CN218628272U - 一种无人驾驶水准测量系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种无人驾驶水准测量系统，其包括：第一机器人和第二机器人，第一机器人和第二机器人都包括移动底盘、无人驾驶单元和控制单元，第一机器人还包括目标单元，第二机器人还包括观测单元；其中，控制单元安装于移动底盘上；无人驾驶单元设置于移动底盘上，无人驾驶单元包括数据采集装置和远程驾驶装置，数据采集装置和远程驾驶装置连接，远程驾驶装置通过控制单元控制移动底盘运行；目标单元包括伸缩水准尺，伸缩水准尺设置于移动底盘上；观测单元设置于移动底盘上，观测单元包括水准仪和瞄准装置，瞄准装置通过控制单元与水准仪连接，以控制水准仪瞄准伸缩水准尺。本实用新型中，可以在不同场景在测量工作，降低了工作危险系数。

Description

一种无人驾驶水准测量系统

技术领域

本申请涉及移动测量领域，特别涉及一种无人驾驶水准测量系统。

背景技术

水准测量是用水准仪和水准尺测出地面上两点间高差的方法。在地面两点间架设水准仪，观测竖立在两点上的水准尺，按尺上读数计算出两点间的高差。现有的水准测量需要工作人员多，劳动强度大、作业效率低、存在人为误差、危险系数高。水准测量是一个机械化工作，一个作业小组至少需要3名人员，1名观测员、2名扶持员，如果精度要求高还要有一个量距员，并且全程都是步行和人工整平水准仪后瞄准标尺测量，仪器和水准尺及尺垫都是靠人搬运，整体工作效率非常低下、劳动强度也非常大，尤其在公路上进行水准测量安全系数非常低。

实用新型内容

本申请实施例提供一种无人驾驶水准测量系统，以解决相关技术中测量时工作人员多、工作强度大、工作危险系数高、工作效率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种无人驾驶水准测量系统，其包括：第一机器人和第二机器人，所述第一机器人和第二机器人都包括移动底盘、无人驾驶单元和控制单元，所述第一机器人还包括目标单元，所述第二机器人还包括观测单元；其中，所述控制单元安装于移动底盘上；所述无人驾驶单元设置于移动底盘上，所述无人驾驶单元包括数据采集装置和远程驾驶装置，所述数据采集装置和远程驾驶装置连接，所述远程驾驶装置通过控制单元控制移动底盘运行；所述目标单元包括伸缩水准尺，所述伸缩水准尺设置于移动底盘上；所述观测单元设置于移动底盘上，所述观测单元包括水准仪和瞄准装置，所述瞄准装置通过控制单元与水准仪连接，以控制水准仪瞄准伸缩水准尺。

一些实施例中，所述目标单元还包括第一整平装置，所述第一整平装置一端与移动底盘连接，另一端与伸缩水准尺连接，以检测伸缩水准尺相对于水平面的倾角变化量，所述第一整平装置与控制单元连接，以控制伸缩水准尺相对于水平面的倾角量。

一些实施例中，所述第一整平装置包括：伸缩整平器和第一角度传感器，所述伸缩整平器一端与移动底盘连接，另一端与伸缩水准尺连接，所述伸缩整平器与控制单元连接；所述第一角度传感器设置于伸缩整平器上，所述第一角度传感器与控制单元连接。

一些实施例中，所述伸缩水准尺底端与移动底盘顶端铰接；所述伸缩整平器呈倾斜设置，所述伸缩整平器一端与移动底盘铰接，所述第一角度传感器一端与伸缩水准尺固定，另一端与伸缩整平器铰接。

一些实施例中，所述观测单元还包括第二整平装置，所述第二整平装置包括：底座三脚架、液压装置、第二角度传感器、第一伺服电机和第二伺服电机，所述底座三脚架设置于移动底盘上；所述液压装置安装底座三脚架上，所述液压装置与控制单元连接，以控制水准仪相对于水平面的高度；所述第二角度传感器与水准仪和控制单元连接，以检测水准仪倾角变化量；所述第一伺服电机与控制单元连接；所述第二伺服电机与控制单元连接。

一些实施例中，所述液压装置安装于底座三脚架顶端，所述第一伺服电机安装于液压装置顶端，所述第二角度传感器固定于第一伺服电机与水准仪之间，所述第二伺服电机安装于水准仪底端。

