DE212017000120U1

DE212017000120U1 - Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung und Robotersystem

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Publication number: DE212017000120U1
Application number: DE212017000120.8U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: SHANGHAI GUIMU ROBOT CO., LTD., CN
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2018-12-05
Anticipated expiration: 2027-05-24
Also published as: WO2017202284A1

Abstract

Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung, umfassend eine Fahrzeugkarosserie (1); ein an der Fahrzeugkarosserie (1) vorgesehenes Steuersystem (20); ein zerstörungsfreies Prüfsystem (19) und einen Betätigungsmechanismus (3), dadurch gekennzeichnet dass der Betätigungsmechanismus (3) an der Fahrzeugkarosserie (1) montiert ist, das zerstörungsfreie Prüfsystem (19) mit dem Betätigungsmechanismus (3) verbunden ist, das Steuersystem (20) elektrisch mit dem Betätigungsmechanismus (3) verbunden ist, das Steuersystem (20) mit dem Betätigungsmechanismus (3) elektrisch verbunden ist, das Steuersystem (20) elektrisch mit dem zerstörungsfreien Prüfsystem (19) verbunden ist; das zerstörungsfreie Prüfsystem (19) ein Widerstandsmessgerät (9) umfasst, der Betätigungsmechanismus (3) einen Teleskopmechanismus (2) umfasst und das Widerstandsmessgerät (9) mit dem Teleskopmechanismus (2) verbunden ist.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrbahnprüfvorrichtung, insbesondere auf eine autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung und ein Robotersystem.
HINTERGRUND
Nach der Fertigstellung einer Autobahn sind regelmäßige Wartungs- und Reparaturarbeiten erforderlich, um die Verkehrssicherheit und -effizienz zu gewährleisten. Da die Gesamtlaufleistung der chinesischen Autobahn schnell wächst und die Betriebsjahre der Straße zunehmen, sind die Autobahnen in eine Zeit eingetreten, in der der Bau und die Instandhaltung gleichermaßen berücksichtigt werden müssen. Mehr als 10.000 Kilometer Autobahnen, die vor dem Jahr 2000 fertiggestellt wurden, haben eine Überholungsphase durchlaufen, und mehr als 50.000 Kilometer Autobahnen, die vor 2009 fertiggestellt wurden, haben in der Regel auch eine normale Wartungsphase nach einer Gewährleistungsphase durchlaufen. Die Zahl der Mitarbeiter in der Instandhaltungsbranche ist rasant gestiegen. Gemäß den „Highway Maintenance Management Development Guidelines of the 12th Five-Year Plan“ des Verkehrsministeriums der Volksrepublik China wird der Anteil der schweren und mittleren Instandhaltung von 13% auf 17% erhöht, was bedeutet, dass der Anteil um fast 30% gestiegen ist. So betrug die Laufleistung von Autobahnen, die im Jahr 2015 schwere und mittlere Wartungsarbeiten erforderten, fast 13.000 Kilometer.
Zu den Instandhaltungsarbeiten an Autobahnen gehören Untergrund-, Belags-, Brücken- und Dükerwartung, Kanalwartung, Tunnelwartung, Schilder- und Markierungswartung, Hauswartung, mechanische und elektrische Anlagenwartung oder dergleichen. Unter den Autobahnwartungen ist die Instandhaltung der Fahrbahn wichtig. Die Voraussetzung für die Instandhaltung von Fahrbahnen ist die Inspektion und Bewertung des Fahrbahnzustands. Derzeit basiert die Zustandsprüfung und -bewertung der Fahrbahn hauptsächlich auf der manuellen Sichtprüfung, die hauptsächlich von der Erfahrung abhängt, was zu einer schlechten Inspektionsgenauigkeit führt. Eine alternative Methode ist der Einsatz von handgehaltenen Instrumenten zur Inspektion, die eine bessere Datengenauigkeit als die visuelle Inspektion bieten. Allerdings gibt es auch Probleme bei folgenden Aspekten: Erstens ist die manuelle Datenerfassung leicht von manuellen Bedienungsfehlern betroffen, die Datengenauigkeit kann nicht garantiert werden, und die persönliche Sicherheit kann nicht gewährleistet werden; zweitens ist die Geschwindigkeit der manuellen Inspektion gering, eine große Menge an Arbeitskräften ist erforderlich, die Arbeitsintensität ist hoch, während der Wirkungsgrad ist niedrig, die Inspektionszeit ist lang und die Verkehrseffizienz ist beeinträchtigt; und drittens kann die manuelle Inspektion nur ein einziges Instrument einsetzen, und es kann jeweils nur ein Fehler inspiziert werden, so dass der Belagszustand nicht umfassend bewertet werden kann.
Daher ist es im Zusammenhang mit der Entwicklung moderner Wissenschaft und Technik besonders wichtig, ein automatisches System bereitzustellen, das den Zustand der Fahrbahn umfassend überprüfen und bewerten kann. Derzeit gibt es multifunktionale Inspektionsfahrzeuge, die die Fahrbahnbedingungen überprüfen können, die für die Echtzeit-Erfassung von Informationen (Echtzeitpositionen, Fahrbahnglätte, Texturen, Spurrinnenverhältnisse, Straßengeometriedaten, globale Positionierungssysteme, Landschaften entlang der Straße oder Bilder von Fahrbahnschäden usw.) auf Autobahnen und normalen Straßen sowie für die computergestützte Echtzeit- und verzögerte Verarbeitung verwendet werden können. Diese Art von Inspektionsfahrzeugen erfordert jedoch immer noch eine manuelle Kontrolle und Beurteilung, kann die Anforderungen einiger Inspektionsprozesse zur Bewegungssteuerung nicht erfüllen (z.B. Anhalten in einem bestimmten Abstand), kann nicht autonom prüfen und Daten zur automatischen Auswertung kombinieren, kann nur Bedingungen auf Straßenoberflächen, nicht Bedingungen unterhalb der Straßenoberflächen inspizieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung und ein Robotersystem bereitzustellen. Nach der vorliegenden Erfindung wird ein automatisches Konstruktionskonzept angenommen und Informationen über den Fahrbahnzustand werden von einer intelligenten Vorrichtung erfasst, wodurch die Prüfeffizienz erheblich verbessert werden kann und die Datengenauigkeit aufgrund des gleichen Prüfstandards hoch ist. Beschrieben wird ferner ein Fahrbahnprüfverfahren, das die Prüfeffizienz und die Genauigkeit der Prüfergebnisse verbessert, indem es eine Fahrzeugkarosserie in Echtzeit über ein Steuerungssystem steuert.
Um die oben genannten technischen Probleme zu lösen, bietet die vorliegende Erfindung die folgenden technischen Lösungen.
Eine autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung beinhaltet eine Fahrzeugkarosserie, ein Steuersystem an der Fahrzeugkarosserie, ein zerstörungsfreies Prüfsystem und einen an der Fahrzeugkarosserie angeordneten Betätigungsmechanismus; der Betätigungsmechanismus ist an der Fahrzeugkarosserie montiert, das zerstörungsfreie Prüfsystem ist mit dem Betätigungsmechanismus verbunden, das Steuersystem ist elektrisch mit dem Betätigungsmechanismus verbunden, und das Steuersystem ist elektrisch mit dem zerstörungsfreien Prüfsystem verbunden; und das zerstörungsfreie Prüfsystem beinhaltet einen Widerstandsmesser, der Betätigungsmechanismus beinhaltet einen Teleskopmechanismus und der Widerstandsmesser ist mit dem Teleskopmechanismus verbunden. Das Widerstandsmessgerät wird zur Überprüfung der Korrosionsbedingungen von Fahrbahnbeton und Stahlstäben verwendet, und der Teleskopmechanismus wird zur Steuerung der Form des Widerstandsmessgeräts verwendet. In einem Nichtbenutzungszustand befindet sich der Teleskopmechanismus in einem kontrahierten Zustand, so dass einerseits der insgesamt belegte Raum reduziert werden kann und andererseits verhindert werden kann, dass der Widerstandsmesser durch Kollision beschädigt wird; und in einem Nutzungszustand kann der Teleskopmechanismus den Widerstandsmesser in eine bestimmte Position bewegen und den Widerstandsmesser in einen bestimmten Winkel bringen, um die Genauigkeit der Inspektionsdaten durch den Widerstandsmesser zu verbessern.
