CN218976771U - 一种动车底盘智能巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及巡检机器人领域，具体是公开一种动车底盘智能巡检机器人，包括扁平状的车身框架、对应车身框架的相对两侧安装设置的履带式驱动机构以及安装设置在车身框架内的构成自动避障行走和巡查检测的机器人系统的主控模块、视觉检测模块、自主避障行走模块、通信模块、警示模块、电源模块；所述视觉检测模块为两个视觉设备，两个视觉设备以两者拍摄范围有交集且能实现至少覆盖行进正前方或行进正后方至左侧和右侧各大于等于90度拍摄范围的结构布设，两个视觉设备上端露出在车身框架外，并且可活动变化俯仰视角的拍摄。该机器人是针对动车底盘检测应用设计的，其体型小型化且可有效、可靠可替代人工进行巡检检测作业。

Description

一种动车底盘智能巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及巡检机器人领域，特别是涉及用于动车底盘智能巡检的机器人。

背景技术

随着中国高铁建设的快速发展，高速列车的运行里程越来越长，运行列车数量急剧增加。列车运行的安全性至关重要，针对列车的安全检测要求也越来越高，检测频次也越来越高。其中，列车底盘的安全巡检至关重要，目前，列车底盘的检测主要靠人工进行观察和检测完成，而列车底盘的检测存在着诸多难度因素，包括作业空间低（动车底盘距离轨道基面距离小）、巡检任务重，时间紧急、夜间窗口作业等，给人工作业带来一定的工作难度，且传统人工检测过程中，作业人员需在夜间进行高强度作业，检测质量受限于巡检作业人员的精神状态和主观性因素，较容易出现漏检、误检等情况，且检测结果不可追溯，直接影响检测质量，因此，在现有的动车巡检工作中亟需有一款自动化的检测设备替代作业。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种针对动车底盘检测应用设计的，小型化且可有效、可靠可替代人工进行巡检检测作业的一种动车底盘智能巡检机器人。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种动车底盘智能巡检机器人，包括扁平状的车身框架、对应车身框架的相对两侧安装设置的履带式驱动机构以及安装设置在车身框架内的构成自动避障行走和巡查检测的机器人系统的主控模块、视觉检测模块、自主避障行走模块、通信模块、警示模块、电源模块；所述视觉检测模块的视觉工作端和自主避障行走模块的感应工作端露出车身框架外设置。

所述履带式驱动机构、主控模块、视觉检测模块、自主避障行走模块、通信模块、电源模块在车身框架内为同层紧凑分布设置。

所述视觉检测模块为两个视觉设备，两个视觉设备以两者拍摄范围有交集且能实现至少覆盖行进正前方或行进正后方至左侧和右侧各大于等于90度拍摄范围的结构布设，两个视觉设备下端为安装端连接在车身框架内，两个视觉设备上端为所述视觉工作端露出在车身框架外，并且通过俯仰活动机构连接实现视觉工作端可活动变化俯仰视角的拍摄。

所述视觉设备为检测相机，两检测相机以相机镜头侧向角度相背布设。

所述车身框架的上表面设有上盖板，所述上盖板上固定设有搬运把手和/或所述上盖板设有上可打开和盖合的电池盖板，所述电源模块包括有电池，所述电池对应电池盖板下方通过可快速拆装操作的快换机构定位安装设置在车身框架上。

所述自主避障行走模块包括分别对应行进前后端设置激光雷达、避障雷达和/或防撞条。

所述警示模块包括设置在车身框架上的指示灯和/或语音播报器，所述电源模块设有库仑计。

还包括有无线移动设备和/或远程终端设备。

所述履带式驱动机构包括固定安装设置在车身框架内的伺服电机、输出轴对应车身框架侧边穿出设置并且输入端连接伺服电机输出轴的减速机、通过驱动轴连接在减速机的输出轴上的驱动轮、安装连接在车身框架侧边的大梁板架、通过减震机构安装设置在大梁板架的导向轮组、通过张紧机构安装设置在大梁板架上的张紧轮以及套在驱动轮、导向轮组和张紧轮外的履带。

