一种履带轮道面修复机器人系统和道面修复方法技术方案

本发明专利技术公开了一种履带轮道面修复机器人系统，包括具有动力系统的机器人本体，机器人本体上安装有机械臂，机械臂上安装有路面修复装置；机器人本体上还设有用于控制机械臂的控制系统，控制系统具有无线信号接收装置，控制系统和机械臂电连接。具体的，所述路面修复装置包括灌浆装置和/或冲击钻头和/或开缝装置。本发明专利技术还公开了一种道面修复方法。采用本发明专利技术的机器人系统能够实现智能化修复，由于只需要人工远程干预，因此，一定程度上提高了修复时的安全性；集成了模块化机械臂，可以根据实际情况进行拆装组合，并更换末端修复工具，提高了模块化机械臂的使用效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种履带轮道面修复机器人系统和道面修复方法，属于道路修复

技术介绍
高速公路建成以后，为了保证通行安全性和效率，需要定期检修养护。随着中国高速公路通车里程的快速增长、道路服务年限的增加，高速公路已进入建设与养护并重的时期，2000年以前建成的1万多公里高速公路已全面进入大修期，2008年底以前建成的5万多公里高速公路也普遍进入缺陷责任期后的正常维修养护期，养护行业整体人员规模增长迅速。高速公路养护包括路基养护、路面养护、桥涵养护、通道养护、隧道养护、标志标线养护、房屋养护、机电设施养护等等，其中路面养护是高速公路养护的重要内容。路面养护的前提是对路面状况的检测与评估。目前，路面状况检测与修复主要靠人工与设备配合的方式，但是，该方式在工作效率、人身安全、修复速度等方面存在一定缺陷。随着科技的发展，陆续出现了一些路面修复设备，但上述设备一般自动化程度较低，或者体积较大，不适合现代精准的路面修复需求，而且，也容易造成人力物力的不必要损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种履带轮道面修复机器人系统，采用自动化式的设计理念，能够有效提高修复速度以及修复效率。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：一种履带轮道面修复机器人系统，包括具有动力系统的机器人本体，机器人本体上安装有机械臂，机械臂上安装有路面修复装置形成一套道面机器人修复系统；机器人本体上还设有用于控制机械臂的控制系统，控制系统具有无线信号接收装置，控制系统和机械臂电连接。具体的，所述路面修复装置包括灌浆装置和/或冲击钻头和/或开缝装置。机械臂可以选用电驱动的，电动机械臂在驱动方面主要由电机、减速器、驱动器等组成，电机在驱动器的控制下启动或者停止，通过控制电机的启动、停止经减速器反应在机械臂的机械活动上。机械臂也可以选用液压/气压式机械臂，液压/气压式机械臂在驱动方面主要由液压/气压泵、液压/气压缸、溢流阀、节流阀、换向阀、顺序阀等组成，从而驱动机械臂运动。作为其中一种可实施方式，所述机械臂由若干依次相互铰接的连杆组成，相邻的连杆之间通过驱动机构相连；所述驱动机构的数量大于或者等于4个，且小于或者等于7个，所述驱动机构采用液压、气压或电动作为驱动形式，完成一系列的道面修复工作，需要机械臂具有至少4个自由度，机械臂的自由度是由驱动机构实现的，例如：驱动机构采用电机，则通过电机带动连杆发生转动，一个驱动机构能够增加一个自由度，所以驱动机构的数量至少是4个。值得注意的是，在非使用状态下，模块化机械臂处于零点位置，模块化机械臂收缩，从而降低了机器人重心，使得运行更为平稳，也缩小了整体的占用空间，避免了可能出现的磕碰所带来的损伤；在使用状态下模块化机械臂展开，通过模块化机械臂上搭载的工业相机等辅助设备对待修复区域进行定位，随后利用末端的冲击钻头对修复区域进行清理，清理完成后，利用灌浆设备对该区域灌注混凝土，凝结后，利用路面检测设备对修复效果进行检验。