Um die Prüfeffizienz der Vorrichtung zu verbessern, beinhaltet das zerstörungsfreie Prüfsystem weiterhin ein Störechogerät und ein Ultraschallgerät, und das Ultraschallgerät ist mit dem Teleskopmechanismus verbunden. Das Prallechoinstrument wird zur Untersuchung von Querrissen innerhalb einer Fahrbahn verwendet; und die vom Ultraschallgerät erzeugten Ultraschallwellen haben eine starke Durchschlagskraft und können geologische Bedingungen unter der Fahrbahn inspizieren, was eine Referenz für eine umfassende Analyse darstellt. Das zerstörungsfreie Inspektionssystem beinhaltet weiterhin ein Bodenradar, das mit dem Teleskopmechanismus verbunden ist. Das Bodenradar wird zur Untersuchung von Schäden im Fahrbahnbereich eingesetzt. Das zerstörungsfreie Prüfsystem beinhaltet weiterhin ein erstes Lasermessgerät, das mit dem Teleskopmechanismus verbunden ist. Das erste Lasermessgerät wird zur Überprüfung der Glätte und Makrostruktur der Fahrbahn eingesetzt. Das zerstörungsfreie Prüfsystem beinhaltet weiterhin ein zweites Lasermessgerät, das mit dem Teleskopmechanismus verbunden ist. Mit dem zweiten Lasermessgerät wird die Spurrinnentiefe der Fahrbahn überprüft. Das zerstörungsfreie Inspektionssystem beinhaltet weiterhin eine hochauflösende Kamera und eine Panoramakamera, und sowohl die hochauflösende Kamera als auch die Panoramakamera sind mit dem Teleskopmechanismus verbunden. Die von der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Prüfeinrichtung integriert eine Vielzahl von zerstörungsfreien Prüfsensoren als Ganzes, so dass sie den Fahrbahnzustand (einschließlich des inneren Zustands) einmalig umfassend bewerten kann, um eine Vielzahl von Referenzdaten für die Bewertung der Fahrbahnbedingungen bereitzustellen, die Prüfeffizienz stark verbessert wird und auch der Einfluss auf die Straßenfahrbarkeit reduziert wird.
Durch die Verwendung des Teleskopmechanismus werden alle Komponenten des zerstörungsfreien Prüfsystems bei Stillstand der Fahrzeugkarosserie in der Fahrzeugkarosserie positioniert, um zu verhindern, dass die Komponenten abgenutzt, kollidiert und beschädigt werden, was die Lebensdauer der Vorrichtung verlängert.
In einer optionalen Ausführungsform sind ein Rad, ein Verzögerungsmechanismus, ein Antriebsmotor und eine Stromversorgungsvorrichtung an der Fahrzeugkarosserie montiert, der Antriebsmotor ist über den Verzögerungsmechanismus mit dem Rad verbunden, die Stromversorgungsvorrichtung ist elektrisch mit dem Antriebsmotor verbunden, der Antriebsmotor ist elektrisch mit der Steuerung verbunden, und das Rad ist ein unabhängig angetriebenes omnidirektionales Rad, vorzugsweise ein Mecanumrad. Durch die Verwendung des omnidirektionalen Rades können omnidirektionale Bewegungen, wie geradlinige Bewegung, 45-Grad-Schrägbewegung, Querbewegung und In-situ-Lenkung, realisiert werden, und die Flexibilität des Systems wird deutlich verbessert.
In einer weiteren optionalen Ausführungsform ist die Fahrzeugkarosserie eine Raupenfahrzeugkarosserie. Ein Raupenfahrwerk, ein Verzögerungsmechanismus, ein Antriebsmotor und eine Stromversorgungsvorrichtung sind auf der Raupenfahrzeugkarosserie montiert, der Antriebsmotor ist mit dem Raupenfahrwerk über den Verzögerungsmechanismus verbunden, die Stromversorgungsvorrichtung ist elektrisch mit dem Antriebsmotor verbunden, und der Antriebsmotor ist elektrisch mit dem Steuersystem verbunden.
In noch einer weiteren optionalen Ausführungsform ist der Boden der Fahrzeugkarosserie mit einer unabhängig angetriebenen Lenkeinrichtung versehen. Die unabhängig angetriebene Lenkeinrichtung beinhaltet einen Antriebsmotor, der an der Fahrzeugkarosserie montiert und elektrisch mit dem Steuersystem verbunden ist, und beinhaltet ferner einen Turbinenschneckenmechanismus, einen Montagerahmen und einen Reifen, dadurchgekennzeichnet dass der Antriebsmotor über ein Getriebe mit dem Turbinenschneckenmechanismus verbunden ist, der Turbinenschneckenmechanismus auf dem Montagerahmen angeordnet ist und der Reifen auf dem Montagerahmen montiert ist. Der Antriebsmotor wird von der Steuerung gesteuert. Wenn die Karosserie drehen muss, läuft der Antriebsmotor gemäß einem Steuersignal der Steuerung und treibt den Montagerahmen an, um sich durch das Getriebe und den Turbinenschneckenmechanismus zu drehen. Wenn sich die Fahrzeugkarosserie dreht, wird daher zuerst der Winkel der unabhängig angetriebenen Lenkeinrichtung eingestellt, und dann kann die Fahrzeugkarosserie gerade fahren. Der Bewegungsablauf der Fahrzeugkarosserie erzeugt keine Radien, so dass der Bewegungsablauf der Fahrzeugkarosserie genauer eingestellt werden kann. Der Reifen beinhaltet eine Nabe, eine Nabenmotoranordnung ist in der Nabe angeordnet und ist elektrisch mit der Steuerung verbunden, und ein Stoßdämpfer ist auf dem Montagerahmen angeordnet. In jedem Reifen ist eine Nabenmotoranordnung und am Montagerahmen ein Stoßdämpfer angeordnet, so dass die Schwingungsamplitude der Fahrzeugkarosserie reduziert und die Lebensdauer eines Präzisionsinstruments an der Fahrzeugkarosserie verlängert werden kann.
Das Steuersystem beinhaltet ein Navigationssensorsystem und eine Fahrzeugkarosserie-Steuerbox, und das Navigationssensorsystem beinhaltet ein globales Positionierungssystem, ein Gyroskop, einen Encoder und einen Hindernisvermeidungs-Lidar. Ein Navigationsschema, das auf einer Multisensordatenfusion des globalen Positionierungssystems, des Gyroskops, des Encoders und des Hindernisvermeidungslidars basiert, wird verwendet, um eine hochpräzise Navigation und Positionskalibrierung der Inspektionsdaten auf Zentimeterebene im Freien zu realisieren, so dass die Genauigkeit der Inspektion deutlich verbessert werden kann.
Der Teleskopmechanismus beinhaltet mindestens einen von einem Linearzylinder oder einem mehrstufigen Teleskopmechanismus. Um die Struktur der Inspektionsapparatur kompakter zu gestalten, kann der Teleskopmechanismus auch eine Struktur anderer Form annehmen, d.h. der Teleskopmechanismus besteht aus einem Linearzylinder und einer Pleuelstange, der Linearzylinder ist an der Fahrzeugkarosserie montiert, und die Pleuelstange ist mit dem Linearzylinder angelenkt.