一些实施例中，所述数据采集装置包括设置在移动底盘上的计算机平台、辅助定位装置、激光雷达和GNSS接收机，所述辅助定位装置、激光雷达和GNSS接收机均与计算机平台连接。

一些实施例中，所述远程驾驶装置包括设置在移动底盘上的车规级相机、交换机和4G/5G网络终端，所述车规级相机和4G/5G网络终端均与交换机连接，所述计算机平台与4G/5G网络终端连接。

一些实施例中，所述远程驾驶装置还包括设置在移动底盘上的音频装置，所述音频装置通过交换机与4G/5G网络终端连接。

一些实施例中，该无人驾驶水准测量系统还包括设置在移动底盘上的供电单元，所述供电单元与无人驾驶单元、目标单元和观测单元连接。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种无人驾驶水准测量系统，第一机器人和第二机器人都设置有无人驾驶单元和移动底盘，通过无人驾驶单元配合移动底盘，可以实现远程控制移动底盘移动，并且在移动底盘移动时能够采集测量数据；第一机器人上的目标单元配合和第二机器人上的观测单元，实现了远程控制水准仪瞄准伸缩水准尺；不仅减少了工作人数，还降低了工作人员的工作强度，该系统还可以在不同场景在测量工作，降低了工作危险系数。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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。

图1为本申请实施例提供的第一机器人结构示意图；

图2为本申请实施例提供的第二机器人结构示意图。

图中：1、移动底盘；

2、无人驾驶单元；20、数据采集装置；200、计算机平台；201、辅助定位装置；202、激光雷达；203、GNSS接收机；21、远程驾驶装置；210、车规级相机；211、4G/5G网络终端；212、音频装置；213、交换机；

3、目标单元；30、伸缩水准尺；31、第一整平装置；310、伸缩整平器；311、第一角度传感器；

4、观测单元；40、水准仪；41、第二整平装置；410、第二角度传感器；411、第一伺服电机；412、液压装置；413、底座三脚架；414、第二伺服电机；42、瞄准装置；420、深度相机；

5、控制单元；

6、供电单元。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种无人驾驶水准测量系统，其能解决相关技术中测量时工作人员多、工作强度大、工作危险系数高、工作效率低的问题。

参见图1至图2，本申请实施例提供了一种无人驾驶水准测量系统，其包括：第一机器人和第二机器人，第一机器人和第二机器人都包括移动底盘1、无人驾驶单元2和控制单元5，第一机器人还包括目标单元3，第二机器人还包括观测单元4；其中，控制单元5安装于移动底盘1上；无人驾驶单元2设置于移动底盘1上，无人驾驶单元2包括数据采集装置20和远程驾驶装置21，数据采集装置20和远程驾驶装置21连接，远程驾驶装置21通过控制单元5控制移动底盘1运行；目标单元3包括伸缩水准尺30，伸缩水准尺30设置于移动底盘1上；观测单元4设置于移动底盘1上，观测单元4包括水准仪40和瞄准装置42，瞄准装置42通过控制单元5与水准仪40连接，以控制水准仪40瞄准伸缩水准尺30。

本申请中，第一机器人和第二机器人都设置有无人驾驶单元2和移动底盘1，通过无人驾驶单元2配合移动底盘1，可以实现远程控制移动底盘1移动，并且指令移动底盘1移动至指定位置采集测量数据；第一机器人上的目标单元3配合和第二机器人上的观测单元4，实现了远程控制水准仪40瞄准伸缩水准尺30；不仅减少了工作人数，还降低了工作人员的工作强度，该系统还可以在不同场景在测量工作，降低了工作危险系数。

在无人驾驶水准测量系统中第一机器人和第二机器人的数量可以根据实际情况进行设置。第一机器人和第二机器人数量可以不相同，例如，高等级水准测量时第一机器人为两个，第二机器人为一个，低等级水准测量时可以第一机器人为一个，第二机器人为一个。

设置数据采集装置20和远程驾驶装置21使得移动底盘1在移动时可以采集视频，同时采集的视频通过远程驾驶装置21传输至用户端，使工作人员可以使用用户端进行远程驾驶操作，使远程驾驶装置21向控制单元5发出工作指令，控制单元5对工作指令处理后控制移动底盘1进行移动或停止。