通过采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：上述结构的设置的机器人，其为适应动车底盘底下空间内的活动作业，将机器人整体车身构造成扁平状的结构，其上搭载的主控模块、视觉检测模块、自主避障行走模块、通信模块、警示模块、电源模块均设置在车身框架内，且上述进一步的为同层紧凑分布设置，仅视觉检测模块的视觉工作端和自主避障行走模块的感应工作端露出车身框架外设置，从而可使得本实用新型的机器人整体较低矮，外形小巧，其总高度约216mm、总长度约828mm、总宽度约655mm，是明显小于现有巡检机器人体型的，还有采用履带式驱动机构使得机器人有了极好的越障能力，非常适合铁路轨道这种不平坦的路况，且重心低，能平稳行进，因此能够在动车底盘下更灵活的活动，且也方便使用工作中的搬运。另外，通过电源模块提供电能，主控模块进行控制，且在自主避障行走模块的作用下，本实用新型的机器人能够在狭小空间内自主导航、自主避障，在自主避障行走模块结合其上搭载的视觉检测模块工作下从而实现在动车底盘下对动车底盘进行全方面拍摄扫描分析，再通过通信模块进行传输来对动车底盘病害进行检测和备份，工作人员可仅在远程终端设备和无线移动设备上即可实时查看具体病害情况及追溯往期动车底盘情况，从而达到本实用新型的上述可有效、可靠可替代人工进行智能化自动化的巡检检测作业的目的，可降低工作人员的劳动强度，提升安全性，实现动车底盘巡检结果的客观性、一致性及可追溯性。

附图说明

图1是本实用新型涉及的一种动车底盘智能巡检机器人的结构示意图。

图2是本实用新型涉及的一种动车底盘智能巡检机器人的内部结构示意图。

图中：

车身框架1；上盖板11；电池盖板111；搬运把手112；

履带式驱动机构2；伺服电机21；减速机22；驱动轮23；大梁板架24；

减震机构25；导向轮组26；张紧轮27；履带28；

主控模块3；视觉检测模块4；

自主避障行走模块5；激光雷达51；避障雷达52；防撞条53；

通信模块6；警示模块7；电源模块8。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

本实施例公开的一种动车底盘智能巡检机器人，如图1和图2所示，包括车身框架1、履带式驱动机构2、主控模块3、视觉检测模块4、自主避障行走模块5、通信模块6、警示模块7、电源模块8以及无线移动设备和/或远程终端设备（图中未示出）。下面结合附图详细描述具体结构设置和位置连接关系。

所述车身框架1整体呈扁平状的方形体结构，框架主体可采用结构强度较好的材质制成，能够达到各设备部件的平稳安装设置，并且框架主体各面上覆盖有盖板，可较好的防尘、防护内部设备部件。

所述履带式驱动机构2对应车身框架1的相对两侧安装设置，本实施例公开的如图中所示的，所述履带式驱动机构2包括固定安装设置在车身框架1内的伺服电机21、输出轴对应车身框架1侧边穿出设置并且输入端连接伺服电机21输出轴的减速机22、通过驱动轴连接在减速机的输出轴上的驱动轮23、安装连接在车身框架1侧边的大梁板架24、通过减震机构25安装设置在大梁板架24的导向轮组26、通过张紧机构（图中视角不可见，可采用现有张紧机构技术）安装设置在大梁板架24上的张紧轮27以及套在驱动轮23、导向轮组26和张紧轮27外的履带28。所述履带式驱动机构2的动作由其伺服电机21提供动力通过减速机22输出，经过驱动轴传送到驱动轮23，从而用来拨动履带28实现整体动力输出，履带28通过大梁板架24连起来的导向轮组26和张紧轮27实现支撑和张紧，从而使得机器人有了极好的越障能力，非常适合铁路轨道这种不平坦的路况。