Ein autonomes Fahrbahnprüfrobotersystem, das die autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung beinhaltet, beinhaltet ferner ein Fernüberwachungshilfssystem, und Informationen werden zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Fernüberwachungshilfssystem mittels drahtloser Kommunikation übertragen. Das Fernüberwachungshilfssystem hat eine Funktion der Fernbedienung und kann gesammelte Inspektionsdaten an eine externe Anzeigevorrichtung senden; und das Fernüberwachungshilfssystem wird verwendet, um einen Betriebszustand der Fahrzeugkarosserie zu überwachen und bei Bedarf manuell störende (Start und Stopp der mobilen Plattform und des Antriebsmechanismus usw.) Fahrzeugkarosserieaktionen zu überwachen sowie zerstörungsfreie Inspektionsdaten zu speichern und zu verarbeiten.
Insbesondere beinhaltet das Fernüberwachungshilfssystem einen Schaltschrank, eine Bedienkonsole und einen Überwachungsbildschirm, und sowohl die Bedienkonsole als auch der Überwachungsbildschirm sind elektrisch mit dem Schaltschrank verbunden.
Ein Fahrbahnprüfverfahren, das die autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung oder das Robotersystem verwendet, beinhaltet: S1, Steuern einer Fahrzeugkarosserie, um sich zu einer auf einer Fahrbahn angegebenen Position zu bewegen; S2, manuelles Bestimmen (unter Verwendung von Mitteln im Stand der Technik, wie beispielsweise einem Differential-GPS-System) einer Koordinate eines Schlüsselpunktes eines zu inspizierenden Bereichs und Einstellen eines Inspektionsbereichs der Fahrbahn; S3, autonomes Planen eines Fahrbahnprüfpfades durch die Fahrzeugkarosserie entsprechend der Form und Größe des zu inspizierenden Bereichs; S4, Steuern der Fahrzeugkarosserie, um sich entlang des Fahrbahnprüfpfades zu bewegen, Anhalten alle 0.5-10 Meter für die Fahrbahn- und Innenzustandsprüfung und das Sammeln von Straßenzustandsinformationen; und S5: Durchführen einer Echtzeit-Überwachungsanalyse oder Verzögerungsanalyse gemäß den gesammelten Straßenzustandsinformationen.
In Schritt S3 wird der Prüfpfad geplant durch: Messen der Länge und Breite (rechteckiger Belag) oder einer Koordinate eines Schlüsselpunktes des Prüfbereichs des Belags, um die Form und Größe (nicht rechteckiger Belag) des zu prüfenden Bereichs anzupassen, und Steuern der Fahrzeugkarosserie, um sich auf einem S-förmigen Weg zu bewegen, um den Belagprüfbereich umfassend zu inspizieren. Die umfassende Inspektion des Fahrbahnprüfbereichs bedeutet, dass sich die Fahrzeugkarosserie Zeile für Zeile entlang einer Richtung zum Messen der Länge oder Breite des Fahrbahnprüfbereichs bewegt und für eine Prüfbreite, die die Fahrzeugkarosserie jedes Mal überprüft, vorwärts bewegt, so dass die Fahrbahn umfassend geprüft wird (siehe zur Veranschaulichung).
Bei dem Fahrbahninspektionsverfahren beinhalten die Fahrbahnzustandsinformationen mindestens einen Korrosionszustand von Fahrbahnbeton und Stahlstäben, eine Dicke jeder Schicht des Fahrbahnbelags, Innenrisse des Fahrbahnbelags, einen Wasserversickerungszustand unter dem Fahrbahnbelag, einen Hohlraumzustand unter dem Fahrbahnbelag, eine Tragfähigkeit des Fahrbahnbelags, Glätte und Makrostruktur des Fahrbahnbelags, eine Spurruttiefe des Fahrbahnbelags, ein Bodenoberflächenbild des Fahrbahnbelags oder ein Fahrbahnpanorama um die Fahrzeugkarosserie herum.
Gegenüber dem Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung folgende Vorteile.

1. Die autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung und das Robotersystem nach der vorliegenden Erfindung, die ein hochpräzises Außennavigationssystem, ein integriertes zerstörungsfreies Prüfsystem und ein Mehrdatenfusionssystem verwendet, können eine autonome und effiziente Inspektion eines Fahrbahnbelags und dessen Innenzustand realisieren, die Prüfeffizienz, die Wirtschaftlichkeit und Sicherheit erheblich verbessern und eine gute systemübergreifende Leistung erbringen.
2. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Steuermodus „Makro-Fernbedienung, Mikroautonomie und Fernüberwachung“ gewählt, so dass ein Prüfpfad autonom geplant und ein Prüfvorgang durchgeführt werden kann und die Funktionen der Parametereinstellung Prüfung und Online-Einstellung erreicht werden. Eine Panoramakamera wird eingesetzt, um die Arbeitsumgebung und den Zustand eines Roboters zu überwachen und Makrooperationen eines Startpunktes vor der Inspektion und dem notwendigen manuellen Eingriff in einen Inspektionsprozess durchzuführen. Die Funktionen der Makro-Mikroinspektions-Überwachung und des autonomen Betriebs werden erreicht, und es wird eine intelligente Inspektion realisiert. Da kein bemanntes Fahren erforderlich ist, wird gleichzeitig die Inspektionssicherheit verbessert.
3. Ein Navigationsschema, das auf der Multisensordatenfusion eines GPS, eines Gyroskops, eines Encoders und eines Lidars basiert, wird verwendet, um eine hochpräzise Navigation und Positionskalibrierung der Inspektionsdaten auf Zentimeterebene im Freien zu realisieren, wodurch die Genauigkeit der Dateninspektion erheblich verbessert wird.
4. Die intelligente Vorrichtung der vorliegenden Erfindung integriert eine Vielzahl von zerstörungsfreien Prüfsensoren als Ganzes und kann so den Fahrbahnzustand (einschließlich des Innenzustandes) einmalig umfassend bewerten, so dass die Prüfeffizienz deutlich verbessert wird und auch der Einfluss auf die Befahrbarkeit der Fahrbahn reduziert wird.
5. Die vorliegende Erfindung realisiert die automatische Analyse und Verschmelzung von Inspektionsdaten, das Inspektionsergebnis ist intuitiv und sichtbar, die Inspektionseffizienz wird deutlich verbessert, die langfristige dynamische Inspektion des Straßenzustandes kann realisiert werden, und auf dieser Basis können vorhersehbarere Überholungen und Wartungsarbeiten realisiert werden.
6. Der Antriebsmechanismus nach der vorliegenden Erfindung wird individuell angepasst und nach den Anforderungen eines Prüfprozesses gestaltet, der den Prüfeffekt sicherstellen und die Prüfgenauigkeit verbessern kann.
7. Eine mobile Plattform nach der vorliegenden Erfindung kann die folgenden drei Formen annehmen: (1) einen omnidirektionalen Radfahrmechanismus am Beispiel eines Mecanum-Rades, der omnidirektionale Bewegungen wie geradlinige Bewegungen, schräge Bewegungen, Querbewegungen und in-situ-Lenkung realisieren kann und einen Fahrweg der Fahrzeugkarosserie flexibler einstellen kann, wodurch der autonome Prüfvorgang effizienter abgeschlossen wird; (2) eine Doppelraupenstruktur, die sich vor Ort drehen kann, eine gute Anpassungsfähigkeit an die Fahrbahnbedingungen aufweist, sich an verschiedene Fahrbahnen anpassen kann und den Anwendungsbereich der intelligenten Vorrichtung und des Robotersystems der vorliegenden Erfindung erweitert; und (3) eine nabenartige, unabhängig angetriebene Lenkeinrichtung, die omnidirektionale Bewegungen wie geradlinige, schräge Bewegungen, Querbewegungen und in-situ-Lenkung durch Einstellen der Richtung jedes Rades realisieren kann und eine Fahrstrecke der Fahrzeugkarosserie flexibler gestalten kann.