其中，数据采集装置20包括设置在移动底盘1上的计算机平台200、辅助定位装置201、激光雷达202和GNSS接收机203，辅助定位装置201、激光雷达202和GNSS接收机203均与计算机平台200连接。激光雷达202为16线激光雷达，是在线点云与预制底图，能够获得高清的三维环境感知信息；GNSS接收机203是一种绝对定位方式，可以实现全天候(和时间/气候不相关)厘米级定位；辅助定位装置201包括惯性导航系统，惯性导航系统是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置，一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统，工作不需要通时，安装位置随意，定位范围全场景，估算运动物体位置、姿态和速度的辅助导航系统；综上实现多传感器融合使用，收集的数据通过计算机平台200处理后发送给远程驾驶装置21，然后通过远程驾驶装置21发送至用户端，可以实现障碍物检测、分类、跟踪、实时定位与建图等功能。

远程驾驶装置21包括设置在移动底盘1上的车规级相机210、交换机213和4G/5G网络终端211，车规级相机210和4G/5G网络终端211均与交换机213连接，计算机平台200与4G/5G网络终端211连接。远程驾驶装置21是一套基于4G/5G移动网络信号实现远程控制移动底盘1移动完成任务的平行控制方案，基于移动网络低延时、大带宽特性，配置车规级相机210，可实现图像、视频信息采集传输、远程或超远程控制等功能，可以实现远程数据传输和办公室辅助驾驶完成无人驾驶智能数据采集。车规级相机210可以采集行驶时的车况图像信息，并通过交换机213将行驶时的车况图像信息传输给4G/5G网络终端211，其中4G/5G网络终端211还与计算机平台200连接，使4G/5G网络终端211可以将数据信息无线传输给用户端，让工作人员实时查看，进而方便工作人员远程操作移动底盘1行驶。

远程驾驶装置21还包括设置在移动底盘1上的音频装置212，音频装置212通过交换机213与4G/5G网络终端211连接。其中，音频装置212包括麦克风和扬声器，麦克风和扬声器均通过交换机213与4G/5G网络终端211连接。麦克风可以采集移动底盘1移动时的周围环境的声音信息，然后通过交换机213将声音信息传输给4G/5G网络终端211，接着4G/5G网络终端211可以将声音信息无线传输给用户端；工作人员也可以通过用户端向4G/5G网络终端211发送声音信息，4G/5G网络终端211通过交换机213将声音信息发送给扬声器发声。通过麦克风和扬声器可以使不同位置处的工作人员进行沟通和交流。

本申请实施例的移动底盘1为全能型移动底盘1，移动底盘1坚固小巧，通过四轮驱动，差速自转，动力强劲，可以轻松驾驭各种复杂环境。控制单元5包括了单片机。

本申请实施例的水准仪40和伸缩水准尺30是一套水准测量设备，伸缩水准尺30为自动升降水准标尺，自动升降水准标尺和水准仪40可以实现水准仪40自动观测、自动升降，自动升降水准标尺实现自动升降、自动水平、自动感知障碍物。伸缩水准尺30设置在第一机器人上的移动底盘1上，水准仪40设置在第二机器人上的移动底盘1上，通过第一机器人配合第二机器人可以实现水准测量操作。

为了能根据第一机器人所处的位置和地理情况调整伸缩水准尺30相对于水平面的倾角量，设置目标单元3还包括第一整平装置31，第一整平装置31一端与移动底盘1连接，另一端与伸缩水准尺30连接，以检测伸缩水准尺30相对于水平面的倾角变化量，第一整平装置31与控制单元5连接，以控制伸缩水准尺30相对于水平面的倾角量。具体的，第一整平装置31包括伸缩整平器310和第一角度传感器311，其中，伸缩整平器310一端与移动底盘1连接，另一端与伸缩水准尺30连接，伸缩整平器310与控制单元5连接；第一角度传感器311设置于伸缩整平器310上，第一角度传感器311为水平角度传感器，且与控制单元5连接。当第一机器人到达测量位置处后，第一角度传感器311对伸缩水准尺30相对于水平面的倾角量进行测量，当伸缩水准尺30相对于水平面的倾角量不达标时，控制单元5可以控制伸缩整平器310实现伸缩水准尺30的自动整平。

