智能巡检机器人及巡检方法技术

本发明专利技术公开了智能巡检机器人及巡检方法，其中智能巡检机器人，由机器人本体及移动平台、定位导航装置、自动整平装置、测量仪器、图像采集装置、通信装置，内置服务器组成。本发明专利技术中，机器人通过定位导航装置按预设路线进行巡检，在预定的不同检测位置停留作业，自整平装置为测量仪器提供严格水平的基础平台，机器人引导测量仪器对管隧道内的棱镜进行测量，并将检测数据进行存储和计算，给出沉降变形测量结果，同时可以给出渗漏水等病害的检测结果，整套装置可替代人工测量，解决管隧道的自动化检测难题、便捷方便、实用性强。

【技术实现步骤摘要】
智能巡检机器人及巡检方法
本专利技术涉及机器人
，尤其涉及巡检机器人领域。
技术介绍
近年来，因基础建设的快速发展，公路铁路隧道、城市综合管廊的存量持续增加。有数据表明截至2018年底,中国公路隧道为17738处，总长17236.1km，其中包括港珠澳大桥海底隧道等世界著名的海底隧道，这些隧道的沉降及变形问题是隧道及管廊维护养护的重点。因管隧道地下水位的变化、土壤海底的自然沉降、附近施工会对原有管隧道结构产生影响，也会导致管隧道周围土体应力变化，从而引起管隧道结构产生位移，会对安全出行及管廊安全带来隐患。因此，对管隧道变形区的沉降及变形的监测和测量具有十分重要的意义。目前管隧道沉降检测普遍采用人工利用水准仪测量的方法：在变形区域外的稳定区域两侧，各选取一个控制点作为日常工作基点，利用两个工作基点，与变形区域内各监测点构成附合水准路线，依次测得每个监测点的高程，通过比较两期对应监测点高程的差，即可得到监测点的垂直位移变化情况。管隧道水平位移及三维变形测量一般采用人工利用全站仪进行的测量方法：在变形区域外的稳定区域选取稳定点作为控制点，在变形区域内等间隔设置若干水平位移监测点，在变形区域中间区域设置一系列的固定测量站点，用以测量各个监测点平面坐标。在测量过程中，仪器架设于观测点，利用至少3个以上控制点后方交会得出观测点坐标，然后以其中一个控制点定向，人工移动全站仪，依次测得各个监测点坐标，分别比较两期监测点坐标，即可得到监测点的水平位移变化情况。实际上，沉降检测中，会因仪器架站次数的增多，导致误差积累，从而影响最后的监测成果的质量；而变形检测在施测过程中会引入两部分误差，一是后方交会引起的误差，二是定向产生的误差。而经验表明，在精密工程测量领域，即使很小的误差也会导致错误的变形监测结果或者不可靠的变形监测结果。并且，沉降和变形测量分开施测无疑大大增加了测量外业工作量。此外，人工检测具有耗时费力、工作量大、耗时长、效率低、占用线路周期长、存在安全隐患等弊端，监测数据易受人为因素影响，且无法达到快速获取变形数据的要求。为了解决人工测量的种种弊端，有少部分企业和科研单位也在研究自动化监测的方法，包括静力水准、光纤传感器可以节省大量人工劳力。如CN102661737A的专利中，记载了一种隧道结构沉降变形自动群测系统及其群测方法，在隧道测点位置分别布置多个激光组件，来观测隧道沉降变形。如专利号为201822083293.0的专利中，记载了一种隧道变形实时监测装置，采用在隧道顶部设置的多个水准仪和激光测距仪的方法来观测沉降及变形。同时目前也有采用在隧道内，连续部署多台全站仪的方法，进行自动化测量的方法，但是由于高精度全站仪价格昂贵，对于较长的隧道，成本过高而难以实施。上述方法，虽然可以节省大量人工，但均采用大量布置测量仪器的方法，对隧道结构有一定影响，而且要对隧道进行大量施工，综合成本高。这些不同的自动化监测手段都有其各自的优缺点，通常无法兼顾，监测范围有限，而且监测基准点往往随隧道的整体变形而产生变化，往往在实际应用中仍需采用人工监测的方法进行修正。同时管隧道内也存在渗漏水、内部结构变形等病害，需要分别采用人工的方式进行测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的智能巡检机器人。本专利技术的实施例是这样实现的：本专利技术实施例的一方面，提供一种智能巡检机器人，包括：机器人本体及移动平台、定位导航装置、自动整平装置、测量仪器、图像采集装置、内置服务器、通信装置组成；所述的机器人本体及移动平台在底部设有驱动轮或履带、用于按预设的路线自动行驶，并自动在预设多个检测点停留作业；所述的自动整平装置，安装在机器人本体及移动平台上方，用于为测量仪器提供严格水平的基准平台，带有横向调平电机、纵向调平电机及水平检测装置，并在自动调平后锁紧；所述的测量仪器安装在自动整平装置上。可选地，测量仪器为数字全站仪或数字水准仪中的一种或两种组合，其中全站仪为带有自动目标识别与搜索功能的自动全站仪，用于测量管隧道的沉降及变形数据。可选地，成像装置以及云台，成像装置通过云台设置于机器人本体及移动平台上，用于对检测目标进行图像采集。可选地，巡检机器人还包括设置于机器人本体及移动平台上的定位导航装置，包括超宽带(UWB)定位装置、激光雷达、机器视觉景深摄像头等的一种或多种组合。定位导航装置与内置服务器信号连接，用于向内置服务器输入导航信息，为机器人进行定位导航。可选地，图像采集装置包括云台、可见光相机和红外热成像相机，云台底部与机器人本体及移动平台连接，可见光相机和红外热成像仪分别安装于云台两侧，用于对检测目标进行光学图像采集和红外图像采集。可选地，机器人本体及移动平台包括内置服务器，所述的内置服务器为多核人工智能服务器，用于控制机器人本体及移动平台的运动、操作机载检测设备、执行规定的检测动作序列、对测量仪器的检测数据进行计算及存储、对图像采集装置的图像进行存储及智能判断。可选地，巡检机器人还包括设置于机器人本体及移动平台上的通讯装置，通讯装置与内置服务器信号连接。所述的通讯装置包括WiFi、4G装置以及5G装置中的任何一种或多种，实现信号传输功能。可选地，巡检机器人还包括设置于机器人本体及移动平台上的急停按钮，急停按钮与内置服务器连接。可选地，所述巡检机器人还包括充电触点，充电触点设置于机器人本体及移动平台的侧面，用于与充电装置的充电触点快速电连接。可选地，所述巡检机器人上安装有三维激光扫描装置，用于扫描获取管隧道的三维点云数据。进一步的，本专利的另一方面，还公开了一种巡检机器人的巡检方法，包括上述任意一项的巡检机器人。包括在待检测的管隧道内还安装有棱镜，所述的棱镜用于布设在管隧道的监测区间内，用以将监测区间内的监测断面上布设的测点反射至全站仪，每个管节的顶部及两端部署不少于3个棱镜，相邻管节棱镜位置交错排列，避免互相遮挡。包括如下步骤：S1：机器人自检，判断是否自检成功，若为否，则继续自检并报警，若为是，则打开工程配置；S2：打开工程配置后，判断是否有已知导航地图，若为否，则结束项目，若为是，则启动自动测量作业；S3：启动自动测量作业后，机器人自动行驶到预设的第一检测点，到达第一检测点后，驱动自整平基座进行自我调平并锁紧；S4：调平后执行初始校准动作序列，对校准控制点进行检测，并解算校准数据；S5：判断校准数据是否正确，与已知的本检测位置的历史检测数据进行对比，若本次检测数据在预设定误差范围内，则继续执行检测作业，若超过误差，则调整相关参数，重新校准，直至校准数据正确；S6：按预定路线自动行驶到下一检测点，调平自动整平装置，调用检测动作序列进行本检测点的检测作业，取得相应的检测数据；S7：比对历史检测数据，判断本次检测数据是否在预设范围内，若为否，则记录异常数据并报警，并重新检测，若为是，则完成本检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智能巡检机器人，其特征在于，由机器人本体及移动平台、定位导航装置、自动整平装置、测量仪器、图像采集装置、内置服务器、通信装置组成；/n所述的机器人本体及移动平台在底部设有驱动轮或履带，用于按预设的路线自动行驶，并自动在预设多个检测点停留作业；/n所述的自动整平装置，用于为测量仪器提供严格水平的基准平台，带有横向调平电机、纵向调平电机及水平检测装置，并在自动调平后锁紧；/n所述的测量仪器为数字全站仪或数字水准仪中的一种或两种组合，其中全站仪为带有自动目标识别与搜索功能的自动全站仪，用于测量管隧道的沉降及变形数据；/n所述的定位导航装置，包括超宽带，即UWB定位装置、激光雷达、机器视觉景深摄像头等的一种或多种组合，用于机器人的定位导航；/n所述的图像采集装置为带有云台，其中图像采集装置为红外热像相机或可见光相机中的一种或两种，用于对检测目标进行红外或者光学图像采集；/n所述的内置服务器，为多核人工智能服务器，用于控制机器人、操作机载检测设备、执行规定的检测动作序列、对测量仪器的检测数据进行计算及存储、对图像采集装置的图像进行存储及智能判断；/n所述的通讯装置，包括WiFi、4G装置以及5G装置中的任何一种或多种，实现信号传输功能。/n...

