一种自主式道路无损检测机器人系统的制作方法

本发明涉及一种机器人装置，特别是一种自主式道路无损检测机器人系统。

背景技术：

目前，路面状况检测评估主要采用的是人工目测，或工作人员手持检测仪器的方式对路面进行检测，而这两种检测方式对工作人员的经验要求非常高，而且检测的准确度比较低，检测效率低，工作人员手持检测仪的检测方式不仅工作强度高，而且工作人员的人身安全也得不到保障。

因此，需要提供一种效率高，准确度高的新型检测模式，以降低工作强度，从而改善工作人员的工作环境。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种自主式道路无损检测机器人系统，该装置不仅探测效率高，检测结果的准确度高，而且降低了工作人员的劳动强度，可有效保障工作人员的人身安全。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种自主式道路无损检测机器人系统，包括机器人本体系统、控制系统、远程监控系统，远程监控系统与机器人本体系统及控制系统无线连接，机器人本体系统与控制系统电联接，机器人本体系统包括车载平台、检测机构和监测装置，检测机构设置于车载平台的前端侧面或后端侧面上。

本发明中所述的控制系统包括硬件模块、导航模块、传感模块和数据分析处理模块等功能模块，通过硬件模块、导航模块、传感模块和数据分析处理模块来实现对检测机构和监测装置的控制，从而可控制检测机构对道路进行无损检测，控制车载平台规划路径与运行，处理检测数据并与远程监控系统通信。

前述的一种自主式道路无损检测机器人系统中，所述监测装置包括设置于车载平台上的第一伸缩机构和第二伸缩机构，第一伸缩机构设置有环境监测器，本发明中的环境监测器采用的是全景相机，第二伸缩机构上设置有图像摄取装置，本发明中图像摄取装置采用的是高清相机。

前述的一种自主式道路无损检测机器人系统中，所述监测装置包括设置于车载平台上的4个摄像头和第二伸缩机构，4个摄像头设置于车载平台的不同方位面上，每个摄像头获取的单一方位上的图像通过图像合成技术合成为一个完整的图像。4个摄像头分别安装于车载平台的前、后、左、右四个方位面上，将4个摄像头摄取的图像利用图像合成技术拼合在一起，可实现工作环境的实时全景监测，便于工作人员及时发现影响检测工作的情况。

前述的一种自主式道路无损检测机器人系统中，所述车载平台上设置有轮系悬挂装置、驱动装置和供电装置，轮系悬挂装置与驱动装置连接，驱动装置、环境监测器和图像摄取装置均与供电装置连接；车载平台上设置有警示灯、照明灯和转向灯，警示灯安装在车载平台的顶端面上。通过设置警示灯、转向灯和照明灯，可提高道路检测工作的安全性和工作效率。

前述的一种自主式道路无损检测机器人系统中，所述检测机构包括检测仪和提升装置，检测仪与提升装置固定连接，提升装置与车载平台连接。通过控制提升装置，可精准调节检测仪与检测路面之间的距离，避免手持式检测仪的不稳定性，提高检测精度和检测效率。

检测仪器用于检测道路表观及内部缺陷，包括但不限于冲击回波模块、超声波模块、探地雷达模块、激光检测模块和电阻率模块，通过内置的冲击回波模块、超声波模块、探地雷达模块、激光检测模块和电阻率模块，检测仪可实现对肉眼无法直接观察的路面内部的横向裂纹、深层的地质状态、路面的厚度、路面表面坑陷的深度、路面的平整度。检测仪与监控器无线连接，基于无线传输技术将检测仪获取的检测数据传输至监控器，工作人员可从监控器上直观的了解到地面的检测情况。检测仪还与供电装置电连接，以满足检测仪的用电需求。

前述的一种自主式道路无损检测机器人系统中，所述提升装置包括电机、减速器、联轴器、丝杠、导向柱、橡胶块、A横板和B横板，B横板通过直线轴承与底板连接，底板设置于B横板的正下方，电机与减速器连接，减速器与联轴器连接，联轴器与丝杆连接，联轴器安装在A横板的上方，导向柱设置在A横板和B横板之间，橡胶块通过螺栓固定在底板上。导向柱的个数为2个，并对称设置于丝杆的两侧。丝杠通过丝杠螺母固定于A横板和B横板构成的支撑架上，并在A横板上设置1个固定板架，以使丝杠通过联轴器和减速器与电机连接。提升装置通过丝杠可上下伸缩移动与提升装置连接的检测仪，从而精准定位检测仪的检测位置。

