一种高铁箱梁巡检机器人实现自动巡检的方法技术

本发明专利技术公开了一种高铁箱梁巡检机器人实现自动巡检的方法，包括如下步骤：S1、雷达SLAM算法生成地图；S2、定位巡检机器人位置、并在地图中规划走行路径；S3、确认巡检机器人的运动控制方案；S4、控制巡检机器人移动；S5、采集巡检机器人的履带运动量；S6、对高铁箱梁的内部隐患进行检测并获取隐患的绝对位置。本发明专利技术可使高铁箱梁巡检机器人实现在高铁箱梁复杂环境下的自动定位、建立地图及自动走行控制，可以在高铁箱梁复杂环境下实现对高铁箱梁快速自动化巡检，可实现高效、快速、准确、检测高铁箱梁内部缺陷，而且缺陷位置可同时进行标记以利于后期维护检修，可使检测和维护工作效率得到大幅度提高。

【技术实现步骤摘要】
一种高铁箱梁巡检机器人实现自动巡检的方法
本专利技术是涉及一种高铁箱梁巡检机器人实现自动巡检的方法，属于高铁箱梁缺陷检测

技术介绍
铁路高架桥梁能够确保高铁线路的平顺性，在我国高铁建设中广泛应用。箱梁作为高架桥梁的关键构件，承受着高铁轨道传递的列车载荷。在各种复杂因素的作用下，箱梁会产生疲劳裂缝，极端情况下会出现疲劳开裂，严重威胁高铁的运行安全。因此实现高铁箱梁缺陷快速自动化巡检，为后续的维护保障提供支持是目前亟待解决的问题。目前，高铁箱梁的日常维护与维修以高铁桥隧工的人工巡检为主。基于目视检查的人工巡检，严重依赖于检查人员对结构状况的定性判断。这种检测方式存在检测效率低、作业环境恶劣、劳动强度大、检测准确率低、存在安全隐患等问题。针对上述问题，目前有采用巡检机器人来对高铁箱梁进行自动检测。但是高铁箱梁内的环境较为复杂(例如：为了排除桥面积水，箱梁内部预设的较多排水管，会使巡检机器人在运行过程中容易被水管卡住)，导致现有的巡检机器人难以适应高铁箱梁内的复杂环境并完成自动化巡检。专利技术内容针对现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高铁箱梁巡检机器人实现自动巡检的方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、雷达SLAM算法生成地图：使巡检机器人行驶至待巡检的高铁箱梁处，然后利用巡检机器人上的激光雷达扫描模块对巡检机器人的周围环境进行立体扫描，并将获取的环境信息传给巡检机器人上的处理器，处理器基于雷达SLAM算法生成周围环境的地图；/nS2、定位巡检机器人位置、并在地图中规划走行路径：利用巡检机器人上的GPS定位模块获取巡检机器人自身在环境中的绝对位置信息，并将获取的绝对位置信息传递给处理器；利用巡检机器人上的姿态检测模块获取巡检机器人自身在环境中的相对姿态信息，并将获取的相对姿态信息传递给处理器；处理器加载构建好的...

【技术特征摘要】
1.一种高铁箱梁巡检机器人实现自动巡检的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、雷达SLAM算法生成地图：使巡检机器人行驶至待巡检的高铁箱梁处，然后利用巡检机器人上的激光雷达扫描模块对巡检机器人的周围环境进行立体扫描，并将获取的环境信息传给巡检机器人上的处理器，处理器基于雷达SLAM算法生成周围环境的地图；
S2、定位巡检机器人位置、并在地图中规划走行路径：利用巡检机器人上的GPS定位模块获取巡检机器人自身在环境中的绝对位置信息，并将获取的绝对位置信息传递给处理器；利用巡检机器人上的姿态检测模块获取巡检机器人自身在环境中的相对姿态信息，并将获取的相对姿态信息传递给处理器；处理器加载构建好的地图，结合绝对位置信息和相对姿态信息，通过人工势场法在地图中规划出巡检机器人的走行路径；
S3、确认巡检机器人的运动控制方案：处理器将规划好的走行路径传输给巡检机器人上的运动控制处理器，运动控制处理器接收处理器中的路径信息、姿态信息、位置信息，确认巡检机器人的运动控制方案，并输出控制信号量；
S4、控制巡检机器人移动：运动控制处理器根据运动控制方案将控制信号量输出至检机器人上的履带驱动模块，然后通过履带驱动模块驱动检机器人的履带运动，实现巡检机器人移动；
S5、采集巡检机器人的履带运动量：巡检机器人移动的过程中，设于巡检机器人履带驱动轴上的光电编码器利用其码盘的转动生成脉冲电信号，生成的脉冲电信号通过运动控制处理器传输到巡检机器人上的处理器中，实现巡检检机器人的履带运动量的采集；
S6、对高铁箱梁的内部隐患进行检测并获取隐患的绝对位置：巡检机器人移动的过程中，巡检机器人上的超声阵列检测模块持续对所巡检的高铁箱梁的内部隐患进行超声无损检测，并将检测的信息实时传递给处理器；同时巡检机器人上的视觉信息采集模块实时、全方位的采集所巡检的高铁箱梁的视觉信息，并将采集的视觉信息传递给处理器，从而获取所巡检的高铁箱梁的绝对位置；处理器通过步骤S5采集的履带运动量来记录高铁箱梁内隐患点的相对位置，然后根据高铁箱梁的绝对位置和隐患点相对位置即可得到高铁箱梁内的隐患点的地理位置，从而完成高铁箱梁的巡检。


2.根据权利要求1所述的高铁箱梁巡检机器人实现自动巡检的方法，其特征在于，所述步骤S3中巡检机器人的运动控制方案，包括如下步骤：
S31、构建机器人运动模型、环境观测模型、路径规划模型，然后根据上述构建的模型确定模糊预测控制模型的输入控制量、输出量控制量；
S32、构建时间更新模型，通过时间更新模型及模糊预测控制模型输出量解SLAM问题；并将时间更新模型适用于模糊预测控制模型中的预测模型；
S33、将K时刻雷达扫描模块测得的环境特征点与原有特征点进行匹配关联；模糊预测控制模型中对控制量进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文发，刘思昊，范国鹏，张辉，袁天辰，李立明，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31