8. Das autonome Fahrbahnprüfrobotersystem nach der vorliegenden Erfindung kann auch einen kooperativen Arbeitsmodus mit mehreren Robotern einführen, der die Prüfeffizienz weiter verbessern kann.

Figurenliste

1 ist ein Strukturdiagramm der autonomen intelligenten Fahrbahnprüfvorrichtung (mit einem Radfahrwerk) in einem Betriebszustand nach der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Strukturdiagramm der autonomen intelligenten Fahrbahnprüfvorrichtung in 1 im nicht laufenden Zustand;
3 ist ein Strukturdiagramm der autonomen intelligenten Fahrbahnprüfvorrichtung (mit einem Raupenfahrwerk) in einem Betriebszustand nach der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Strukturdiagramm der autonomen intelligenten Fahrbahnprüfvorrichtung in 3 im nicht laufenden Zustand;
5 ist ein Strukturdiagramm der autonomen intelligenten Fahrbahnprüfvorrichtung (Annahme eines nabenförmigen Fahrwerks) in einem Betriebszustand nach der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Strukturdiagramm einer Ausführungsform der unabhängig angetriebenen Lenkeinrichtung;
7 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Nabenmotoranordnung in 6;
8 ist eine schematische Darstellung eines grundlegenden Steuerprinzips nach der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein schematisches Diagramm einer Anordnung einer Ausführungsform des zerstörungsfreien Prüfsystems;
10 ist ein Strukturdiagramm einer Ausführungsform des Teleskopmechanismus;
11 ist ein Strukturdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Teleskopmechanismus;
12 ist ein Strukturdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Teleskopmechanismus;
13 ist ein Gesamtdiagramm des Robotersystems mit einer Struktur des Fernüberwachungshilfssystems;
14 ist ein Steuerarchitekturdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
15 ist ein schematisches Diagramm eines Arbeitsmodus der autonomen intelligenten Fahrbahnprüfvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.

Referenz-Zahlen: 1-Fahrzeugkarosserie, 2-Teleskop-Mechanismus, 3-Bedienungsmechanismus, 4-Panorama-Kamera, 501-Rad, 502-Raupe, 503-unabhängig angetriebene Lenkeinrichtung, 6-Ultraschallgerät, 7-erstes Lasermessgerät, 8-Sekunden-Lasermessgerät, 9-Widerstandsmessgerät, 10-Boden-Durchdringungsradar, 11-Hochauflösungskamera, 12-Linearzylinder, 13-Verbindungsstange, 14-Bedienkonsole, 15-Monitoring-Bildschirm, 16 erneuertes Fahrzeug, 17-Stromversorgungsgerät, 18-Schaltschrank, 19 zerstörungsfreies Prüfsystem, 20-Steuerung, 21-Fernüberwachungshilfssystem, 22-Antriebsmotor, 23-Gang, 24-Turbinen-Schneckenwerk, 25-Montagerahmen, 26-Reifen, 27-Stoßdämpfer, 28-NabenMotorbaugruppe, 29-Nabe, 30 Befestigungsschraube, 31-Statorwicklung, 32-Außenrotor, 33-Hauptwelle, 34-Lager, 35-Planetenrad, 36-Planetenträger und 37-Sonnenrad.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der Zeichnungen und spezifischen Umsetzungen weiter beschrieben.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung: Eine autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung (siehe 1, 2, 8 und 9) beinhaltet eine Fahrzeugkarosserie 1 mit einem Steuerungssystem 20, ein zerstörungsfreies Prüfsystem 19 und einen an der Fahrzeugkarosserie 1 angeordneten Betätigungsmechanismus 3. Der Antriebsmechanismus 3 ist an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert, das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 ist mit dem Antriebsmechanismus 3 verbunden, das Steuerungssystem 20 ist elektrisch mit dem Antriebsmechanismus 3 verbunden, und das Steuerungssystem 20 ist elektrisch mit dem zerstörungsfreien Prüfsystem 19 verbunden. Das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 beinhaltet ein Widerstandsmessgerät 9, der Antriebsmechanismus 3 beinhaltet einen Teleskopmechanismus 2 und der Widerstandsmessgerät 9 ist mit dem Teleskopmechanismus 2 verbunden. Der Teleskopmechanismus 2 dient zur Steuerung des freien Umschaltens der gesamten Vorrichtung von einem Betriebszustand in einen nicht laufenden Zustand. Im Betriebszustand wird jede Einheit des zerstörungsfreien Prüfsystems 19 in eine Position gebracht, die die Rolle jeder Einheit übernimmt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der mit dem Widerstandsmessgerät 9 verbundene Teleskopmechanismus 2 an der Vorderseite der Fahrzeugkarosserie 1 montiert, und der Teleskopmechanismus 2 mit der in 10 dargestellten Struktur wird übernommen.
Wie in 9 dargestellt, beinhaltet das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 weiterhin ein Schlag- und ein Ultraschallgerät 6, und das Ultraschallgerät 6 ist mit dem Teleskopmechanismus 2 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der mit dem Aufprallechoinstrument und dem Ultraschallgerät 6 verbundene Teleskopmechanismus 2 auf der Vorderseite der Fahrzeugkarosserie 1 montiert, und der Teleskopmechanismus 2 mit der in 10 dargestellten Struktur wird übernommen. Der Teleskopmechanismus 2 beinhaltet einen Linearzylinder 12 und eine Pleuelstange 13, der Linearzylinder 12 ist an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert, und die Pleuelstange 13 ist mit dem Linearzylinder 12 angelenkt. Das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 beinhaltet weiterhin ein Bodenradar 10, das mit dem Teleskopmechanismus 2 verbunden ist. Der mit dem Bodenradar 10 verbundene Teleskopmechanismus 2 ist auf der Rückseite der Fahrzeugkarosserie 1 montiert, und der Teleskopmechanismus 2 mit der in 10 dargestellten Struktur wird übernommen. Das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 beinhaltet weiterhin ein erstes Lasermessgerät 7, das mit dem Teleskopmechanismus 2 verbunden ist. Das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 beinhaltet weiterhin ein zweites Lasermessgerät 8, das mit dem Teleskopmechanismus 2 verbunden ist. Der mit dem ersten Lasermessgerät 7 und dem zweiten Lasermessgerät 8 verbundene Teleskopmechanismus 2 ist in der Mitte der Vorderseite der Fahrzeugkarosserie 1 montiert, und der in 11 dargestellte Teleskopmechanismus 2 wird übernommen. Das zerstörungsfreie Inspektionssystem 19 beinhaltet weiterhin eine hochauflösende Kamera 11 und eine Panoramakamera 4, und sowohl die hochauflösende Kamera 11 als auch die Panoramakamera 4 sind mit dem Teleskopmechanismus 2 verbunden. Der mit der Panoramakamera 4 verbundene Teleskopmechanismus 2 ist oben auf der Fahrzeugkarosserie 1 montiert und der in 12 gezeigte Teleskopmechanismus 2 wird übernommen. Der mit der hochauflösenden Kamera 11 verbundene Teleskopmechanismus 2 ist am oberen Teil der Fahrzeugkarosserie 1 montiert, und der in 11 dargestellte Teleskopmechanismus 2 wird übernommen.