设置伸缩水准尺30底端与移动底盘1顶端铰接；同时使伸缩整平器310呈倾斜设置，伸缩整平器310一端与移动底盘1铰接，第一角度传感器311一端与伸缩水准尺30固定，另一端与伸缩整平器310铰接，伸缩整平器310为液压伸缩整平器310。当第一角度传感器311测量到伸缩水准尺30相对于水平面的倾角量不达标时，伸缩整平器310收缩或伸长，如图1所示，当伸缩整平器310收缩时，伸缩水准尺30以与移动底盘1铰接的点位为原点，逆时针转动；当伸缩整平器310伸长时，伸缩水准尺30以与移动底盘1铰接的点位为原点，顺时针转动。在伸缩水准尺30转动调整时第一角度传感器311同步检测伸缩水准尺30相对于水平面的倾角量，当伸缩水准尺30相对于水平面的倾角量达标时，控制单元5控制伸缩整平器310停止工作。

为了能根据第二机器人所处的位置和地理情况调整水准仪40不同方向的倾角量，设置观测单元4还包括第二整平装置41，使第二整平装置41与水准仪40连接。其中，第二整平装置41包括底座三脚架413、液压装置412、第二角度传感器410、第一伺服电机411和第二伺服电机414；底座三脚架413设置于移动底盘1上，底座三脚架413可以起到稳定支撑的作用。液压装置412安装底座三脚架413上，且安装于底座三脚架413顶端，液压装置412与控制单元5连接，以控制水准仪40相对于水平面的高度；当水准仪40高度需要调节时，通过控制单元5控制液压装置412工作，液压装置412收缩或伸长，使水准仪40高度发生改变。通过第二角度传感器410与水准仪40和控制单元5连接，以检测水准仪40倾角变化量，通过设置多个第二伺服电机414与控制单元5连接，用于调整水准仪40倾角量，当水准仪40倾角量不达标时，控制单元5控制多个第二伺服电机414工作，致使水准仪40倾角量达标。

具体的，第二角度传感器410固定于第一伺服电机411与水准仪40之间，第二角度传感器410与水准仪40连接，第二伺服电机414固定于水准仪40底部。第二角度传感器410包括水平角度传感器和垂直角度传感器，水平角度传感器和垂直角度传感器可以检测水准仪40倾角变化量，通过水平角度传感器、垂直角度传感器检测到水准仪40倾角量不达标时，控制单元5控制多个第二伺服电机414工作，调整水准仪40倾角量，致使水准仪40倾角量达标。

第二角度传感器410上还设置有与瞄准装置42和控制单元5连接的磁罗盘，磁罗盘可以测量磁方位数据，如磁偏角数据、磁倾角数据，通过磁罗盘检测到瞄准装置42磁偏角数据，控制单元5控制第一伺服电机411工作，调整水准仪40方向量，致使水准仪40粗略瞄准伸缩水准尺30。

第一伺服电机411与控制单元5连接，第一伺服电机411安装于液压装置412顶端。其中，第一伺服电机411还与瞄准装置42连接，瞄准装置42包括深度相机420，深度相机420设置于水准仪40上，以识别捕捉伸缩水准尺30，具体的，深度相机420安装于第二角度传感器410前端；深度相机420通过控制单元5与第一伺服电机411连接，深度相机420精确识别捕捉伸缩水准尺30，第一伺服电机411可以控制水准仪40进行转动，第一伺服电机411的控制速度、位置精度非常准确。

在上述实施例的基础上，本实施中，该无人驾驶水准测量系统还包括设置在移动底盘1上的供电单元6，供电单元6与无人驾驶单元2、目标单元3和观测单元4连接。通过供电单元6对无人驾驶单元2、目标单元3和观测单元4供电，使第一机器人和第二机器人可以在未设有供电设备的场地工作，提高了第一机器人和第二机器人工作的便利性。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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，或一体地连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种无人驾驶水准测量系统，其特征在于，其包括：

第一机器人和第二机器人，所述第一机器人和第二机器人都包括移动底盘(1)、无人驾驶单元(2)和控制单元(5)，所述第一机器人还包括目标单元(3)，所述第二机器人还包括观测单元(4)；