所述主控模块3、视觉检测模块4、自主避障行走模块5、通信模块6、警示模块7、电源模块8安装设置在车身框架1内，通过这些模块构成本实用新型机器人实现自动避障行走和巡查检测的机器人系统；本实施例中为实现机器人整体体型较小利于小空间内的活动及降低重心利于平稳行进，所述履带式驱动机构2的驱动源部分的设备、主控模块3、视觉检测模块4、自主避障行走模块5、通信模块6、电源模块8为在车身框架1内为同层紧凑分布的结构设置，而所述视觉检测模块4的视觉工作端和自主避障行走模块5的感应工作端则为露出车身框架1外的结构设置，如此本实用新型的机器人仅感应工作和视觉工作的部分外露实现工作需要，其余均在车身框架1内设置，外观简洁。

本实施例中，所述视觉检测模块4为两个视觉设备（如视觉相机现有常用于视觉图像获取分析的产品），两个视觉设备以两者拍摄范围有交集且能实现至少覆盖行进正前方或行进正后方至左侧和右侧各大于等于90度拍摄范围的结构布设，如图中两检测相机以相机镜头侧向45度角左右相背布设，如此能够确保机器人行进过程中能拍摄到两侧和前方环境图像，两个视觉设备下端为安装端连接在车身框架1内，两个视觉设备上端为所述视觉工作端露出在车身框架1的上盖板11外，图中上盖板11上设有对应供两个视觉设备上端穿出的活动空间，并且通过俯仰活动机构（图示角度不可见）连接实现视觉工作端可活动变化俯仰视角的拍摄检测。通过该视觉检测模块4可达到系统检测数据实现毫米级指标量化，并通过开发面向动车底盘安全的高效数据管理与挖掘技术，研究动车底盘采集数据与设施运行安全的关联规则，设计建立动车底盘安全状态分析模型与基于决策机制的安全风险专家系统，实现动车底盘病害的大数据库建立及风险预警等。视觉检测模块4工作时，当视觉相机识别到需要巡检的地方，对拍摄到的场景进行抓拍，机器人对抓拍得到的图像进行目标识别或接收机器人发送的抓拍得到的图像进行目标分析并与数据库中的病害模型进行对比，得出相应的风险等级反馈到终端设备或者远端服务器并进行相对应的数据存储。若该检测点不存在风险，则巡检机器人继续移动至下一病害检测点。

为方便本实用新型机器人方便，其电源模块8采用可更换的模块结构设置，如图所示，其包括有可拆装的电池，所述车身框架1的上表面为上盖板11，所述上盖板11设有上可打开和盖合的电池盖板111，图中为电池盖板111通过合页连接在上盖板11上，使用时翻转开合，所述电池对应电池盖板111下方通过可快速拆装操作的快换机构定位安装设置在车身框架1内，如图所示，可快速拆装操作的快换机构为电池盖板111通过各角开设通孔并一一对应套设在车身框架1内立设的螺杆上，然后各角通过蝶形螺母锁固，该方式锁固状态下能够将电池稳固住不易松动，而更换拆卸电池时仅需手动螺旋取下蝶形螺母，取下电池盖板即可快速取出电池，反之装回，从而实现电池可快速拆装更换。另外为方便本实用新型的机器人搬运，所述上盖板11上可固定设有搬运把手112，如图中所示设有两U型把手，方便人工可靠握持。

本实施例中，所述自主避障行走模块5主要包括有分别对应行进前后端设置激光雷达51、避障雷达52和/或防撞条53，图中所示结构为三者均有设置，三者相互配合达到较好的自主定位导航避障行进。所述警示模块7主要可包括设置在车身框架1上的指示灯和/或语音播报器，可在警示时通过灯光、声音与无线移动设备和远程终端设备上反馈给工作人员，所述电源模块8还可进一步设有库仑计。另外为方便技术人员的操控和远距离的控制，本实用新型的机器人还可包括有无线移动设备和/或远程终端设备，无线移动设备可为手持式的终端设备，如由电池、APP及可用于操作的平板电脑组成，手持式的终端设备可方便操作人员跟随机器人或在机器人附近的查看、操控等。