Ein Rad 501, ein Verzögerungsmechanismus, ein Antriebsmotor und eine Stromversorgungsvorrichtung sind an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert. Der Antriebsmotor ist über den Verzögerungsmechanismus mit dem Rad 501 verbunden, die Stromversorgungsvorrichtung ist elektrisch mit dem Antriebsmotor verbunden und der Antriebsmotor ist elektrisch mit dem Steuersystem 20 verbunden. Die Stromversorgungsvorrichtung versorgt den Antriebsmotor mit Strom, und der Antriebsmotor wird durch das Steuersystem 20 gesteuert und treibt das Rad 501 zur Drehung an, wodurch die Fahrzeugkarosserie zur Bewegung gesteuert wird. Vier Räder 501 sind an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert, und die Räder 501 sind alle unabhängig voneinander angetriebene omnidirektionale Räder zur Realisierung omnidirektionaler Bewegungen, wie geradlinige, 45-Grad-Schrägbewegungen, Querbewegungen und In-situ-Lenkungen der Fahrzeugkarosserie 1 aufgrund der Geschwindigkeitsdifferenz der omnidirektionalen Räder.
Das Steuersystem 20 beinhaltet ein Navigationssensorsystem und eine Fahrzeugkarosserie-Steuerbox. Das Navigationssensorsystem beinhaltet ein globales Positionierungssystem, ein Gyroskop, einen Encoder und einen Hindernisvermeidungs-Lidar.
Ausführungsform 2: Eine autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung (siehe 3, 4, 8 und 9) unterscheidet sich von der Ausführungsform 1 nur durch den Bewegungsmechanismus, d.h. die Fahrzeugkarosserie 1 ist eine raupenartige Fahrzeugkarosserie. Ein Raupenfahrwerk 502, ein Verzögerungsmechanismus, ein Antriebsmotor und eine Stromversorgungsvorrichtung sind an der raupenartigen Fahrzeugkarosserie montiert. Der Antriebsmotor ist über den Verzögerungsmechanismus mit dem Raupenfahrwerk 502 verbunden, die Stromversorgungsvorrichtung ist elektrisch mit dem Antriebsmotor verbunden und der Antriebsmotor ist elektrisch mit der Steuerung 20 verbunden. Die Stromversorgungsvorrichtung versorgt den Antriebsmotor mit Strom, und der Antriebsmotor wird durch das Steuersystem 20 gesteuert und treibt den Raupenfahrwerk 502 zur Bewegung an, wodurch die Fahrzeugkarosserie zur Bewegung gesteuert wird.
Ausführungsform 3: Eine autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung (siehe 5, 8 und 9) unterscheidet sich von der Ausführungsform 1 nur durch den Fahrantrieb, d.h. der Boden der Fahrzeugkarosserie 1 ist mit einer unabhängig angetriebenen Lenkeinrichtung 503 versehen. Wie in 6 dargestellt, beinhaltet die unabhängig angetriebene Lenkeinrichtung 503 einen Antriebsmotor 22, der an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert und elektrisch mit dem Steuersystem 20 verbunden ist, und ferner einen Turbinenschneckenmechanismus 24, einen Montagerahmen 25 und einen Reifen 26. Der Antriebsmotor 22 ist über ein Getriebe 23 mit dem Turbinenschneckenmechanismus 24 verzahnt, der Turbinenschneckenmechanismus 24 ist auf dem Montagerahmen 25 angeordnet, und der Reifen 26 ist auf dem Montagerahmen 25 montiert. Der Reifen 26 beinhaltet eine Nabe 29, eine Nabenmotoranordnung 28 ist in der Nabe 29 angeordnet und ist elektrisch mit der Steuerung 20 verbunden, und ein Stoßdämpfer 27 ist auf dem Montagerahmen 25 angeordnet. Die Fahrzeugkarosserie 1 bewegt sich mittels der unabhängig angetriebenen Lenkeinrichtung 503 und realisiert die In-situ-Lenkung. Wie in 7 dargestellt, ist die Nabenmotorbaugruppe 28 am Montagerahmen 25 über eine Hauptwelle 33 angeordnet und wird über eine Befestigungsschraube 30 an der Nabe 29 befestigt. Die Nabenmotoranordnung 28 beinhaltet einen Außenrotor 32, der auf der Hauptwelle 33 über ein Lager 34 angeordnet ist, und eine Statorwicklung 31, ein Sonnenrad 37, einen Planetenträger 36 und ein Planetenrad 35, das auf der Hauptwelle 33 verkleidet ist.
Ausführungsform 4: Eine autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung (siehe 1, 2, 8 und 9) beinhaltet eine Fahrzeugkarosserie 1 mit einem Steuersystem 20, ein zerstörungsfreies Prüfsystem 19 und einen an der Fahrzeugkarosserie 1 angeordneten Betätigungsmechanismus 3. Der Antriebsmechanismus 3 ist an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert, das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 ist mit dem Antriebsmechanismus 3 verbunden, das Steuerungssystem 20 ist elektrisch mit dem Antriebsmechanismus 3 verbunden, und das Steuerungssystem 20 ist elektrisch mit dem zerstörungsfreien Prüfsystem 19 verbunden. Das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 beinhaltet ein Widerstandsmessgerät 9, der Antriebsmechanismus 3 beinhaltet einen Teleskopmechanismus 2 und der Widerstandsmessgerät 9 ist mit dem Teleskopmechanismus 2 verbunden.
Ein Rad 501, ein Verzögerungsmechanismus, ein Antriebsmotor und eine Stromversorgungsvorrichtung sind an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert. Der Antriebsmotor ist über den Verzögerungsmechanismus mit dem Rad 501 verbunden, die Stromversorgungsvorrichtung ist elektrisch mit dem Antriebsmotor verbunden und der Antriebsmotor ist elektrisch mit dem Steuersystem 20 verbunden. Das Rad 501 ist ein Mecanum-Rad. Das Steuersystem 20 beinhaltet ein Navigationssensorsystem und eine Fahrzeugkarosserie-Steuerbox. Das Navigationssensorsystem beinhaltet ein globales Positionierungssystem, ein Gyroskop, einen Encoder und einen Hindernisvermeidungs-Lidar. Der Teleskopmechanismus 2 ist mindestens einer von Linearzylinder 12 oder ein mehrstufiger Teleskopmechanismus.
Ausführungsform 5: Eine autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung (siehe 3, 4, 8 und 9) unterscheidet sich von der Ausführungsform 4 nur durch den Bewegungsmechanismus, d.h. die Fahrzeugkarosserie 1 ist eine raupenartige Fahrzeugkarosserie. Ein Raupenfahrwerk 502, ein Verzögerungsmechanismus, ein Antriebsmotor und eine Stromversorgungsvorrichtung sind an der raupenartigen Fahrzeugkarosserie montiert. Der Antriebsmotor ist über den Verzögerungsmechanismus mit dem Raupenfahrwerk 502 verbunden, die Stromversorgungsvorrichtung ist elektrisch mit dem Antriebsmotor verbunden und der Antriebsmotor ist elektrisch mit der Steuerung 20 verbunden.
