CN212009386U - 一种隧道路况巡游机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧道路况巡游机器人，包括：微型电脑、卫星定位模块、UWB定位模块、激光雷达、姿态传感器和无线通信模块；所述卫星定位模块、UWB定位模块、激光雷达、姿态传感器和无线通信模块，均与所述微型电脑通信连接；所述微型电脑通过所述无线通信模块实现与云端无线通信。本实用新型通过卫星定位模块和UWB定位模块相配合，可以解决卫星导航系统的信号不完备情况下依然可以实现隧道路况巡游机器人对自身的精准位置定位，进而实现对隧道内的明显障碍物和路况进行精确的判断和位置信息记录。

Description

一种隧道路况巡游机器人

技术领域

本实用新型涉及一种隧道路况巡游机器人。

背景技术

随着社会经济的不断发展以及城市化的不断推进，城市人口在不断增加，人口密度不断增大，这个城市交通带来了巨大的压力，城市交通拥堵在一定程度上也制约了城市的经济的发展。为了能够解决巨大的交通压力，许多城市开始建立地下轨道交通来作为解决措施。但是随着城市建设不断发展，在地铁隧道周围出现了许多高层建筑，这些都可能对地铁隧道的安全性以及稳定性造成一定的威胁，这也将影响到整个城市的交通系统。

为了能够确保行车在隧道运行过程中的安全性，确保人们的人身安全，所以需要对隧道的结构进行监测。但是由于传统的隧道结构监测方法成本过高、时效性差、精度不高、缺乏可行性等因素，为了能够在地铁隧道监测过程中及时了解轨道的结构情况，进行信息化的监测，确保隧道在使用的过程中不会出现安全问题，能够对突发状况迅速作出反应，所以目前较多的隧道监测一般是采用人工监测与自动化监测相结合的方式，以提高监测的准确性、及时性。

但是目前采用人工监测与自动化监测相结合的现有技术，存在因人力和设备功能分散带来的测量精度不够高、速度不够快和反馈不够及时的技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种隧道路况巡游机器人，其集合程度高，可以直接对隧道进行一体化路况检查，而且检测的时效性好、精度高。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种隧道路况巡游机器人，包括：微型电脑、卫星定位模块、UWB定位模块、激光雷达、姿态传感器和无线通信模块；所述卫星定位模块、UWB定位模块、激光雷达、姿态传感器和无线通信模块，均与所述微型电脑通信连接；所述微型电脑通过所述无线通信模块实现与云端无线通信。

在更优的技术方案中，所述隧道路况巡游机器人还包括图像采集模块，所述图像采集模块与微型电脑通信连接。

在更优的技术方案中，所述图像采集模块采用网络摄像头，可直接采集图像并通过网络传输给云端。

在更优的技术方案中，所述隧道路况巡游机器人还包括标签识别模块，所述标签识别模块与微型电脑均通信连接。

在更优的技术方案中，所述隧道路况巡游机器人还包括警示模块，所述警示模块为音响和/或指示灯，且与所述微型电脑通信连接。

在更优的技术方案中，所述无线通信模块采用型号为ESP8266的串口转wifi模块。

在更优的技术方案中，所所述卫星定位模块采用北斗卫星定位系统。

在更优的技术方案中，所述微型电脑搭载ROS系统。

有益效果

本实用新型通过卫星定位模块和UWB定位模块相配合，可以解决卫星导航系统的信号不完备情况下依然可以实现隧道路况巡游机器人对自身的精准位置定位；利用标签识别模块扫描获取其中的数据，为隧道路况巡游机器人提供辅助监测数据；通过激光雷达和姿态传感器，可以实现对隧道内的明显障碍物和路况进行精确的判断和位置信息记录；进一步通过无线通信模块将隧道路况巡游机器人的监测数据实时同步到云端，以及网络摄像头直接将采集到的图像和视频数据实时同步到云端，便于监控人员及时查看隧道路况，并能够对突出状态迅速作出反应，降低隧道突发状况引起的安全问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述隧道路况巡游机器人的模块电路框架图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例以本实用新型的技术方案为依据开展，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，对本实用新型的技术方案作进一步解释说明。

本优选实施例提供一种隧道路况巡游机器人，如图1所示，包括：微型电脑、卫星定位模块、UWB定位模块、激光雷达、姿态传感器、无线通信模块、图像采集模块、标签识别模块、驱动模块和警示模块；所述卫星定位模块、UWB定位模块、激光雷达、振动传感器、无线通信模块、图像采集模块、标签识别模块、驱动模块和警示模块，均与所述微型电脑通信连接；所述驱动模块用于驱动隧道路况巡游机器人在隧道内行驶执行监测任务；所述微型电脑搭载ROS系统，通过所述无线通信模块实现与云端无线通信。

所述卫星定位模块，在本实施例中采用北斗定位系统，在其他实施例中也可采用GPS定位系统，用于隧道路况巡游机器人在隧道当前位置能接收到北斗卫星信号时，获取当前所在位置的位置信息。

由于隧道内的卫星信号弱，若隧道路况巡游机器人不能正常接收到北斗卫星信号时，相当于不能通过卫星定位模块获取到当前位置信息，此时UWB定位模块利用隧道内设置的定位基站并采用现有技术计算当前位置信息。

因此，本实用新型通过卫星定位模块和UWB定位模块相配合，可以解决卫星导航系统的信号不完备情况下依然可以实现隧道路况巡游机器人对自身的精准位置定位(10厘米级精度)，从而实现隧道路况巡游机器人按预设路径行驶或者记录隧道路况巡游机器人的行驶路径。

