城市地下轨道巡检机器人系统及检测方法技术方案

本发明专利技术的目的是提供一种城市地下轨道巡检机器人系统，该系统通过定位系统对机器人准确导航、定位，采集电气设备状态和轨道运行状态，即时向监控中心返回检测数据和机器人本体工作状态，同时，监控中心通过无线网络对机器人实施监控并对返回的数据进行处理，即时发现轨道状态的外观异常和内部热缺陷等故障，从而实现对城市地下轨道网络安全、可靠地巡检。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术的目的是提供一种城市地下轨道巡检机器人系统，该系统通过定位系统对机器人准确导航、定位，采集电气设备状态和轨道运行状态，即时向监控中心返回检测数据和机器人本体工作状态，同时，监控中心通过无线网络对机器人实施监控并对返回的数据进行处理，即时发现轨道状态的外观异常和内部热缺陷等故障，从而实现对城市地下轨道网络安全、可靠地巡检。【专利说明】
本专利技术涉及轨道设备维护领域，特别涉及一种用于城市地下轨道巡检机器人系 统及检测方法。
技术介绍
传统的市地下轨道巡检工作主要由工作人员来完成，对于夜间巡检的城市地下 轨道，会加大工作人员的劳动强度。巡检工作是一件非常困难的工作，尤其对线路较长、 环境较恶劣的城市地下轨道，需要耗费大量的人力和时间；同时对于无人巡检或少人巡 检的地下轨道，当电气设备故障时的应急指挥调度难度也非常大。因此运用智能机器人 系统在一定程度上代替人工对地下轨道实行自动巡检，将成为地下轨道巡检的发展趋势。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种城市地下轨道巡检机器人系统，该系统通过 定位系统对机器人准确导航、定位，采集电气设备状态和轨道运行状态，即时向监控中心 返回检测数据和机器人本体工作状态，同时，监控中心通过无线网络对机器人实施监控 并对返回的数据进行处理，即时发现轨道状态的外观异常和内部热缺陷等故障，从而实 现对城市地下轨道网络安全、可靠地巡检。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的： 该城市地下轨道巡检机器人系统包括监控中心、通讯网络和巡检机器人，所述监控中 心通过通讯网络与巡检机器人实现远程监控和数据交换，其中， 所述监控中心包括以下组成部分： 监控主机平台 其作用表现为中央数据处理系统； 巡检监测后台 其作用表现为接收巡检机器人发回的监测数据并进行处理； 机器人远程控制通讯装置、 其作用表现为向巡检机器人交换控制指令和检测数据； 所述巡检机器人包括以下组成部分： 机器人控制模块 其作用表现为巡检机器人本体数据控制中心； 机器人本体 其包括运动结构、驱动系统，其中，驱动系统与机器人控制模块电联接； 机器人导航系统 其作用表现为用于调整机器人的运动路径规划，其与机器人控制模块电联接； 机器人通讯模块， 其作用表现为监控中心与机器人控制模块间信息交换； 检测系统，其包括图像检测装置和超声检测装置 其作用表现为检测地下轨道运行状态和电气设备状态； 进一步，所述巡检监测后台块包括现场信号处理子模块、电气设备监控模块、轨道状 态监控模块和监测数据存储模块，所述现场信号处理子模块通过通讯网络得到巡检机器 人采集的相关数据，经过处理后传输至电气设备监控模块、轨道状态监控模块和监测数据 存储模块； 进一步，所述监控中心监测数据存储模块还包括电子地图，用于显示城市地下轨道 模拟场景以及巡检机器人的实时位置和行走路线； 进一步，所述机器人导航系统包括多个定位传感器，以及与机器人本体机构相联接的 电控系统，所述电控系统根据定位传感器采集的数据调整巡检机器人的运动姿态； 进一步，所述定位传感器包括超声波传感器、激光传感器和室内GPS，所述室内GPS根 据事先设置在城市地下轨道系统的基站网络进行实时数据交换，保证行走路线； 进一步，所述检测系统包括图像检测装置和超声检测装置，所述的图像检测装置包括 可见光摄像机和红外摄像仪；所述超声检测装置包括超声波传感器；所述检测系统采集现 场数据信息通过通信网络输送至监控中心。 进一步，所述通信网络采用2. 4G无线网络，同时在城市地下轨道网络中，设有 2. 4G无线信号转发基站； 本专利技术的有益效果是： 1. 