Ausführungsform 6: Eine autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung (siehe 5, 8 und 9) unterscheidet sich von der Ausführungsform 4 nur durch den Fahrantrieb, d.h. der Boden der Fahrzeugkarosserie 1 ist mit einer unabhängig angetriebenen Lenkeinrichtung 503 versehen. Wie in 6 dargestellt, beinhaltet die unabhängig angetriebene Lenkeinrichtung 503 einen Antriebsmotor 22, der an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert und elektrisch mit dem Steuersystem 20 verbunden ist, und ferner einen Turbinenschneckenmechanismus 24, einen Montagerahmen 25 und einen Reifen 26. Der Antriebsmotor 22 ist über ein Getriebe 23 mit dem Turbinenschneckenmechanismus 24 verzahnt, der Turbinenschneckenmechanismus 24 ist auf dem Montagerahmen 25 angeordnet, und der Reifen 26 ist auf dem Montagerahmen 25 montiert. Der Reifen 26 beinhaltet eine Nabe 29, eine Nabenmotoranordnung 28 ist in der Nabe 29 angeordnet und ist elektrisch mit der Steuerung 20 verbunden, und ein Stoßdämpfer 27 ist auf dem Montagerahmen 25 angeordnet. Die Fahrzeugkarosserie 1 bewegt sich mittels der unabhängig angetriebenen Lenkeinrichtung 503 und realisiert die In-situ-Lenkung. Wie in 7 dargestellt, ist die Nabenmotorbaugruppe 28 am Montagerahmen 25 über eine Hauptwelle 33 angeordnet und wird über eine Befestigungsschraube 30 an der Nabe 29 befestigt. Die Nabenmotoranordnung 28 beinhaltet einen Außenrotor 32, der auf der Hauptwelle 33 über ein Lager 34 angeordnet ist, und eine Statorwicklung 31, ein Sonnenrad 37, einen Planetenträger 36 und ein Planetenrad 35, das auf der Hauptwelle 33 verkleidet ist.
Ausführungsform 7: Eine autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung (siehe 1, 2, 8 und 9) beinhaltet eine Fahrzeugkarosserie 1 mit einem Steuerungssystem 20, ein zerstörungsfreies Prüfsystem 19 und einen Antriebsmechanismus 3 sind an der Fahrzeugkarosserie 1 angeordnet. Der Antriebsmechanismus 3 ist an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert, das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 ist mit dem Antriebsmechanismus 3 verbunden, das Steuerungssystem 20 ist elektrisch mit dem Antriebsmechanismus 3 verbunden, und das Steuerungssystem 20 ist elektrisch mit dem zerstörungsfreien Prüfsystem 19 verbunden. Das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 beinhaltet ein Widerstandsmessgerät 9, der Antriebsmechanismus 3 beinhaltet einen Teleskopmechanismus 2 und der Widerstandsmessgerät 9 ist mit dem Teleskopmechanismus 2 verbunden. Das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 beinhaltet weiterhin ein Störechogerät und ein Ultraschallgerät 6, und das Ultraschallgerät 6 ist mit dem Teleskopmechanismus 2 verbunden. Das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 beinhaltet weiterhin ein Bodenradar 10, das mit dem Teleskopmechanismus 2 verbunden ist. Das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 beinhaltet weiterhin ein erstes Lasermessgerät 7, das mit dem Teleskopmechanismus 2 verbunden ist. Das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 beinhaltet weiterhin ein zweites Lasermessgerät 8, das mit dem Teleskopmechanismus 2 verbunden ist.
Ein Rad 501, ein Verzögerungsmechanismus, ein Antriebsmotor und eine Stromversorgungsvorrichtung sind an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert. Der Antriebsmotor ist über den Verzögerungsmechanismus mit dem Rad 501 verbunden, die Stromversorgungsvorrichtung ist elektrisch mit dem Antriebsmotor verbunden und der Antriebsmotor ist elektrisch mit dem Steuersystem 20 verbunden. Das Rad 501 ist ein Mecanum-Rad. Das Steuersystem 20 beinhaltet ein Navigationssensorsystem und eine Fahrzeugkarosserie-Steuerbox. Das Navigationssensorsystem beinhaltet ein globales Positionierungssystem, ein Gyroskop, einen Encoder und einen Hindernisvermeidungs-Lidar. Der Teleskopmechanismus 2 (wie in 10 dargestellt) beinhaltet einen Linearzylinder 12 und eine Pleuelstange 13, der Linearzylinder 12 ist an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert, und die Pleuelstange 13 ist am Linearzylinder 12 angelenkt.
Ausführungsform 8: Eine autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung (siehe 3, 4, 8 und 9) unterscheidet sich von der Ausführungsform 7 nur durch den Bewegungsmechanismus, d.h. die Fahrzeugkarosserie 1 ist eine raupenartige Fahrzeugkarosserie. Ein Raupenfahrwerk 502, ein Verzögerungsmechanismus, ein Antriebsmotor und eine Stromversorgungsvorrichtung sind an der raupenartigen Fahrzeugkarosserie montiert. Der Antriebsmotor ist über den Verzögerungsmechanismus mit dem Raupenfahrwerk 502 verbunden, die Stromversorgungsvorrichtung ist elektrisch mit dem Antriebsmotor verbunden und der Antriebsmotor ist elektrisch mit der Steuerung 20 verbunden.
Ausführungsform 9: Eine autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung (siehe 5, 8 und 9) unterscheidet sich von der Ausführungsform 7 nur durch den Fahrantrieb, d.h. der Boden der Fahrzeugkarosserie 1 ist mit einer unabhängig angetriebenen Lenkeinrichtung 503 versehen. Wie in 6 dargestellt, beinhaltet die unabhängig angetriebene Lenkeinrichtung 503 einen Antriebsmotor 22, der an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert und elektrisch mit dem Steuersystem 20 verbunden ist, und ferner einen Turbinenschneckenmechanismus 24, einen Montagerahmen 25 und einen Reifen 26. Der Antriebsmotor 22 ist über ein Getriebe 23 mit dem Turbinenschneckenmechanismus 24 verzahnt, der Turbinenschneckenmechanismus 24 ist auf dem Montagerahmen 25 angeordnet, und der Reifen 26 ist auf dem Montagerahmen 25 montiert. Der Reifen 26 beinhaltet eine Nabe 29, eine Nabenmotoranordnung 28 ist in der Nabe 29 angeordnet und ist elektrisch mit der Steuerung 20 verbunden, und ein Stoßdämpfer 27 ist auf dem Montagerahmen 25 angeordnet. Die Fahrzeugkarosserie 1 bewegt sich mittels der unabhängig angetriebenen Lenkeinrichtung 503 und realisiert die In-situ-Lenkung.
Ausführungsform 10: Eine autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung (siehe 1, 2, 8 und 9) beinhaltet eine Fahrzeugkarosserie 1 mit einem Steuerungssystem 20, ein zerstörungsfreies Prüfsystem 19 und einen Antriebsmechanismus 3 sind an der Fahrzeugkarosserie 1 angeordnet. Der Antriebsmechanismus 3 ist an der Fahrzeugkarosserie 1 montiert, das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 ist mit dem Antriebsmechanismus 3 verbunden, das Steuerungssystem 20 ist elektrisch mit dem Antriebsmechanismus 3 verbunden, und das Steuerungssystem 20 ist elektrisch mit dem zerstörungsfreien Prüfsystem 19 verbunden. Das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 beinhaltet ein Widerstandsmessgerät 9, der Antriebsmechanismus 3 beinhaltet einen Teleskopmechanismus 2 und der Widerstandsmessgerät 9 ist mit dem Teleskopmechanismus 2 verbunden.
Das zerstörungsfreie Prüfsystem 19 beinhaltet weiterhin ein Bodenradar 10, ein erstes Lasermessgerät 7, eine hochauflösende Kamera 11 und eine Panoramakamera 4. Das Bodenradar 10, das erste Lasermessgerät 7, die hochauflösende Kamera 11 und die Panoramakamera 4 sind mit dem Teleskopmechanismus 2 verbunden.
