CN210879665U - 一种地铁车辆列检机器人的综合定位系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种地铁车辆列检机器人的综合定位系统，包括第一定位模块、第二定位模块以及第三定位模块，所述的第一定位模块、第二定位模块与机器人的走行机构的控制单元连接，所述的第一定位模块为用于定位走行机构与地沟的相对位置的模块，所述的第二定位模块为用于定位车厢的车轴来调整走行机构与车厢相对位置的模块，所述的第三定位模块与走行机构上机械臂的控制单元连接，所述的第三定位模块为拍摄检修部件与预设图像比对来调节机械臂与检修部件相对位置的视觉定位模块。本实用新型采用三阶段定位的方式，有效减小偏差，提高定位精度，提高检修的精确度，提高机器人作业的准确性，提高故障定位的准确率。
Description
技术领域
本实用新型涉及轨道交通检修技术领域，尤其涉及一种地铁车辆列检机器人的综合定位系统。
背景技术
地铁车辆是城市轨道交通中重要的组成部分，在轨道上行驶，负责运载客人。地铁车辆结构复杂，为保障地铁车辆的日常安全运营，地铁车辆在每日执行完运载任务后，都需要回到专用检修库进行检修。检修分为检查和维修，检查即通过目视、工具测量等手段判断部件是否故障，维修即通过更换、标记、紧固等方式进行修理作业。在检修作业环节中，使用机器人进行检查工作越来越普及，要做到准确的检修就需要机器人能准确的知道其与地铁车辆的相对位置，也就是说需要进行精确的定位才能保障检修的准确性。现有技术中，采用编码的方式使机器人运动到指定位置，但是地铁车辆每次停靠位置不固定存在较大偏差，从而导致机器人与地铁车辆的相对位置偏差较大，难以保障检修的准确性，之后还采用了扫描车轴的方式来进行定位，获取车轴与地沟的相对位置关系，依此来调整机器人的位置，这样能较好的控制机器人与地铁车辆之间准确的相对位置关系，但地铁车辆本身是非精密制造部件，也就是说具体的检修部件到车轴的距离具有变动，因此定位精度仍然较差，难以保障检修精确度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种地铁车辆列检机器人的综合定位系统，解决目前技术中机器人在对地铁车辆进行检修时定位精度差，难以保障检修精确度的问题。
为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是：
一种地铁车辆列检机器人的综合定位系统，包括第一定位模块、第二定位模块以及第三定位模块，所述的第一定位模块、第二定位模块与机器人的走行机构的控制单元连接，所述的第一定位模块为用于定位走行机构与地沟的相对位置的模块，所述的第二定位模块为用于定位车厢的车轴来调整走行机构与车厢相对位置的模块，所述的第三定位模块与走行机构上机械臂的控制单元连接，所述的第三定位模块为拍摄检修部件与预设图像比对来调节机械臂与检修部件相对位置的视觉定位模块。本实用新型所述的地铁车辆列检机器人的综合定位系统利用第一定位模块、第二定位模块以及第三定位模块构成一个三阶段定位的系统，第一定位模块先进行工作使得机器人的走行机构停靠到地沟中的指定位置，由于地铁车辆每次停靠位置不固定存在较大偏差，从而导致机器人与地铁车辆的相对位置偏差较大，因此第二定位模块再进行工作，第二定位模块定位车厢的车轴即可得到地铁车辆实际的精确停靠位置，然后第二定位模块通过走行机构的控制单元驱使走行机构相对于地铁车辆的实际停靠位置进行移动，最终使得走行机构与地铁车辆的车厢达到预设的精确的相对位置，由于地铁车辆本身是非精密制造部件，也就是说具体的检修部件到车轴的距离具有变动，通常会具有十多毫米的偏差，因此本实用新型利用第三定位模块来进行视觉定位，通过拍摄检修部件与预设图像比对来得到偏差，最终控制机械臂按照偏差进行修整，从而极大的提高定位精度，提高检修的精确度，提高机器人作业的准确性，提高故障定位的准确率。