作为机器人本体的一种驱动方式，所述机器人本体的动力系统包括履带轮、减速机构、动力机构和电源装置，电源装置和动力机构电连接，动力机构和减速机构相连，减速机构和履带轮相连。采用履带轮驱动机器人本体，使得机器人本体具备全方位移动以及一定的越障能力。前述的一种履带轮道面修复机器人系统中，所述控制系统包括全球定位系统、陀螺仪、编码器和避障激光雷达，本系统还包括用于远程控制所述机器人本体的远程监控辅助系统，远程监控辅助系统和机器人本体无线通讯连接。远程监控辅助系统用于控制机器人本体的移动，以及机器人本体上检测设备、修复装置和机械臂的运行。机器人本体的导航采用基于全球定位系统、陀螺仪、编码器以及避障激光雷达多传感数据融合的导航方案，实现了室外厘米级的高精度导航和检测数据的位置标定；在模块化机械臂控制方面，采用了基于旋量理论的模块化机械臂标定方法，该方法可以较好的弥补DH参数方法因模型误差导致的精度问题。前述的一种履带轮道面修复机器人系统中，所述动力系统包括两组万向轮和一组驱动轮，驱动轮位于两组万向轮之间，每个驱动轮均具有独立的驱动装置。此种驱动方式相比履带轮和麦克纳姆轮结构形式更加简洁，便于以后的维护工作，并且成本相对交底，且能够承受较大的重量。前述的一种履带轮道面修复机器人系统中，所述动力系统包括四个驱动轮，每个驱动轮均具有独立的驱动装置。采用四轮独立驱动提高了机器人本体的机动性，提高了相应速度，同时，相较于两轮差速方式，减小了低速时的转弯半径，使得控制更为轻便；并且，采用四轮毂电机驱动并结合兼有电动、发电回馈和电磁制动多功能的轮毂电机技术，可以使机器人本体在下坡等路况下实现对动能能量的回收，以节能和提高续航能力。机器人本体也可以采用麦克纳姆轮，麦克纳姆轮较多的有点，可实现直行、45度斜行、横行、原地转向等全方位运动，系统灵活性大幅提升，并且，具有更好的载重能力。前述的一种履带轮道面修复机器人系统中，作为机械臂的另一种实施方式，所述机械臂包括安装底座，安装底座上固定有支撑架，支撑架上铰接有第一连杆，支撑架连接第一连杆的中部，第一连杆的端部和第二连杆铰接；还包括第一伸缩装置和第二伸缩装置，第一伸缩装置一端连接支撑架，另一端连接第一连杆；第二伸缩装置一端连接支撑架另一端连接第二连杆，第二连杆的端部设有用于安装路面修复装置的工具安装位。此种形式的机械臂结构更加紧凑，并且成本更低。前述的一种履带轮道面修复机器人系统中，所述机器人本体上安装有双目相机，双目相机和所述控制系统电连接；双目相机用于收集路面图像信息并传输给控制系统，控制系统对接收到的路面图像信息进行滤波、边缘检测处理、裂缝图像二值化、裂缝分类、形态学方法测量裂缝尺寸、修复区域标定与地图匹配、最优路径选择，然后控制系统控制机械臂和路面修复装置对路面进行修复工作。本专利技术还公开了一种道面修复方法，包括以下方法：控制机器人本体移动至道面指定的位置；人工确定待修复区域的关键点坐标；人工设定道面的修复区域以及修复方法，机器人本体根据待修复区域位置规划道面检测路径；控制机器人本体沿所述道面检测路径移动到待修复区域，通过机械臂将冲击钻头或灌浆装置或开缝装置定位到指定位置，根据人工设定的道面修复方法对道面进行钻孔和/或灌浆和/或开缝；采集修复后的道面信息数据，对道面信息数据进行实时监控分析或延后分析，确定修复效果。机械臂通过预先输入的坐标信息确定检修的位置，使用冲击钻头对待修复区域进行钻孔作业，然后使用灌浆设备将混凝土等混合物注入钻孔区域。