本系统通过巡检机器人对城市地下轨道的电气设备状态和轨道运行状态检测，并通 过通讯网络实时将采集的相关数据发送至监控中心，工作人员可以对城市地下轨道的电气 设备状态和轨道运行状态做实时监控； 2. 本系统通过信号处理子模块、电气设备状态巡检子模块、轨道运行状态监测子模块 针对监控数据进行分析、处理，并对危险区域进行预警； 3. 本系统还包括电子地图模块，监控中心根据电子地图，对巡检机器人的工作过程进 行全面展现，其显示直观，便于工作人员及时地了解现场的巡检状况； 4. 本专利技术还具有可靠的机器人导航系统，使机器人要能够沿着预设路线巡游，同时对 电气设备状态和轨道运行状态能够准确定位； 本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在 某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以 从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求 书来实现和获得。 【专利附图】【附图说明】 为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进 一步的详细描述，其中： 图1 为本专利技术的系统布局框图； 图2 为通讯网络连接拓扑图； 图3 为巡检机器人控制流程图； 图4 为检测系统传输的结构示意图； 图5 为电子地图的组成示意图。 【具体实施方式】 以下将参照附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实 施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。 图1为本专利技术的系统布局框图，如图1所示，本专利技术的城市地下轨道巡检机器人 系统，主要包括控制中心6、通讯网络7和巡检机器人8三大部分，监控中心6通过通讯网络 7与巡检机器人8实现远程操控和数据传输，其中，监控中心主要包括以下组成部分 ： 监控主机平台16 ; 巡检监控后台17 :包括信号处理子模块1、电机设备控制子模块2、轨道状态监控模块 3、监控数据储存模块4; 远程控制装置5 ; 巡检机器人7包括以下组成部分： 机器人控制模块9,其作用表现为巡检机器人本体数据控制中心； 机器人本体15,其包括运动结构、驱动系统，其中，驱动系统与机器人控制模块电联 接； 机器人导航系统10,其作用表现为用于调整机器人的运动路径规划，其与机器人控制 模块电联接； 机器人通讯模块11，其作用表现为监控中心与机器人控制模块间信息交换； 检测系统12,其包括图像检测装置和超声检测装置，其作用表现为检测地下轨道运行 状态和电气设备状态； 图2为通讯网络连接拓扑图，如图所示，通讯网络包括监控中心端天线、转发基站、 机器人本体端天线、机器人本体。 图3为巡检机器人控制流程图图，如图所示，巡检机器人的运动控制主要分为三 部分：1.路径规划：机器人执行运动指令，全局轨道运行轨迹，运行到局部区域内，按局部 区域运行轨迹行驶；2.运动控制：当机器人没有收到停车命令或者转弯命令时，机器人 按直线行走；当机器人收到由导航定位装置发出的转弯命令后，便开始转弯，当转弯结束 后，机器人会开始直线运动；3.停车控制：由于出现检测设备和遇到障碍时，机器人会 停止前进，等现场排除故障或检测结束时，机器人会继续前进； 本实施例中，巡检机器人的导航系统通过以下传感器模块实现： 1)超声波传感器模块：超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。具有 频率高、波长短、绕射现象小、方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、 固体的穿透性好，超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市地下轨道巡检机器人系统包括监控中心、通讯网络和巡检机器人， 所述监控中心通过通讯网络与巡检机器人实现远程监控和数据交换。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高立营，付秀琢，黄丽霞，
申请(专利权)人：山东轻工业学院，
类型：发明
国别省市：山东;37