CN116587781A - 一种隧道检测无人车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及隧道检测技术领域，具体是一种隧道检测无人车，包括车体和防滑宽胎，所述车体的两侧外壁固定安装有多个驱动电机，多个所述驱动电机的输出轴顶端固定安装有轮毂，所述防滑宽胎设置于轮毂的外壁，还包括：两个无刷电机和叶片，本发明激光slam建图导航器内置的RPLIDAR的测距核心将顺时针旋转，实现对周围环境的度全方位扫描测距，防地形激光测距雷达设置在车体的四周，实现在车体四周对障碍物的距离检测，视觉光流辅助直线行驶传感器包含视觉照明、镜头和摄像头等部分，该视觉光流辅助直线行驶传感器主要用于无人车保持稳定的形式轨迹的用处，该设计只需启动无人车电源，发车检测指令，无人车可自动进行避障、飞行、检测。

Description

一种隧道检测无人车
技术领域
本发明涉及隧道检测技术领域，具体是一种隧道检测无人车。
背景技术
隧道是一种修建在地下，两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通过的工程建筑物，对交通提供了极大的便利。然而修建隧道过程中，地层开挖后，围岩容易产生变形等问题，因此大多数隧道都会修建支护结构——衬砌。
衬砌是维持隧道围岩稳定性最主要的方式，但由于施工的不恰当或者混凝土收缩等原因都会造成衬砌背后空洞，由于空洞导致衬砌出现裂缝时，如果不及时对裂缝进行整治处理，那么在各种因素的共同作用下会加速衬砌结构的恶化，承载能力大大降低，对隧道施工安全将会有极大的影响，因此需要对隧道内壁的支护结构进行检测，传统的衬砌检测仪器有雷达车、取蕊设备、回弹仪和压力机来检测衬砌背后空洞的问题，在施工现场不仅需要耗费大量人力财力资源，且对检测人员的安全造成威胁。
经检索，公开号为：CN112505691A的专利提出一种隧道衬砌检测方法及系统，方法包括以下步骤：将待测隧道的测线分为五组，分别沿五组测线来回发射电磁波对隧道的衬砌进行扫描获得多组地质雷达图像；五组测线包括拱顶、两侧拱腰和两侧拱脚；接收所述地质雷达图像数据并发送至图像处理中心，所述图像处理中心对地质雷达图像进行分析处理；如果所述地质雷达图像显示衬砌存在空隙或空洞，则生成报警信息进行报警。该方法可贴墙壁飞行对隧道衬砌进行检测，能提高衬砌背后空洞检测的准确性，受隧道内其他因素的影响和干扰较小。
但是该检测系统仍存在弊端：
首先装置需要人工控制，而隧道内光线不足，对操作人员的技术水平要求较高，并不能实现自动检测的效果；
其次是隧道内壁为圆弧形结构，而小车虽然能飞行但却不能倾斜，导致传感雷达不能正对隧道内壁的支护结构，存在局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧道检测无人车，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是：一种隧道检测无人车，包括车体和防滑宽胎，所述车体的两侧外壁固定安装有多个驱动电机，多个所述驱动电机的输出轴顶端固定安装有轮毂，所述防滑宽胎设置于轮毂的外壁，还包括：
两个无刷电机和叶片，所述叶片固定安装于无刷电机的输出轴顶端，所述车体的中部设置有圆孔，所述圆孔的内壁固定安装有安装架，两个所述无刷电机分别固定安装于安装架的顶部和底部外壁；
多个防地形激光测距雷达，多个所述防地形激光测距雷达固定安装于车体的外壁；
传感雷达，所述传感雷达固定安装于车体的顶部外壁一侧；
激光slam建图导航器和视觉光流辅助直线行驶传感器。
优选的，所述激光slam建图导航器固定安装于车体的顶部外壁一侧。
优选的，所述视觉光流辅助直线行驶传感器固定安装于车体的底部外壁一侧。
优选的，圆孔靠近所述视觉光流辅助直线行驶传感器一侧内壁固定安装有防护网。
优选的，车体靠近所述激光slam建图导航器的一侧设置有放置槽，所述放置槽的内壁固定安装有电池。
优选的，所述车体内设置有安装腔，所述安装腔的内壁安装有控制器，所述控制器与传感雷达、防地形激光测距雷达、激光slam建图导航器、视觉光流辅助直线行驶传感器和无刷电机均通过电性连接。
优选的，所述车体分为车头和车身两部分，所述车头的一侧外壁固定连接有基轴，所述基轴的另一端与车身转动连接，所述车身的一侧开设有安装槽，所述安装槽的内壁固定安装有转向电机，所述转向电机的输出轴顶端固定安装有齿轮，所述基轴的外壁固定安装有齿盘，所述齿轮与齿盘啮合。
优选的，所述车体的车头部分一侧外壁固定安装有两块滑块，所述车体的车身部分一侧外壁开设有两个弧形滑槽，两个所述弧形滑槽的圆心位于基轴的轴线上，所述滑块滑动连接于弧形滑槽的内壁。