进一步的，所述的第一定位模块为激光SLAM导航系统，第一定位模块扫描构建地沟地图并控制走行机构移动至地沟中的预设位置。利用激光SLAM导航系统定位机器人走行机构自身在地图中位置，进而确定机器人与地沟的相对位置关系，定位精度高，对环境变化的灵活适用性好，受环境干扰小。
进一步的，所述的第二定位模块包括用于扫描车厢的车轴来使走行机构与车厢达到预设相对位置的激光测距仪，利用过激光测距仪扫描车轴的形状，通过定位车轴的最低点，进而明确车厢停靠的准确位置，用于扫描车轴的激光测距仪的精度高，定位速度快。
进一步的，第三定位模块包括相机和光源，并且光源为与相机同轴的环形光源，结构紧凑，定位精确。
进一步的，所述的第三定位模块设置在走行机构上的机械臂上，能对检修部件机进行精确、清晰的拍照，从而保障偏差比对的精确度，提高机器人作业的准确性。
进一步的，所述的第一定位模块、第二定位模块设置在走行机构，第一定位模块、第二定位模块随走行机构一同移动的同时调整走行机构的精确停靠位置。
进一步的，所述的检修部件上设置有用于定位的特征部，通过比对拍摄检修部件得到的图像中特征部与预设图像中特征部的位置偏差来控制机械臂进行修整，偏差对比结果更加准确，进一步提高检修精确度。
进一步的，所述的走行机构采用差速轮，便于转弯换向，移动灵活性好。
进一步的，所述的机械臂采用六自由度协作型机械臂，移动灵活、精度高，从而提高检修的精确度。
与现有技术相比，本实用新型优点在于：
本实用新型所述的地铁车辆列检机器人的综合定位系统采用三阶段定位的方式，有效减小偏差，极大的提高定位精度，可将偏差缩小到2mm以内，提高检修的精确度，提高机器人作业的准确性，提高故障定位的准确率。
附图说明
图1为地铁车辆列检机器人的综合定位系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例公开的一种地铁车辆列检机器人的综合定位系统，采用多段式的定位方式，逐步提高定位精度，最终保障检修的精确度，降低确认故障的难度，提高故障定位的准确率。
如图1所示，一种地铁车辆列检机器人的综合定位系统，主要包括第一定位模块1、第二定位模块2以及第三定位模块3，第一定位模块1、第二定位模块2设置在机器人的走行机构6上，走行机构6采用差速轮，移动灵活性好，第三定位模块3设置在走行机构上的机械臂7上，机械臂7可采用六自由度协作型机械臂，所述的第一定位模块1、第二定位模块2与机器人的走行机构的控制单元4连接，所述的第三定位模块3与走行机构上机械臂的控制单元5连接；
第一定位模块1为激光SLAM导航系统，第一定位模块1扫描地沟构建地沟地图，结合实际工况，定位机器人走行机构自身在地图中位置，进而确定机器人与地沟的相对位置关系，通过走行机构的控制单元4来控制机器人移动至地沟中的预设位置，受环境干扰小，定位精度高，现有技术中通常采用编码器的定位方式(采用轮子与地面摩擦滚动，通过计算轮子旋转的圈数进而知晓行进距离，该方法受编码器轮子直径大小的影响，轮子上附着污垢会严重影响定位精度)；
由于地铁车辆每次停靠位置不固定，在机器人通过第一定位模块1移动到地沟的指定位置时，机器人相对于地铁车辆上具体的检修部件而言还存在着米级别的偏差，因此采用第二定位模块2来缩小偏差，提高定位精度；
第二定位模块2包括激光测距仪，第二定位模块2通过激光测距仪扫描车厢的车轴，根据扫描数据的形状(半圆形最低点，且半圆形的直径接近真实车轴直径)，确定车轴的具体位置，第二定位模块2获得的信息传送给走行机构的控制单元4，走行机构的控制单元4控制走行机构在地沟中继续移动来调整位置，使得走行机构与车厢达到预设的精确相对位置，由于地铁车辆本身是非精密制造部件，具体的检修部件到车轴的距离具有变动，因此，在第二定位模块2完成定位后可以使得机器人相对于地铁车辆上具体的检修部件的偏差降低到10mm左右，极大的提高了定位精度；
