选用了一对对称的三角形反光标牌，并安装与导轨内侧中间，通过计算可知道导轨偏差情况，并将反光标牌对偶出现作为导轨偏差可控状态。采用多种颜色和纹理的反光贴，分别在多个导轨上交替放置，避免多组反光标牌混杂。检测方法上使用了偏差描述和图像处理，检测算法上使用了对称特征空间进行相似性的检验，快速准确的实现成对反光标牌的检出。

应对相邻导轨小范围的相对超差，使用了超差定位标牌进行超差判别，超差定位标牌的物理特征尺寸作为超差阈值控制的基准。特别设计了使用文字编码和特殊几何色块的超差定位标牌，色块的非对称性可以唯一确定定位标牌的旋转姿态，文字编码包含了轨道号、相对于轨道的(上、下、左、右)的方位以及轨道那一端(前、后)。检测方法上使用超差描述和图像处理，检测算法上使用了自适应区域分割，通过图像校正、图像分割及文本识别快速实现超差状态检测。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种巡检机器人用轨道，其特征在于，包括至少两个依次排列的具有内槽的导轨，每个所述导轨的至少一端设置有用于引导巡检机器人进入所述内槽中的第一导向机构。

2.根据权利要求1所述的轨道，其特征在于，每个所述导轨包括底板以及设置在所述底板两侧的侧板。

3.根据权利要求2所述的轨道，其特征在于，所述底板的长度方向上具有可容巡检机器人横跨所述导轨内、外两侧的让位孔。

4.根据权利要求2所述的轨道，其特征在于，所述第一导向机构包括在所述底板两侧的侧板上对称设置的导向轮，每个所述导向轮竖向设置在其中一个所述侧板的端部。

5.根据权利要求4所述的轨道，其特征在于，所述导向轮跨越所述侧板的内外两侧设置，且所述导向轮的转轴设置在所述侧板的外侧。

6.根据权利要求2所述的轨道，其特征在于，所述导轨的至少一端设置有用于与巡检机器人的行走轮卡接的卡接机构。

7.根据权利要求6所述的轨道，其特征在于，所述卡接机构包括齿形卡接件，所述齿形卡接件设置在所述底板的端部，且所述齿形卡接件自所述底板的端部向上倾斜。

8.根据权利要求1至7任一项所述的轨道，其特征在于，所述导轨的内侧和/或外侧设置有定位标识机构。

9.根据权利要求8所述的轨道，其特征在于，所述定位标识机构包括设置在所述导轨外侧上、下、左、右四个方位上的超差定位标牌，所述超差定位标牌垂直固定在所述导轨的外侧壁上。

10.根据权利要求8所述的轨道，其特征在于，所述定位标识结构包括对称设置在所述导轨内侧顶部的两个导航反光标牌，所述导航反光标牌垂直固定在所述导轨的内侧壁上。

11.根据权利要求8所述的轨道，其特征在于，所述导轨的两个侧板之间设置有用于对巡检机器人进行导向的第二导向机构。

12.根据权利要求11所述的轨道，其特征在于，所述第二导向机构包括连接在每个侧板上的梯形导向条，所述梯形导向条的底端与所述侧板的内侧壁连接，且所述导轨内的两个梯形导向条关于所述导轨的中轴线对称。

13.根据权利要求1至7任一项所述的轨道，其特征在于，所述导轨的顶端还设置有减震机构和吊装机构，所述减震机构的下端与所述导轨相连、上端与所述吊装机构相连。

14.根据权利要求13所述的轨道，其特征在于，所述减震机构包括交叉设置的第一C型支架和第二C型支架，且所述第一C型支架的开口朝下、所述第二C型支架开口朝上，所述第一C型支架的横梁和所述第二C型支架的横梁之间设置有钢丝绳减震器，所述钢丝绳减震器的第一定位板与所述第一C型支架的横梁固定连接、第二定位板与所述第二C型支架的横梁固定连接。

15.一种巡检系统，其特征在于，包括上述权利要求1至14任一项所述的巡检机器人用轨道，还包括沿所述轨道行走的巡检机器人。

16.根据权利要求15所述的巡检系统，其特征在于，所述巡检机器人包括机器人本体，所述机器人本体的至少一端设置有用于将所述机器人本体的行走机构导入所述导轨的内槽中的第三导向机构。

17.根据权利要求16所述的巡检系统，其特征在于，所述第三导向机构包括呈三角状或梯状的导向架，所述导向架较宽的一端与所述机器人本体的端部连接、较窄的一端背离所述机器人本体。

18.根据权利要求17所述的巡检系统，其特征在于，所述机器人本体上安装有用于拍摄所述导轨上安装的定位标识机构的摄像头。

19.根据权利要求18所述的巡检系统，其特征在于，所述摄像头安装在所述导向架的前端，所述摄像头随所述导向架进入所述导轨的内槽。

20.根据权利要求16至19任一项所述的巡检系统，其特征在于，所述机器人本体的至少一端设置有导向轮，且所述导向轮的至少一部分凸出于所述机器人本体的侧部。

21.根据权利要求16至19任一项所述的巡检系统，其特征在于，所述机器人本体的行走轮上设置有用于与所述导轨上的卡接机构卡接的凹槽。

22.根据权利要求21所述的巡检系统，其特征在于，所述行走轮上的凹槽为齿型槽。

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