一种地下隧道安全巡检机器人制造技术

本发明专利技术实施例提供一种地下隧道安全巡检机器人，包括巡检轨道，以及安装在所述巡检轨道上且可沿巡检轨道移动的机器人；所述机器人本体内设有主控系统，所述主控系统包括自平衡控制模块、电机控制模块、定位模块和图像识别模块；所述自平衡控制模块，用于根据机器人本体的三维惯性测量单元获取机器人本体的姿态信息，并在机器人本体发生偏角时，自动调整电动伺服推杆中各电动伺服轮的高度，使机器人本体处于水平状态；所述电机控制模块，用于控制电动伺服推杆中各电动伺服轮的转速及高度；所述定位模块，用于实时获取所述机器人的位置信息；所述图像识别模块，用于对机器人运动过程中采集的图像进行检测，识别隧道图像中的水渍信息、裂缝信息。

A Safety Patrol Robot for Underground Tunnels

The embodiment of the invention provides an underground tunnel safety patrol robot, including a patrol track and a robot mounted on the patrol track and moving along the patrol track. The robot body is equipped with a main control system, which includes a self-balancing control module, a motor control module, a positioning module and an image recognition module. According to the three-dimensional inertial measurement unit of the robot body, the attitude information of the robot body is acquired, and when the robot body deflects, the height of each electric servo wheel in the electric servo push rod is automatically adjusted so that the robot body is in a horizontal state; the motor control module is used to control the speed and height of each electric servo wheel in the electric servo push rod; and the positioning module is used to control the speed and height of each electric servo wheel in the electric servo push rod. The image recognition module is used to detect the image collected during the robot's movement and identify the water mark information and crack information in the tunnel image.