本实施例的隧道路况巡游机器人在隧道内行驶执行监测任务时，可以利用激光雷达成像，向被测目标(比如为可疑障碍物)发射一束激光，然后测量反射或散射信号到达发射机的时间、信号强弱程度和频率变化等参数，从而确定被测目标的距离、方位等信息。利用姿态传感器获取隧道路况巡游机器人的加速度和角速度等信息，再由微型电脑结合被测目标的距离方位等信息，计算处理得到路况凹陷的程度。激光雷达确定被测目标的距离和方位信息的原理，以及姿态传感器确定凹陷程度的原理，均为现有技术，本实用新型是将现有的激光雷达和姿态传感器应用于隧道障碍物和路况的判断和记录。

因此，本实施通过激光雷达和振动传感器，可以实现对隧道内的明显障碍物和路况进行判断和位置信息记录，包括隧道内的路面塌陷、车辆碰撞、干涸下水道、下陷井盖等。同时，激光雷达还可用于隧道路况巡游机器人判断前方是否来车、停车等，保障隧道路况巡游机器人能安全地在隧道内行驶执行监测任务。

本实用新型由于通过卫星定位模块和UWB定位模块相配合可实现对自身的精准位置定位，相应地提高了隧道路况巡游机器人对隧道内的障碍物和路面状况等的监测精度，为下一步的障碍物清除和路面处理提供准确的位置和其他数据信息。

所述标签识别模块，可以识别设置于隧道内特定路段上的二维码，通过扫描该二维码以识别获取其中的位置信息和其余需要注意的信息，比如此路段是否埋有管道等，从而辅助隧道路况巡游机器人获取当前位置信息，完善指导或者记录隧道路况巡游机器人的行驶轨迹，更精确地为隧道路况巡游机器人的监测任务提供辅助信息。

所述图像采集模块，在本实施例中采用网络摄像头，可直接采集隧道内的图像并通过网络传输给云端；也可以将采集到的图像通过微型电脑和无线通信模块发送至云端，或者通过微型电脑将采集到的图像存储在隧道路况巡游机器人的本地存储器。当然，除了采集、传输和存储图像以外，也包括以相同原理采集、传输和存储隧道内的视频。

所述无线传输模块，在本实施例中采用型号为ESP8266的串口转wifi模块，用于隧道路况巡游机器人将自身当前的实时位置、监测到的障碍物和路况的相关信息等实时无线发送至云端，便于云端与隧道路况巡游机器人数据同步，方便隧道监测人员及时从云端查看复杂的隧道路况，协助处理重大突发交通事件以及为路面障碍的清除提供具体的位置和数据信息。

所述警示标识，可以是音响或者指示灯，用于提醒周围车辆请勿靠近，确保隧道路况巡游机器人在隧道内安全行驶并执行监测任务。

所述云端，包括FTP服务器以及Web客户端，用于隧道监控人员通过Web客户端从FTP服务器查看隧道路况巡游机器人当前监测到的隧道路面实时状况，以及存储于FTP服务器中的图像或视频。在本实施例中，FTP服务器采用了阿里云服务器，在centos7为操作系统上并采用了flask+UWSGI+nginx框架来实现后台服务。网页(Web)主要是采用了html+css+JavaScript进行布局以及数据可视化的实现。作为一个数据监控网站，数据的可视化是一个重点，我们采用了echarts.js框架实现，该框架是一款开源框架，具有大量的可视化的图例模型，可以直接调用，缩短了开发的周期以及成本。比起目前的其他的框架，具有明显的优势。融合了html+css+JavaScript设计而成web前端，具有了页面美观，使用方便，体验舒适，数据可视等等特点。

需要说明的是，本实用新型隧道路况巡游机器人所涉及的各模块：微型电脑、卫星定位模块、UWB定位模块、激光雷达、姿态传感器、无线通信模块、图像采集模块、标签识别模块和警示模块，均为硬件模块，且属于广泛使用的现有技术，本实用新型的创新点不在于每个单独的硬件模块，而是各硬件模块连接所构成的隧道路况巡游机器人。

以上实施例为本申请的优选实施例，本领域的普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本申请总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本申请要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种隧道路况巡游机器人，其特征在于，包括：微型电脑、卫星定位模块、UWB定位模块、激光雷达、姿态传感器和无线通信模块；所述卫星定位模块、UWB定位模块、激光雷达、振动传感器和无线通信模块，均与所述微型电脑通信连接；所述微型电脑通过所述无线通信模块实现与云端无线通信。

2.根据权利要求1所述的隧道路况巡游机器人，其特征在于，还包括图像采集模块，所述图像采集模块与微型电脑通信连接。

3.根据权利要求2所述的隧道路况巡游机器人，其特征在于，所述图像采集模块采用网络摄像头，可直接采集图像并通过网络传输给云端。

4.根据权利要求1所述的隧道路况巡游机器人，其特征在于，还包括标签识别模块，所述标签识别模块与微型电脑均通信连接。

5.根据权利要求1所述的隧道路况巡游机器人，其特征在于，还包括警示模块，所述警示模块为音响和/或指示灯，且与所述微型电脑通信连接。

6.根据权利要求1所述的隧道路况巡游机器人，其特征在于，所述无线通信模块采用型号为ESP8266的串口转wifi模块。

7.根据权利要求1所述的隧道路况巡游机器人，其特征在于，所述卫星定位模块采用北斗卫星定位系统。

8.根据权利要求1所述的隧道路况巡游机器人，其特征在于，所述微型电脑搭载ROS系统。

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