10mm左右的偏差对于检修而言仍然较大，难以保障检修的准确性和可靠性，从而利用第三定位模块3进一步提高定位精度，第三定位模块3为视觉定位模块，
第三定位模块3包括相机和光源，光源为与相机同轴的环形光源，相机的分辨率不低于200万像素，拍摄检修部件获得图像并将其与预设图像进行比对，根据比对得到的偏差来调节机械臂与检修部件相对位置，最终实现偏差在2mm以内，能够满足精确检修的要求；检修部件上有用于定位的特征部(可以是标记图案)，通过比对拍摄检修部件得到的图像中特征部与预设图像中特征部的位置偏差来控制机械臂进行位置修整，进一步提高检修精确度；
在第一定位模块1和第二定位模块2的作用下机器人的走行机构停靠在地沟中的一个点位后，第三定位模块3随机械臂运动来拍摄具体的检修部件，可进行一次特殊部件的拍摄和图像对比，按照该图像与预设图像的偏差，通过机械臂的控制单元5修正往后数十个检修部件的拍摄位置，有效提高定位精度，从而提高机器人检修作业效果的准确性。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种地铁车辆列检机器人的综合定位系统，其特征在于，包括第一定位模块、第二定位模块以及第三定位模块，所述的第一定位模块、第二定位模块与机器人的走行机构的控制单元连接，所述的第一定位模块为用于定位走行机构与地沟的相对位置的模块，所述的第二定位模块为用于定位车厢的车轴来调整走行机构与车厢相对位置的模块，所述的第三定位模块与走行机构上机械臂的控制单元连接，所述的第三定位模块为拍摄检修部件与预设图像比对来调节机械臂与检修部件相对位置的视觉定位模块。
2.根据权利要求1所述的地铁车辆列检机器人的综合定位系统，其特征在于，所述的第一定位模块为激光SLAM导航系统，第一定位模块扫描构建地沟地图并控制走行机构移动至地沟中的预设位置。
3.根据权利要求1所述的地铁车辆列检机器人的综合定位系统，其特征在于，所述的第二定位模块包括用于扫描车厢的车轴来使走行机构与车厢达到预设相对位置的激光测距仪。
4.根据权利要求1所述的地铁车辆列检机器人的综合定位系统，其特征在于，第三定位模块包括相机和光源，并且光源为与相机同轴的环形光源。
5.根据权利要求1至4任一项所述的地铁车辆列检机器人的综合定位系统，其特征在于，所述的第三定位模块设置在走行机构上的机械臂上。
6.根据权利要求1至4任一项所述的地铁车辆列检机器人的综合定位系统，其特征在于，所述的第一定位模块、第二定位模块设置在走行机构上。
7.根据权利要求1至4任一项所述的地铁车辆列检机器人的综合定位系统，其特征在于，所述的检修部件上设置有用于定位的特征部。
8.根据权利要求1至4任一项所述的地铁车辆列检机器人的综合定位系统，其特征在于，所述机器人的走行机构采用差速轮。
9.根据权利要求1至4任一项所述的地铁车辆列检机器人的综合定位系统，其特征在于，所述的机械臂采用六自由度协作型机械臂。
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| CN118329484A (zh) * | 2024-06-14 | 2024-07-12 | 中铁一局集团电务工程有限公司 | 一种机电设备故障报警装置 |
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| CN112860952B (zh) * | 2020-12-17 | 2023-06-20 | 成都盛锴科技有限公司 | 巡检机器人定位检修部件的方法及系统 |
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