【技术实现步骤摘要】
一种地下隧道安全巡检机器人
本专利技术实施例涉及安全巡检
，更具体地，涉及一种地下隧道安全巡检机器人。
技术介绍
近年来，随着我国社会经济的快速发展，城市化进程不断加快，城市交通需求的总量也在急剧增长，城市交通运输矛盾日益突出。与传统的地面交通模式相比，地铁作为城市交通的重要工具，具有运量大、速度快、准时、方便、节能环保等优点，在改善城市交通环境方面发挥着越来越大的作用，在许多城市得到广泛应用。在我国已建或在建的城市中，在地铁隧道沿线附近或上方进行非地铁施工的建设项目越来越多，这些项目存在卸载、加载、抽水、降水或振动等施工程序或因素，他们可能对地铁隧道结构产生一定的结构变形、倾斜、位移、隆起或沉降等等影响。而结构变形可能会降低列车的运营性能和效率；可能会增大列车车轮与轮轨之间的摩擦，从而加快列车车轮和轮轨的损耗；当地铁道床隆起或沉降3mm以上时，需对路轨进行调整。地铁隧道结构裂缝主要分为道床裂缝、边墙裂缝和拱顶裂缝等，这些结构裂缝的产生是设计施工、运营荷载、外部环境改变等多因素导致，大致包括以下因素：(1)地基差异沉降地铁隧道结构在建设期如工程设计方案不合理，则可能导致地基加固效果不明显、不均衡，在后期运营荷载作用下，导致地基出现差异沉降现象，当沉降程度远超出设计和实际工程结构允许范围时，进而出现大量的结构病害性裂缝。(2)隧道结构周边土地变位地铁运营隧道周边存在深基坑开挖时，在基坑降水及支护结构水平位移的共同作用下，容易导致地铁隧道结构周边土地产生变位，使得地铁隧道结构侧限土压力不足，隧道断面水平收敛不断增大，继而导致隧道结构产生拱顶裂缝及道床与衬砌结构的剥离裂缝，同时伴随管片边角部位的崩角掉块现象。(3)变形缝的设置变形缝主要包括沉降缝和伸缩缝两种，而考虑到地铁结构的整体道床基础可承受的垂直错位最大值，除特殊要求外，基本不设置沉降缝。但是在土质较为松软的地区，为达到增加结构的纵向刚度的目的，通常设置数量有限的伸缩缝。这也导致当地基加固效果不好或遭受外部环境影响时，施工后的沉降程度增加，使得结构应力集中度增大，易导致结构裂缝的出现。(4)结构强度不足在地铁隧道设计和施工过程中，如果工程设计有问题或者施工过程中壁后回填土压实程度不足等，会导致结构强度和质量没有达到相关设计施工要求，同样易产生隧道结构裂缝。(5)列车振动影响地铁列车发车频率较高，使得地铁隧道结构长期受到低频连续振动，这种状态易使得软土下卧层地基出现较大程度的纵向沉降，易在隧道结构应力集中区段产生裂缝。对于现有裂缝，长时间的地铁运营荷载易导致道床上下振动而出现倒吸现象，倒吸现象使得水不停的潜蚀裂缝，易使得裂缝扩大。(6)渗漏水问题渗漏水是地铁隧道结构另一种较为普遍的病害，会导致并加速隧道结构衬砌风化和剥蚀，如果渗漏水中含有腐蚀物质，会进一步腐蚀损坏衬砌混凝土，导致衬砌可承载量下降，严重影响地铁隧道结构的耐久性。一般而言，渗漏水出现的位置在环缝、纵缝和区间联络通道等部位，产生原因主要在于结构裂缝持续发展，以及结构防水层出现问题导致防水体系失效等。在变形严重而检测不到位的情况下，甚至会颠覆高速运行的列车，引发严重的交通安全事故，因此对地铁隧道安全进行巡检是地铁安全运营的一个重要工作。目前在隧道内主要依靠人工进行巡检，即依靠人眼检测以及人工仪器检测,对检测人员要求较高，检测人员的安全作业难以保证的缺点，存在安全不确定性，同时人工检测具有较大的主观性，即使经验丰富的检测人员也难以保证检测结果的完整性与准确性。
技术实现思路
本专利技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种地下隧道安全巡检机器人。本专利技术实施例提供一种地下隧道安全巡检机器人，包括巡检轨道，以及安装在所述巡检轨道上且可沿巡检轨道移动的机器人；所述机器人包括电动伺服轮组、机器人本体，所述机器人本体通过所述电动伺服轮组与所述巡检轨道滑动连接；所述机器人本体内设有主控系统，所述主控系统包括自平衡控制模块、电机控制模块、定位模块和图像识别模块；所述自平衡控制模块，用于根据机器人本体的三维惯性测量单元获取机器人本体的姿态信息，并在机器人本体发生偏角时，自动调整电动伺服轮组中各电动伺服轮的高度，使机器人本体处于水平状态；有效降低了地铁综合管道内的事故，大大减少人力资源成本及复杂的人员协调和沟通成本，降低了火灾事故发生的危险性所述电机控制模块，用于控制电动伺服轮组中各电动伺服轮的转速及高度；所述定位模块，用于实时获取所述机器人的位置信息；所述图像识别模块，用于对机器人运动过程中采集的图像进行检测，识别图像中的水渍信息、裂缝信息。本专利技术实施例提出一种地下隧道安全巡检机器人，可利用已有轨道的单轨进行巡检，在夜间，轨道处于空闲状态时，工作人员可将机器人本体放置在地铁上，无需二次施工，进行隧道内水渍监测及隧道裂缝等检测，在巡检时，机器人将对安全问题的图片、位置信息及时间进行储存，可生成巡检日志，在发现问题后的每次巡检过程中将对安全隐患区域重点监测，尤其是隧道壁裂缝进行长期观测，建立独立的数据库，以供用户后期维护处理。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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为根据本专利技术实施例的地下隧道安全巡检机器人结构示意图；图2为根据本专利技术实施例的地下隧道安全巡检机器人巡检过程示意图；图3为根据本专利技术实施例的主控系统示意图；图4为根据本专利技术实施例的通讯模块取电方式示意图；图5为根据本专利技术实施例的姿态调节示意图。附图标记：巡检轨道1，机器人本体2，轨道水泥基板3，反光贴4，电动伺服轮5，摄像头系统6，超声波雷达7，激光测距仪8，激光识别器9，天线10，电动推杆11，平面轮12，平面轴承13，第一锁紧螺母14，支撑轴15，滚动轴16，滚珠轴承17，第二锁紧螺母18，固定螺母19，俯仰电机20，壳体21，罩壳22，回转电机23，回转主驱动齿轮24，回转副齿轮25，主控系统26，弹性橡胶护套27，自平衡控制模块261，电机控制模块262，定位模块263，图像识别模块264，检测模块265，通讯模块266，蓄电池267，三维惯性测量单元268。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在地铁隧道沿线附近或上方进行非地铁施工的建设项目越来越多，这些项目存在卸载、加载、抽水、降水或振动等施工程序或因素，他们可能对地铁隧道结构产生一定的结构变形、倾斜、位移、隆起或沉降等等影响。地铁隧道结构裂缝主要分为道床裂缝、边墙裂缝和拱顶裂缝等，这些结构裂缝的产生是设计施工、运营荷载、外部环境改变等多因素导致，在变形严重而检测不到位的情况下，甚至会颠覆高速运行的列车，引发严重的交通安全事故，因此对地铁隧道安全进行巡检是地铁安全运营的一个重要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地下隧道安全巡检机器人，其特征在于，包括巡检轨道，以及安装在所述巡检轨道上且可沿巡检轨道移动的机器人；所述机器人包括电动伺服轮组、机器人本体，所述机器人本体通过所述电动伺服轮组与所述巡检轨道滑动连接；所述机器人本体内设有主控系统，所述主控系统包括自平衡控制模块、电机控制模块、定位模块和图像识别模块；所述自平衡控制模块，用于根据机器人本体的三维惯性测量单元获取机器人本体的姿态信息，并在机器人本体发生偏角时，自动调整电动伺服轮组中各电动伺服轮的高度，使机器人本体处于水平状态；所述电机控制模块，用于控制电动伺服轮组中各电动伺服轮的转速及高度；所述定位模块，用于实时获取所述机器人的位置信息；所述图像识别模块，用于对机器人运动过程中采集的图像进行检测，识别图像中的水渍信息、裂缝信息。

