一种多功能无障碍防爆巡检机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种多功能无障碍防爆巡检机器人，包括喷雾系统、激光雷达、光源组件、运动控制摄像头、掌子面轮廓摄像头、气体检测仪、控制及显示系统以及车体；由控制及显示系统分别控制连接喷雾系统、激光雷达、光源组件、运动控制摄像头、掌子面轮廓摄像头、气体检测仪以及车体，协调各部件联动，完成隧道防爆巡检，并在巡检过程中进行掌子面快速降尘、岩性轮廓测绘、危险性气源检测及溯源。本方案能够实现掌子面快速降尘、岩性轮廓测绘、危险性气源检测及溯源等功能，很好地克服了现有技术所存在的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能无障碍防爆巡检机器人


[0001]本专利技术涉及隧道检测
，具体涉及用于隧道巡检的设备。

技术介绍

[0002]随着社会的发展与科技的进步，特种作业机器人在军用、民用、科学研究等多个领域得到了广泛的应用。在众多危险、不宜人类活动的环境下，机械、重复性高的岗位上，特种作业机器人正在逐步替代人类完成各种危险工作。
[0003]隧道施工作业是一种高危险、工况复杂的施工作业项目。隧道掌子面爆破作业时产生的粉尘充满隧道作业空间，严重影响掌子面爆破作业效率和人员健康；另外，隧道内危险性气源(如瓦斯、硫化氢等)散逸的风险大，掌子面作业人员无防护状态下施工风险因素高，且掌子面不同岩性的围岩，影响爆破施工工艺。并且，掌子面失稳易造成安全事故。
[0004]为了保证隧道施工的正常运行与财产安全,每天都有大量的巡检人员进行日常巡检作业，不仅劳动强度大而且工作效率低，而且还有一定的人身危险。巡检工作一直是个重大痛点，由巡检机器人代替人工进行巡检就显得非常重要。
[0005]由此可见提供一种能够代替人工对隧道施工进行安全巡检的隧道巡检机器人为本领域亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]针对于现有掌子面爆破施工烟尘大、危险气源多、岩性复杂等因素影响施工效率的技术问题，本方案的目的在于提供一种多功能无障碍防爆巡检机器人，能够实现掌子面快速降尘、岩性轮廓测绘、危险性气源检测及溯源等功能，很好地克服了现有技术所存在的问题。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供的多功能无障碍防爆巡检机器人，主要包括喷雾系统、激光雷达、光源组件、运动控制摄像头、掌子面轮廓摄像头、气体检测仪、控制及显示系统以及车体；
[0008]所述喷雾系统设置在车体上，用于全方位喷雾降尘；
[0009]所述激光雷达设置在车体上，用于测量隧道内轮廓信息及掌子面凹凸状况，并能够实时扫描机器人周边建筑物信息，构建含坐标信息的建筑物地图；
[0010]所述光源组件与掌子面轮廓摄像头相配合的设置在车体上，所述光源组件用于为掌子面轮廓摄像头提供工作所需可见光，所述掌子面轮廓摄像头用于多角度拍摄掌子面施工情况，并将数据实时回传至控制及显示系统；
[0011]所述运动控制摄像头设置在车体上，获取车体行进路线上的实时画面，并将摄像画面实时回传至控制及显示系统；
[0012]所述气体检测仪设置在车体上，用于测量至少一种危险性气体；
[0013]所述控制及显示系统分别控制连接喷雾系统、激光雷达、光源组件、运动控制摄像头、掌子面轮廓摄像头、气体检测仪以及车体，协调各部件联动，完成隧道防爆巡检，并在巡
检过程中进行掌子面快速降尘、岩性轮廓测绘、危险性气源检测及溯源。
[0014]进一步的，所述车体中的移动机构中设置有超声波雷达与电机编码器，所述超声波雷达用于实时测量机器人距周边障碍物的距离，并与控制及显示系统联动完成绕行避障；所述电机编码器用于实时测量滚轮转动距离，并与控制及显示系统联动完成，获取巡检机器人的实时位移信息。
[0015]进一步的，所述车体中设置有至少一种定位模块，所述至少一种定位模块与所述控制及显示系统联动对巡检机器人进行实时定位。
[0016]进一步的，所述巡检机器人的车体上设置云台，所述云台承载激光雷达、光源组件、以及掌子面轮廓摄像头。
[0017]进一步的，所述云台内设置有电机编码器和光电开关，所述电机编码器和光电开关分别与控制及显示系统联动完成云台旋转角度计算以及旋转状态控制。
[0018]进一步的，所述激光雷达与控制及显示系统联动能够获取隧洞掘进过程的全域点云。
[0019]进一步的，所述控制及显示系统控制激光雷达与所述云台联动，将激光雷达获取到的二维平面数据转化成三维空间数据。
[0020]进一步的，所述控制及显示系统与激光雷达联动，能够基于激光雷达数据进行建模，包括：
[0021]1)点云的预处理，滤去点云中的噪声，并采用离散点梯度法和极值法获得点云初始配准的特征标定点集；
[0022]2)点云数据配准，基于边界特征点实现点云的初始配准；