前述的道面修复方法中，对路面基层松散的路面病害进行钻孔、灌浆修复；所述钻孔、灌浆修复包括下述方法：在待修复路面表面钻孔，从而得到灌浆孔，然后将氧化沥青或水泥浆注入灌浆孔以填充混凝土板下空隙，重建路面板的均匀整体强度。采用此种方法修复基层松散的路面，能够提高路面的质量，提高其承载能力，防止出现变形、塌陷等问题。前述的道面修复方法中，通过开缝、灌浆修复路面的裂缝病害；所述开缝、灌浆修复包括下述方法：开缝，按照设计的开槽尺寸，预先调节好开槽深度，然后进行开槽作业；清缝：用吹风设备将槽内的碎渣及裂缝两侧至少10cm范围内的灰尘清扫干净；灌缝：用灌浆设备将密封胶均匀地灌入槽内。与现有技术相比，1、本专利技术的道面检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种履带轮道面修复机器人系统，其特征在于，包括具有动力系统(1)的机器人本体(2)，机器人本体(2)上安装有机械臂(3)，机械臂(3)上安装有路面修复装置(4)形成一套道面机器人修复系统；机器人本体(2)上还设有用于控制机械臂(3)的控制系统，控制系统具有无线信号接收装置，控制系统和机械臂(3)电连接；所述机器人本体(2)的动力系统(1)包括履带轮(7)、减速机构(8)、动力机构(9)和电源装置(10)，电源装置(10)和动力机构(9)电连接，动力机构(9)和减速机构(8)相连，减速机构(8)和履带轮(7)相连。

【技术特征摘要】
1.一种履带轮道面修复机器人系统，其特征在于，包括具有动力系统(1)的机器人本体(2)，机器人本体(2)上安装有机械臂(3)，机械臂(3)上安装有路面修复装置(4)形成一套道面机器人修复系统；机器人本体(2)上还设有用于控制机械臂(3)的控制系统，控制系统具有无线信号接收装置，控制系统和机械臂(3)电连接；所述机器人本体(2)的动力系统(1)包括履带轮(7)、减速机构(8)、动力机构(9)和电源装置(10)，电源装置(10)和动力机构(9)电连接，动力机构(9)和减速机构(8)相连，减速机构(8)和履带轮(7)相连。2.根据权利要求1所述的一种履带轮道面修复机器人系统，其特征在于，所述路面修复装置(4)包括灌浆装置和/或冲击钻头和/或开缝装置。3.根据权利要求1所述的一种履带轮道面修复机器人系统，其特征在于，所述机械臂(3)由若干依次相互铰接的连杆(5)组成，相邻的连杆(5)之间通过驱动机构(6)相连；所述驱动机构(6)的数量大于或者等于4个，且小于或者等于7个，所述驱动机构(6)采用液压、气压或电动作为驱动形式。4.根据权利要求1所述的一种履带轮道面修复机器人系统，其特征在于，所述控制系统包括全球定位系统、陀螺仪、编码器和避障激光雷达，本系统还包括用于远程控制所述机器人本体(2)的远程监控辅助系统，远程监控辅助系统和机器人本体(2)无线通讯连接。5.根据权利要求1所述的一种履带轮道面修复机器人系统，其特征在于，所述机械臂(3)包括安装底座(20)，安装底座(20)上固定有支撑架(14)，支撑架(14)上铰接有第一连杆(16)，支撑架(14)连接第一连杆(16)的中部，第一连杆(16)的端部和第二连杆(19)铰接；还包括第一伸缩装置(15)和第二伸缩装置(17)，第一伸缩装置(15)一端连接支撑架(14)，另一端连接第一连杆(16)；第二伸缩装置(17)一端连接支撑架(14)另一端连接第二连杆(19)，第二连杆(19)的端部设有用于安装路面修复装置(4)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂仲成，
申请(专利权)人：成都圭目机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51