Ausführungsform 11: Ein autonomes Fahrbahnprüfrobotersystem (siehe 13) beinhaltet die Fahrzeugkarosserie 1 gemäß einer der Ausführungsformen 1-10 und einem Fernüberwachungshilfssystem 21. Zwischen der Fahrzeugkarosserie 1 und dem Fernüberwachungshilfssystem 21 werden Informationen mittels drahtloser Kommunikation übertragen. Insbesondere umfasst das Fernüberwachungshilfssystem 21 einen Schaltschrank 18, eine Bedienkonsole 14 und einen Überwachungsbildschirm 15, und sowohl die Bedienkonsole 14 als auch der Überwachungsbildschirm 15 sind elektrisch mit dem Schaltschrank 18 verbunden.
Die Fahrzeugkarosserie 1 nach der vorliegenden Erfindung dient dazu, geologische Informationen auf einem Belag und unter dem Belag zu sammeln und die gesammelten Informationen anschließend an das Fernüberwachungshilfssystem 21 zu senden. Das Fernüberwachungshilfssystem 21 kann in Form eines nachgerüsteten Fahrzeugs 16 (wie in 9 dargestellt) ausgeführt sein, in dem eine Stromversorgungsvorrichtung 17, ein Schaltschrank 18, eine Bedienkonsole 14 und ein Überwachungsbildschirm 15 angeordnet sind. Der Überwachungsbildschirm 15 ist ein Mehrbildschirmanzeigesystem, die Stromversorgungsvorrichtung 17 versorgt das Fernüberwachungshilfssystem 21 mit Strom, die geprüften geologischen Informationen werden zunächst drahtlos (WIFI, etc.) an den Schaltschrank 18 gesendet und dann über den Überwachungsbildschirm 15 angezeigt, und die gesammelten geologischen Informationen können über die Bedienkonsole 14 verarbeitet werden. Gleichzeitig kann das Fernüberwachungshilfssystem 21 auch zur Steuerung des Betriebszustandes der Fahrzeugkarosserie und als ferngesteuerte Transport- und Speichervorrichtung für die Fahrzeugkarosserie verwendet werden.
Ausführungsform 12: Ein Fahrbahnprüfverfahren unter Verwendung der autonomen intelligenten Fahrbahnprüfvorrichtung oder des Robotersystems gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet die folgenden Schritte.

S1, Steuern einer Fahrzeugkarosserie, um sich in eine auf einem Bürgersteig festgelegte Position zu bewegen.
S2, manuelles Bestimmen (durch ein differentielles GPS-System) einer Koordinate eines Schlüsselpunktes eines zu prüfenden Bereichs und Einstellen eines Prüfbereichs der Fahrbahn.
S3, die autonom einen Fahrbahnprüfpfad durch die Fahrzeugkarosserie entsprechend der Form und Größe des zu prüfenden Bereichs plant.
S4, Steuern der Fahrzeugkarosserie, um sich entlang des Fahrbahnprüfpfades zu bewegen, alle 0,5-10 m für die Fahrbahn- und Innenzustandsprüfung anzuhalten und Straßenzustandsinformationen zu sammeln.
S5: Durchführung einer Echtzeit-Überwachungsanalyse oder Verzögerungsanalyse gemäß den gesammelten Straßenzustandsinformationen.

In Schritt S3 wird der Prüfpfad geplant durch: wenn der Prüfbereich rechteckig ist, Messen der Länge und Breite des Prüfbereichs des Belags; wenn der Prüfbereich nicht rechteckig ist, Messen der Koordinate des Schlüsselpunktes des Prüfbereichs, um die Form und Größe des zu prüfenden Bereichs anzupassen; und dann Steuern der Fahrzeugkarosserie, um sich entlang einer S-förmigen Route zu bewegen, um den Prüfbereich des Belags umfassend zu inspizieren.
Insbesondere beinhalten die Straßenzustandsinformationen mindestens einen von: einem Korrosionszustand von Fahrbahnbeton und Stahlstäben, der Dicke jeder Schicht des Fahrbahnbelags, inneren Rissen des Fahrbahnbelags, einem Wasserversickerungszustand unter dem Fahrbahnbelag, einem Hohlraumzustand unter dem Fahrbahnbelag, der Tragfähigkeit des Fahrbahnbelags, der Glätte und Makrostruktur des Fahrbahnbelags, der Spurruttiefe des Fahrbahnbelags, einem Bodenoberflächenbild des Fahrbahnbelags oder einem Fahrbahnpanorama um die Fahrzeugkarosserie herum.
Das Arbeitsprinzip nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lautet wie folgt: Die autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung wird zunächst manuell und ferngesteuert zu einer Startposition eines Inspektionsvorgangs gesteuert und plant dann autonom einen Prüfpfad und führt die Inspektion gemäß der manuell eingestellten Breite und Länge des zu prüfenden Fahrbahns durch. Überholungsdaten werden an das Fernüberwachungshilfssystem 21 übertragen, um Nachbearbeitungen wie Datenfusion und Visualisierung zu realisieren. Das Steuerungssystem 20 der autonomen intelligenten Fahrbahnprüfmaschine verwendet einen Industrie-PC als Hauptsteuerungssystem. Jeder Funktionsblock ist modular aufgebaut, einschließlich Steuermodulen für die Fahrzeugkarosserie 1 und den Antriebsmechanismus 3 sowie einem Steuermodul für die zerstörungsfreie Prüfdatenerfassung und -übertragung. Das Fernüberwachungshilfssystem 21 hat die Funktionen der Einstellung der Inspektionsparameter und der Online-Einstellung, Funktionen der Datenvisualisierung, der Datenfusionsverarbeitung und der umfassenden Auswertung sowie die Funktion der Fernsteuerung des Betriebs der Fahrzeugkarosserie.
Wenn die autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung funktioniert, wird die Fahrzeugkarosserie mit dem zerstörungsfreien Prüfsystem zunächst vom Fernüberwachungshilfssystem 21 zu einer Baustelle transportiert und dann zum Prüfstartpunkt bewegt. Die Reichweite einer zu prüfenden Fahrbahn wird manuell eingestellt, und die Karosserie plant einen Prüfpfad autonom. Nach dem Start des Prüfvorgangs bewegt sich die Fahrzeugkarosserie gemäß den Anforderungen (Bewegungsgeschwindigkeit, Bewegungsbeginn und -stopp usw.) eines Prüfvorgangs, während die Aktionen (Strecken, Entfalten usw.) des Antriebsmechanismus gemeinsam gesteuert werden, um den Prüfvorgang durchzuführen. Während der Inspektion sendet die Fahrzeugkarosserie die Inspektionsdaten mittels drahtloser Kommunikation (WIFI, 4G, etc.) an das Fernüberwachungshilfssystem 21, und die geprüften Daten können manuell in Echtzeit oder verzögert überwacht und analysiert werden oder automatisch in Echtzeit von einem Instrument analysiert oder verarbeitet werden. Gleichzeitig kann der Betriebszustand der Fahrzeugkarosserie manuell in Echtzeit überwacht und der Betrieb der Fahrzeugkarosserie bei Bedarf über das Fernüberwachungshilfssystem 21 gesteuert werden.