综上结构设置的机器人，使用时工作人员将动车底盘智能机器人放入动车下方轨道基面上，打开机器人，在无线移动设备或远程终端设备上点击开始巡检等相关内容，动车底盘智能巡检机器人接收到任务，采用自主导航和自主避障技术即可在列车下沿轨道方向进行自主行进，行进过程中通过视觉相机实时拍摄动车底盘情况并通过软件系统预设定程序进行视觉分析实时检测，从而达到病害实时监测，机器人可通过通信模块6（包含wifi或者5G）实时进行传输，当遇到病害处，系统可进行报警并记录当前位置来反馈给工作人员。上述机器人在动车下运行主要依靠主控模块3进行控制，通过通信模块6通信，下发指令控制，从而实现机器人前进、后退、原地转弯等功能，上述电源模块8上的库仑计获取电池的实时电量状态。无线移动设备或远程终端设备还可通过通信模块6获取视觉相机的数据，即将视觉相机采集到的数据传输到远程端。

上述实施例和图示并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (8)

1.一种动车底盘智能巡检机器人，其特征在于，包括扁平状的车身框架、对应车身框架的相对两侧安装设置的履带式驱动机构以及安装设置在车身框架内的构成自动避障行走和巡查检测的机器人系统的主控模块、视觉检测模块、自主避障行走模块、通信模块、警示模块、电源模块；所述视觉检测模块的视觉工作端和自主避障行走模块的感应工作端露出车身框架外设置，所述视觉检测模块为两个视觉设备，两个视觉设备以两者拍摄范围有交集且能实现至少覆盖行进正前方或行进正后方至左侧和右侧各大于等于90度拍摄范围的结构布设，两个视觉设备下端为安装端连接在车身框架内，两个视觉设备上端为所述视觉工作端露出在车身框架外，并且通过俯仰活动机构连接实现视觉工作端可活动变化俯仰视角的拍摄。

2.如权利要求1所述的一种动车底盘智能巡检机器人，其特征在于，所述履带式驱动机构、主控模块、视觉检测模块、自主避障行走模块、通信模块、电源模块在车身框架内为同层紧凑分布设置。

3.如权利要求1所述的一种动车底盘智能巡检机器人，其特征在于，所述视觉设备为检测相机，两检测相机以相机镜头侧向角度相背布设。

4.如权利要求1-3任意一项所述的一种动车底盘智能巡检机器人，其特征在于，所述车身框架的上表面设有上盖板，所述上盖板上固定设有搬运把手和/或所述上盖板设有上可打开和盖合的电池盖板，所述电源模块包括有电池，所述电池对应电池盖板下方通过可快速拆装操作的快换机构定位安装设置在车身框架上。

5.如权利要求1-3任意一项所述的一种动车底盘智能巡检机器人，其特征在于，所述自主避障行走模块包括分别对应行进前后端设置激光雷达、避障雷达和/或防撞条。

6.如权利要求1-3任意一项所述的一种动车底盘智能巡检机器人，其特征在于，所述警示模块包括设置在车身框架上的指示灯和/或语音播报器，所述电源模块设有库仑计。

7.如权利要求1-3任意一项所述的一种动车底盘智能巡检机器人，其特征在于，所述履带式驱动机构包括固定安装设置在车身框架内的伺服电机、输出轴对应车身框架侧边穿出设置并且输入端连接伺服电机输出轴的减速机、通过驱动轴连接在减速机的输出轴上的驱动轮、安装连接在车身框架侧边的大梁板架、通过减震机构安装设置在大梁板架的导向轮组、通过张紧机构安装设置在大梁板架上的张紧轮以及套在驱动轮、导向轮组和张紧轮外的履带。

8.如权利要求1-3任意一项所述的一种动车底盘智能巡检机器人，其特征在于，还包括有无线移动设备和/或远程终端设备。

Images