【技术特征摘要】
1.智能巡检机器人，其特征在于，由机器人本体及移动平台、定位导航装置、自动整平装置、测量仪器、图像采集装置、内置服务器、通信装置组成；
所述的机器人本体及移动平台在底部设有驱动轮或履带，用于按预设的路线自动行驶，并自动在预设多个检测点停留作业；
所述的自动整平装置，用于为测量仪器提供严格水平的基准平台，带有横向调平电机、纵向调平电机及水平检测装置，并在自动调平后锁紧；
所述的测量仪器为数字全站仪或数字水准仪中的一种或两种组合，其中全站仪为带有自动目标识别与搜索功能的自动全站仪，用于测量管隧道的沉降及变形数据；
所述的定位导航装置，包括超宽带，即UWB定位装置、激光雷达、机器视觉景深摄像头等的一种或多种组合，用于机器人的定位导航；
所述的图像采集装置为带有云台，其中图像采集装置为红外热像相机或可见光相机中的一种或两种，用于对检测目标进行红外或者光学图像采集；
所述的内置服务器，为多核人工智能服务器，用于控制机器人、操作机载检测设备、执行规定的检测动作序列、对测量仪器的检测数据进行计算及存储、对图像采集装置的图像进行存储及智能判断；
所述的通讯装置，包括WiFi、4G装置以及5G装置中的任何一种或多种，实现信号传输功能。


2.如权利要求1所述的智能巡检机器人，其特征在于，安装有三维激光扫描装置，用于扫描获取管隧道的三维点云数据。


3.智能巡检机器人的巡检方法，其特征在于，在待检测的管隧道内...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑雪山，张苑，杜慧中，赵建辉，
申请(专利权)人：北京福瑶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11