Wie in 14 dargestellt, handelt es sich um ein Gesamtdiagramm der Steuerungsarchitektur gemäß der vorliegenden Erfindung. Das gesamte Steuerungssystem besteht im Wesentlichen aus einer fahrzeugseitigen Steuerung I und einer fahrzeugseitigen Steuerung II, die an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, und einer Fernüberwachungsplattform (d.h. dem Fernüberwachungshilfssystem 21). Die On-Board-Steuerung I verwendet ein Echtzeit-Betriebssystem, um Daten von einem Lidar, einem GPS, einem Trägheitsnavigationssensor oder einem Encoder zu sammeln und zu fusionieren, und kommuniziert mit einer Handheld-Steuerung über WIFI. Die On-Board-Steuerung I ist auch für die Bewegungssteuerung und Wegplanung der Fahrzeugkarosserie und die Steuerung des Antriebsmechanismus verantwortlich. Die On-Board-Steuerung II verwendet ein Windows-System und ist hauptsächlich für die Datenerfassung von zerstörungsfreien Inspektionssensoren auf jedem Fahrweg und die Kommunikation mit dem Fernüberwachungshilfssystem 21 über WIFI verantwortlich. Das Fernüberwachungshilfssystem 21 ist hauptsächlich für die Überwachung des Betriebszustandes der Fahrzeugkarosserie sowie die Anzeige und Verarbeitung von zerstörungsfreien Inspektionsdaten zuständig.
Wie in 15 dargestellt, handelt es sich um eine schematische Darstellung einer Betriebsart der autonomen intelligenten Fahrbahnprüfvorrichtung. Nachdem ein Startpunkt und ein Endpunkt der Inspektion festgelegt wurden, plant die Fahrzeugkarosserie ihren Bewegungspfad autonom nach dem Bereich einer zu prüfenden Fahrbahn und dem Bereich, den die Fahrzeugkarosserie einmal überprüfen kann, und das Hauptprinzip besteht darin, eine vollständige Abdeckung der zu prüfenden Fahrbahn und einen kürzesten Bewegungspfad der Fahrzeugkarosserie sicherzustellen.

Claims

Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung, umfassend eine Fahrzeugkarosserie (1); ein an der Fahrzeugkarosserie (1) vorgesehenes Steuersystem (20); ein zerstörungsfreies Prüfsystem (19) und einen Betätigungsmechanismus (3), dadurch gekennzeichnet dass der Betätigungsmechanismus (3) an der Fahrzeugkarosserie (1) montiert ist, das zerstörungsfreie Prüfsystem (19) mit dem Betätigungsmechanismus (3) verbunden ist, das Steuersystem (20) elektrisch mit dem Betätigungsmechanismus (3) verbunden ist, das Steuersystem (20) mit dem Betätigungsmechanismus (3) elektrisch verbunden ist, das Steuersystem (20) elektrisch mit dem zerstörungsfreien Prüfsystem (19) verbunden ist; das zerstörungsfreie Prüfsystem (19) ein Widerstandsmessgerät (9) umfasst, der Betätigungsmechanismus (3) einen Teleskopmechanismus (2) umfasst und das Widerstandsmessgerät (9) mit dem Teleskopmechanismus (2) verbunden ist.
Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass das zerstörungsfreie Prüfsystem (19) ferner ein Störechogerät und ein Ultraschallgerät (6) umfasst, und das Ultraschallgerät (6) mit dem Teleskopmechanismus (2) verbunden ist.
Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass das zerstörungsfreie Prüfsystem (19) ferner ein Bodenradar (10) umfasst, und das Bodenradar (10) mit dem Teleskopmechanismus (2) verbunden ist.
Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass das zerstörungsfreie Prüfsystem (19) ferner ein erstes Lasermessgerät (7) und das erste Lasermessgerät (7) umfasst, das mit dem Teleskopmechanismus (2) verbunden ist.
Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass das zerstörungsfreie Prüfsystem (19) ferner ein zweites Lasermessgerät (8) umfasst, und das zweite Lasermessgerät (8) mit dem Teleskopmechanismus (2) verbunden ist.
Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass das zerstörungsfreie Prüfsystem (19) ferner eine hochauflösende Kamera (11) und eine Panoramakamera (4) umfasst, und die hochauflösende Kamera (11) und die Panoramakamera (4) mit dem Teleskopmechanismus (2) verbunden sind.
Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet dass ein Rad (501), ein Verzögerungsmechanismus, ein Antriebsmotor und eine Stromversorgungsvorrichtung an der Fahrzeugkarosserie (1) montiert sind, der Antriebsmotor mit dem Rad (501) über den Verzögerungsmechanismus verbunden ist, die Stromversorgungsvorrichtung elektrisch mit dem Antriebsmotor verbunden ist, der Antriebsmotor elektrisch mit dem Steuersystem (20) verbunden ist und das Rad (501) ein unabhängig angetriebenes, allseitig gerichtetes Rad, vorzugsweise ein Mecanumrad, ist.
Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, worin die Fahrzeugkarosserie (1) eine Raupenkarosserie ist.
Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet dass ein Raupenfahrzeug (502), ein Verzögerungsmechanismus, ein Antriebsmotor und eine Stromversorgungsvorrichtung an der Raupenfahrzeugkarosserie montiert sind, der Antriebsmotor mit dem Raupenfahrzeug (502) über den Verzögerungsmechanismus verbunden ist, die Stromversorgungsvorrichtung elektrisch mit dem Antriebsmotor verbunden ist und der Antriebsmotor elektrisch mit dem Steuersystem (20) verbunden ist.
Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet dass der Boden der Fahrzeugkarosserie (1) mit einer unabhängig angetriebenen Lenkeinrichtung (503) versehen ist.
Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet dass die unabhängig angetriebene Lenkeinrichtung (503) einen Antriebsmotor (22) umfasst, dadurch gekennzeichnet dass der Antriebsmotor (22) an der Fahrzeugkarosserie (1) montiert und elektrisch mit dem Steuersystem (20) verbunden ist, und ferner einen Turbinenschneckenmechanismus (24), einen Montagerahmen (25) und einen Reifen (26) umfasst, der Antriebsmotor (22) über ein Getriebe (23) mit dem Turbinenschneckenmechanismus (24) in Eingriff steht, der Turbinenschneckenmechanismus (24) auf dem Montagerahmen (25) angeordnet ist und der Reifen (26) auf dem Montagerahmen (25) montiert ist.
Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet dass der Reifen (26) eine Nabe (29) umfasst, in der eine Nabenmotoranordnung (28) angeordnet ist, die Nabenmotoranordnung (28) elektrisch mit dem Steuersystem (20) verbunden ist und ein Stoßdämpfer (27) auf dem Montagerahmen (25) angeordnet ist.
Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet dass das Steuersystem (20) ein Navigationserfassungssystem und eine Fahrzeugkarosserie-Steuerbox umfasst und das Navigationserfassungssystem ein globales Positionierungssystem, ein Gyroskop, einen Encoder und einen Hindernisvermeidungs-Lidar umfasst.
Autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet dass der Teleskopmechanismus (2) mindestens einer von einem Linearzylinder (12) oder einem mehrstufigen Teleskopmechanismus ist; oder der Teleskopmechanismus (2) aus einem Linearzylinder (12) und einer Pleuelstange (13) besteht, der Linearzylinder (12) an der Fahrzeugkarosserie (1) montiert ist und die Pleuelstange (13) mit dem Linearzylinder (12) schwenkbar ist.
Autonomes Fahrbahnprüfrobotersystem, umfassend die autonome intelligente Fahrbahnprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, ferner umfassend ein Fernüberwachungshilfssystem (21), worin Informationen zwischen der Fahrzeugkarosserie (1) und dem Fernüberwachungshilfssystem (21) mittels drahtloser Kommunikation übertragen werden.
Autonomes Fahrbahnprüfrobotersystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet dass das Fernüberwachungshilfssystem (21) einen Schaltschrank (18), eine Bedienkonsole (14) und einen Überwachungsbildschirm (15) umfasst und die Bedienkonsole (14) und der Überwachungsbildschirm (15) elektrisch mit dem Schaltschrank (18) verbunden sind.