本发明通过改进在此提供一种隧道检测无人车，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
其一：本发明激光slam建图导航器内设置有微型电机，在微型电机的驱动下，激光slam建图导航器内置的RPLIDAR的测距核心将顺时针旋转，从而实现对周围环境的度全方位扫描测距，防地形激光测距雷达设置在车体的四周，实现在车体四周对障碍物的距离检测，视觉光流辅助直线行驶传感器包含视觉照明、镜头和摄像头等部分，该视觉光流辅助直线行驶传感器主要用于无人车保持稳定的形式轨迹的用处，该设计只需启动无人车电源，发车检测指令，无人车可自动进行避障、飞行、检测；
其二：本发明该无人车既可以通过启动驱动电机带动防滑宽胎转动实现其移动，也可以通过启动无刷电机带动叶片转动实现其飞行，使得该无人车可以到达隧道内任意位置，最后再通过传感雷达对隧道进行检测，传感雷达通过发车雷达信号，经过反射后重新接收，根据对反射信号的评估实现对隧道支护结构是否存在空洞情况的判断；
其三：本发明可根据防地形激光测距雷达和激光slam建图导航器的作用判断无人车所在位置，然后启动转向电机带动车头转动，从而使得传感雷达能正对隧道的支护结构墙面，从而能够使得检测结果的数据更加准确。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：
图1是本发明实施例一的立体图；
图2是本发明实施例一的侧视图；
图3是本发明实施例一的仰视图；
图4是本发明实施例一的主视图；
图5是本发明实施例二部分的立体图；
图6是图5中A部分的局部放大图。
附图标记说明：
1、车体；2、防滑宽胎；3、传感雷达；4、防地形激光测距雷达；5、激光slam建图导航器；6、电池；7、叶片；8、防护网；9、视觉光流辅助直线行驶传感器；10、圆孔；11、驱动电机；12、安装架；13、无刷电机；14、基轴；15、齿盘；16、转向电机；17、齿轮；18、滑块。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种隧道检测无人车，本发明的技术方案是：
实施例一：
如图1-图4所示，一种隧道检测无人车，包括车体1和防滑宽胎2，车体1的两侧外壁固定安装有多个驱动电机11，多个驱动电机11的输出轴顶端固定安装有轮毂，防滑宽胎2设置于轮毂的外壁，还包括：
两个无刷电机13和叶片7，叶片7固定安装于无刷电机13的输出轴顶端，车体1的中部设置有圆孔10，圆孔10的内壁固定安装有安装架12，两个无刷电机13分别固定安装于安装架12的顶部和底部外壁；
多个防地形激光测距雷达4，多个防地形激光测距雷达4固定安装于车体1的外壁，防地形激光测距雷达4实现在车体1四周对障碍物的距离检测；
传感雷达3，传感雷达3固定安装于车体1的顶部外壁一侧，通过传感雷达3实现对隧道支护结构的检测；
激光slam建图导航器5和视觉光流辅助直线行驶传感器9，视觉光流辅助直线行驶传感器9包含视觉照明、镜头和摄像头等部分，该视觉光流辅助直线行驶传感器9主要用于无人车保持稳定的形式轨迹的用处。
进一步地，激光slam建图导航器5固定安装于车体1的顶部外壁一侧，激光slam建图导航器5内设置有微型电机，在微型电机的驱动下，激光slam建图导航器5内置的RPLIDAR的测距核心将顺时针旋转，从而实现对周围环境的360度全方位扫描测距。
进一步地，视觉光流辅助直线行驶传感器9固定安装于车体1的底部外壁一侧。
进一步地，圆孔10靠近视觉光流辅助直线行驶传感器9一侧内壁固定安装有防护网8。
进一步地，车体1靠近激光slam建图导航器5的一侧设置有放置槽，放置槽的内壁固定安装有电池6。
进一步地，车体1内设置有安装腔，安装腔的内壁安装有控制器，控制器与传感雷达3、防地形激光测距雷达4、激光slam建图导航器5、视觉光流辅助直线行驶传感器9和无刷电机13均通过电性连接。
通过电池6为该方案中的耗电设备提供电能，其中电池6方便进行拆装更换，可以采用换电的方式，从而缩短充电所需时间，延长无人车的单次工作时长，有助于提升检测效率；
该无人车既可以通过启动驱动电机11带动防滑宽胎2转动实现其移动，也可以通过启动无刷电机13带动叶片7转动实现其飞行，使得该无人车可以到达隧道内任意位置，最后再通过传感雷达3对隧道进行检测，传感雷达3通过发车雷达信号，经过反射后重新接收，根据对反射信号的评估实现对隧道支护结构是否存在空洞情况的判断；
而激光slam建图导航器5内设置有微型电机，在微型电机的驱动下，激光slam建图导航器5内置的RPLIDAR的测距核心将顺时针旋转，从而实现对周围环境的360度全方位扫描测距，防地形激光测距雷达4设置在车体1的四周，实现在车体1四周对障碍物的距离检测，视觉光流辅助直线行驶传感器9包含视觉照明、镜头和摄像头等部分，该视觉光流辅助直线行驶传感器9主要用于无人车保持稳定的形式轨迹的用处，该设计只需启动无人车电源，发车检测指令，无人车可自动进行避障、飞行、检测；