其中，所述控制单元(5)安装于移动底盘(1)上；

所述无人驾驶单元(2)设置于移动底盘(1)上，所述无人驾驶单元(2)包括数据采集装置(20)和远程驾驶装置(21)，所述数据采集装置(20)和远程驾驶装置(21)连接，所述远程驾驶装置(21)通过控制单元(5)控制移动底盘(1)运行；

所述目标单元(3)包括伸缩水准尺(30)，所述伸缩水准尺(30)设置于移动底盘(1)上；

所述观测单元(4)设置于移动底盘(1)上，所述观测单元(4)包括水准仪(40)和瞄准装置(42)，所述瞄准装置(42)通过控制单元(5)与水准仪(40)连接，以控制水准仪(40)瞄准伸缩水准尺(30)。

2.如权利要求1所述的无人驾驶水准测量系统，其特征在于：

所述目标单元(3)还包括第一整平装置(31)，所述第一整平装置(31)一端与移动底盘(1)连接，另一端与伸缩水准尺(30)连接，以检测伸缩水准尺(30)相对于水平面的倾角变化量，所述第一整平装置(31)与控制单元(5)连接，以控制伸缩水准尺(30)相对于水平面的倾角量。

3.如权利要求2所述的无人驾驶水准测量系统，其特征在于：

所述第一整平装置(31)包括：

伸缩整平器(310)，所述伸缩整平器(310)一端与移动底盘(1)连接，另一端与伸缩水准尺(30)连接，所述伸缩整平器(310)与控制单元(5)连接；

第一角度传感器(311)，所述第一角度传感器(311)设置于伸缩整平器(310)上，所述第一角度传感器(311)与控制单元(5)连接。

4.如权利要求3所述的无人驾驶水准测量系统，其特征在于：

所述伸缩水准尺(30)底端与移动底盘(1)顶端铰接；

所述伸缩整平器(310)呈倾斜设置，所述伸缩整平器(310)一端与移动底盘(1)铰接，所述第一角度传感器(311)一端与伸缩水准尺(30)固定，另一端与伸缩整平器(310)铰接。

5.如权利要求1所述的无人驾驶水准测量系统，其特征在于：

所述观测单元(4)还包括第二整平装置(41)，所述第二整平装置(41)包括：

底座三脚架(413)，所述底座三脚架(413)设置于移动底盘(1)上；

液压装置(412)，所述液压装置(412)安装底座三脚架(413)上，所述液压装置(412)与控制单元(5)连接，以控制水准仪(40)相对于水平面的高度；

第二角度传感器(410)，所述第二角度传感器(410)与水准仪(40)和控制单元(5)连接，以检测水准仪(40)倾角变化量；

第一伺服电机(411)，所述第一伺服电机(411)与控制单元(5)连接；

第二伺服电机(414)，所述第二伺服电机(414)与控制单元(5)连接。

6.如权利要求5所述的无人驾驶水准测量系统，其特征在于：

所述液压装置(412)安装于底座三脚架(413)顶端，所述第一伺服电机(411)安装于液压装置(412)顶端，所述第二角度传感器(410)固定于第一伺服电机(411)与水准仪(40)之间，所述第二伺服电机(414)安装于水准仪(40)底端。

7.如权利要求1所述的无人驾驶水准测量系统，其特征在于：

所述数据采集装置(20)包括设置在移动底盘(1)上的计算机平台(200)、辅助定位装置(201)、激光雷达(202)和GNSS接收机(203)，所述辅助定位装置(201)、激光雷达(202)和GNSS接收机(203)均与计算机平台(200)连接。

8.如权利要求7所述的无人驾驶水准测量系统，其特征在于：

所述远程驾驶装置(21)包括设置在移动底盘(1)上的车规级相机(210)、交换机(213)和4G/5G网络终端(211)，所述车规级相机(210)和4G/5G网络终端(211)均与交换机(213)连接，所述计算机平台(200)与4G/5G网络终端(211)连接。

9.如权利要求8所述的无人驾驶水准测量系统，其特征在于：

所述远程驾驶装置(21)还包括设置在移动底盘(1)上的音频装置(212)，所述音频装置(212)通过交换机(213)与4G/5G网络终端(211)连接。

10.如权利要求1所述的无人驾驶水准测量系统，其特征在于：

该无人驾驶水准测量系统还包括设置在移动底盘(1)上的供电单元(6)，所述供电单元(6)与无人驾驶单元(2)、目标单元(3)和观测单元(4)连接。

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