【技术特征摘要】
1.一种地下隧道安全巡检机器人，其特征在于，包括巡检轨道，以及安装在所述巡检轨道上且可沿巡检轨道移动的机器人；所述机器人包括电动伺服轮组、机器人本体，所述机器人本体通过所述电动伺服轮组与所述巡检轨道滑动连接；所述机器人本体内设有主控系统，所述主控系统包括自平衡控制模块、电机控制模块、定位模块和图像识别模块；所述自平衡控制模块，用于根据机器人本体的三维惯性测量单元获取机器人本体的姿态信息，并在机器人本体发生偏角时，自动调整电动伺服轮组中各电动伺服轮的高度，使机器人本体处于水平状态；所述电机控制模块，用于控制电动伺服轮组中各电动伺服轮的转速及高度；所述定位模块，用于实时获取所述机器人的位置信息；所述图像识别模块，用于对机器人运动过程中采集的图像进行检测，识别图像中的水渍信息、裂缝信息。2.根据权利要求1所述的地下隧道安全巡检机器人，其特征在于，还包括检测模块，所述检测模块包括摄像头系统、超声波雷达、激光测距仪和激光识别器。3.根据权利要求1所述的地下隧道安全巡检机器人，其特征在于，还包括通讯模块，所述通讯模块通过自感线圈从地下隧道内高压线一侧感应到交变电压，并通过整流电路和电源变换电路获取直流电压。4.根据权利要求1所述的地下隧道安全巡检机器人，其特征在于，所述定位模块包括激光器和反光贴，所述反光贴均匀间隔设于所述巡检轨道两侧。5.根据权利要求1所述的地下隧道安全巡检机器人，其特征在于，所述机器人本体通过平面轮滑动连接所述巡检轨道的顶部平面；所述机器人本体下方固定有两个固定轴，两个所述固定轴间固定有一滚动轴，所述滚动轴与所述平面轮的平面轴承滚动连接，以使所述平面轮沿所述滚...

【专利技术属性】
技术研发人员：史聪灵，车洪磊，胡鹄，王文伟，李建，胥旋，
申请(专利权)人：中国安全生产科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11