其中测距的原理为：防地形激光测距雷达4产品周期性的向外发出近红外光调制波，调制波遇物体后反射，产品通过测量调制波往返相位差，得到飞行时间，再计算出产品与被测目标之间的相对距离。
实施例二：
基于本申请的第一实施例提供的一种隧道检测无人车，本申请的第二实施例提出另一种隧道检测无人车。第二实施例仅仅是第一实施例的优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。
如图5-图6所示，本实施例2还包括车体1分为车头和车身两部分，车头的一侧外壁固定连接有基轴14，基轴14的另一端与车身转动连接，车身的一侧开设有安装槽，安装槽的内壁固定安装有转向电机16，转向电机16的输出轴顶端固定安装有齿轮17，基轴14的外壁固定安装有齿盘15，齿轮17与齿盘15啮合，通过转向电机16带动齿轮17转动，进而带动与其啮合的齿盘15转动实现对车头的转向，从而带动传感雷达3正对隧道的支护结构。
进一步地，车体1的车头部分一侧外壁固定安装有两块滑块18，车体1的车身部分一侧外壁开设有两个弧形滑槽，两个弧形滑槽的圆心位于基轴14的轴线上，滑块18滑动连接于弧形滑槽的内壁，滑块18与弧形滑槽配合的方式使得车头与车身之间的转动更加稳定、可靠。
由于隧道的顶面为圆弧形结构，而在无刷电机13带动叶片7转动的情况下只能带动平行移动，却不能带动其倾斜，可根据防地形激光测距雷达4和激光slam建图导航器5的作用判断无人车所在位置，然后启动转向电机16带动车头转动，从而使得传感雷达3能正对隧道的支护结构墙面，从而能够使得检测结果的数据更加准确。
上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种隧道检测无人车，包括车体(1)和防滑宽胎(2)，所述车体(1)的两侧外壁固定安装有多个驱动电机(11)，多个所述驱动电机(11)的输出轴顶端固定安装有轮毂，所述防滑宽胎(2)设置于轮毂的外壁，其特征在于：还包括：
两个无刷电机(13)和叶片(7)，所述叶片(7)固定安装于无刷电机(13)的输出轴顶端，所述车体(1)的中部设置有圆孔(10)，所述圆孔(10)的内壁固定安装有安装架(12)，两个所述无刷电机(13)分别固定安装于安装架(12)的顶部和底部外壁；
多个防地形激光测距雷达(4)，多个所述防地形激光测距雷达(4)固定安装于车体(1)的外壁；
传感雷达(3)，所述传感雷达(3)固定安装于车体(1)的顶部外壁一侧；
激光slam建图导航器(5)和视觉光流辅助直线行驶传感器(9)。
2.根据权利要求1所述的一种隧道检测无人车，其特征在于：所述激光slam建图导航器(5)固定安装于车体(1)的顶部外壁一侧。
3.根据权利要求2所述的一种隧道检测无人车，其特征在于：所述视觉光流辅助直线行驶传感器(9)固定安装于车体(1)的底部外壁一侧。
4.根据权利要求3所述的一种隧道检测无人车，其特征在于：圆孔(10)靠近所述视觉光流辅助直线行驶传感器(9)一侧内壁固定安装有防护网(8)。
5.根据权利要求4所述的一种隧道检测无人车，其特征在于：车体(1)靠近所述激光slam建图导航器(5)的一侧设置有放置槽，所述放置槽的内壁固定安装有电池(6)。
6.根据权利要求1所述的一种隧道检测无人车，其特征在于：所述车体(1)内设置有安装腔，所述安装腔的内壁安装有控制器，所述控制器与传感雷达(3)、防地形激光测距雷达(4)、激光slam建图导航器(5)、视觉光流辅助直线行驶传感器(9)和无刷电机(13)均通过电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种隧道检测无人车，其特征在于：所述车体(1)分为车头和车身两部分，所述车头的一侧外壁固定连接有基轴(14)，所述基轴(14)的另一端与车身转动连接，所述车身的一侧开设有安装槽，所述安装槽的内壁固定安装有转向电机(16)，所述转向电机(16)的输出轴顶端固定安装有齿轮(17)，所述基轴(14)的外壁固定安装有齿盘(15)，所述齿轮(17)与齿盘(15)啮合。
8.根据权利要求7所述的一种隧道检测无人车，其特征在于：所述车体(1)的车头部分一侧外壁固定安装有两块滑块(18)，所述车体(1)的车身部分一侧外壁开设有两个弧形滑槽，两个所述弧形滑槽的圆心位于基轴(14)的轴线上，所述滑块(18)滑动连接于弧形滑槽的内壁。
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