[0023]3)配准后点云数据的简单建模，对点云数据进行三角网格化建模。
[0024]进一步的，所述控制及显示系统中运行有危险气体溯源模块，所述危险气体溯源模块能够与所述气体检测仪联动，在巡检机器人移动过程中实时监测危险性气体浓度与坐标定位，进行气体溯源追。
[0025]进一步的，所述控制及显示系统中运行有掌子面测绘模块，所述掌子面测绘模块与掌子面轮廓摄像头以及激光雷达联动进行掌子面轮廓检测和凹凸检测。
[0026]本专利技术提供的多功能隧道防爆巡检机器人方案，能够实现掌子面快速降尘、岩性轮廓测绘、危险性气源检测及溯源等功能，降低了隧道施工的安全风险，提高了生产效率，降低了施工成本。
附图说明
[0027]以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。
[0028]图1为本专利技术隧道防爆巡检机器人结构主视图；
[0029]图2为本专利技术隧道防爆巡检机器人结构左视图；
[0030]图3为本专利技术隧道防爆巡检机器人结构后视图；
[0031]图4为本专利技术隧道防爆巡检机器人掌子面点云平面拟合流程图。
[0032]下面为附图中的部件标注说明：
[0033]喷雾系统1、激光雷达2、大灯3、运动控制摄像头4、气体检测仪5、屏幕显示器、车体7、履带式移动系统8、掌子面轮廓摄像头9。
具体实施方式
[0034]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。
[0035]参见图1至图3，其所示为本实例给出的多功能隧道防爆巡检机器人的一种构成示例方案。
[0036]由图可知，本实例给出的多功能隧道防爆巡检机器人在构成上主要包括喷雾系统1、激光雷达2、大灯3、运动控制摄像头4、气体检测仪5、控制及显示系统6、车体7、履带式移动系统8、掌子面轮廓摄像头9，这几个主体部件。
[0037]通过这几个部件相互配合构成的多功能隧道防爆巡检机器人，能够实现近掌子面快速喷雾降尘、掌子面岩性轮廓测绘、危险气体检测及溯源等功能。
[0038]其中，车体7作为整个多功能隧道防爆巡检机器人的基础部件，构成相应的承载平台，以承载其他的组成部件。
[0039]履带式移动系统8设置在车体7底部，构成相应的多功能隧道防爆巡检机器人的移动机构，能够带动多功能隧道防爆巡检机器人稳定移动。
[0040]喷雾系统1设置在车体7上，能够在巡检机器人移动过程中进行全方位喷雾降尘。
[0041]激光雷达2可调节的设置在车体7上，用于在巡检机器人移动过程中进行测量隧道内轮廓信息及掌子面凹凸状况，并能够实时扫描机器人周边建筑物信息，构建含坐标信息的建筑物地图。
[0042]大灯3与掌子面轮廓摄像头9相配合可调节的设置在车体7上。这里的大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多功能无障碍防爆巡检机器人，其特征在于，包括喷雾系统、激光雷达、光源组件、运动控制摄像头、掌子面轮廓摄像头、气体检测仪、控制及显示系统以及车体；所述喷雾系统设置在车体上，用于全方位喷雾降尘；所述激光雷达设置在车体上，用于测量隧道内轮廓信息及掌子面凹凸状况，并能够实时扫描机器人周边建筑物信息，构建含坐标信息的建筑物地图；所述光源组件与掌子面轮廓摄像头相配合的设置在车体上，所述光源组件用于为掌子面轮廓摄像头提供工作所需可见光，所述掌子面轮廓摄像头用于多角度拍摄掌子面施工情况，并将数据实时回传至控制及显示系统；所述运动控制摄像头设置在车体上，获取车体行进路线上的实时画面，并将摄像画面实时回传至控制及显示系统；所述气体检测仪设置在车体上，用于测量至少一种危险性气体；所述控制及显示系统分别控制连接喷雾系统、激光雷达、光源组件、运动控制摄像头、掌子面轮廓摄像头、气体检测仪以及车体，协调各部件联动，完成隧道防爆巡检，并在巡检过程中进行掌子面快速降尘、岩性轮廓测绘、危险性气源检测及溯源。2.根据权利要求1所述的多功能无障碍防爆巡检机器人，其特征在于，所述车体中的移动机构中设置有超声波雷达与电机编码器，所述声波雷达用于实时测量机器人距周边障碍物的距离，并与控制及显示系统联动完成绕行避障；所述电机编码器用于实时测量滚轮转动距离，并与控制及显示系统联动完成，获取巡检机器人的实时位移信息。3.根据权利要求1所述的多功能无障碍防爆巡检机器人，其特征在于，所述车体中设置有至少一种定位模块，所述至少一种定位模块与所述控制及显示系统联动对巡检机器人进行实时定位。4.根据权利要求1所述的多功...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭建，杨新元，孙文博，耿秀林，张凡，蒋绮琛，张林，
申请(专利权)人：中国建筑第八工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：