前述的一种自主式道路无损检测机器人系统中，所述第二伸缩机构包括滑轨和支撑杆，支撑杆安装在滑轨上，滑轨水平设置于车载平台上，图像摄取装置安装在支撑杆的端部。图像摄取装置工作时，可通过第二伸缩机构水平伸至车载平台外，从而便于监测工作；图像摄取装置停止工作时，可通过第二伸缩机构缩回至移动平台上，从而便于运输。

前述的一种自主式道路无损检测机器人系统中，所述第一伸缩机构包括电动伸缩柱，电动伸缩柱与供电装置连接，环境监测器安装在电动伸缩柱的端部。环境监测器工作时，可通过第一伸缩机构上升至距离车载平台顶面的1.5m的水平面，从而可扩大监测范围，提升监测效果；环境监测器停止工作时，可通过第一伸缩机构缩回，便于运输。

前述的一种自主式道路无损检测机器人系统中，远程监控系统包括监控器和控制器，监控器与控制器连接，控制器与控制系统无线连接，控制系统与驱动装置、第一伸缩机构、第二伸缩机构及检测机构电连接。环境监测器、图像摄取装置或4个摄像头将采集的图像均通过无线传输技术发送至监控器，通过监控器可实时监视检测环境及检测仪的工作状态；检测仪将检测结果通过无线传输技术实时发送到监控器，并且工作人员可根据检测结果判断是否移动车载平台。基于远程控制技术通过控制系统远程控制车载平台的移动，通过控制器将控制指令无线发送至控制系统，通过控制系统的各功能模块实现对第一伸缩机构、第二伸缩机构及提升装置伸缩或移动的控制。本发明的远程监控系统可采用内置于运输车中的监控系统或可采用手提式远程监控系统。

前述的一种自主式道路无损检测机器人系统中，所述车载平台为低速移动平台或高速移动平台，低速移动平台上安装的车轮为麦克纳母轮，高速移动平台上安装的车轮为橡胶轮胎。

采用麦克纳姆轮的低速移动平台，其移动速度为0-5km/h，爬坡角度不大于5°，定位精度为2cm；采用橡胶轮胎的高速移动平台，其移动速度为0-30km/h，爬坡角度不大于20°，定位精度为10cm。本发明的车载平台可360度旋转，具备较强承载力。

与现有技术相比，本发明通过机器人本体系统、控制系统及远程监控系统的有机结合，利用搭载在车载平台上的检测仪，实现对道路内部缺陷的无损探伤检测，不仅探测效率高，而且检测结果的准确度高；通过远程监控系统、第二伸缩机构、第一伸缩机构或4个摄像头，可实现远距离控制机器人装置进行道路检测，从而保障工作人员的人身安全；本发明可有效避免人工检测方式的不稳定因素，提高了检测精度，缩短了检测时间。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明提升装置的结构示意图；

图3是本发明低速移动平台的结构示意图；

图4是本发明高速移动平台的结构示意图；

图5是本发明设置在车载平台上的摄像头的示意图；

图6是本发明的设备连接示意图。

附图标记：1-车载平台，2-检测机构，3-检测仪，4-提升装置，5-第一伸缩机构，6-第二伸缩机构，7-环境监测器，8-摄像头，9-图像摄取装置，10-轮系悬挂装置，11-驱动装置，12-供电装置，13-电机，14-减速器，15-联轴器，16-丝杠，17-导向柱，18-橡胶块，19-A横板，20-B横板，21-底板，22-直线轴承，23-警示灯，24-照明灯，25-转向灯，26-滑轨，27-支撑杆，28-电动伸缩柱，29-低速移动平台，30-高速移动平台，31-远程监控系统，32-监控器，33-控制器，34-机器人本体系统，35-监测装置，36-控制系统。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

本发明的实施例1：一种自主式道路无损检测机器人系统，包括机器人本体系统34、控制系统36、远程监控系统31，远程监控系统31与机器人本体系统34及控制系统36无线连接，机器人本体系统34与控制系统36电联接，机器人本体系统34包括车载平台1、检测机构2和监测装置35，检测机构2设置于车载平台1的前端侧面上。监测装置35包括设置于车载平台1上的第一伸缩机构5和第二伸缩机构6，第一伸缩机构5上设置有环境监测器7，第二伸缩机构6上设置有图像摄取装置9。车载平台1上设置有轮系悬挂装置10、驱动装置11和供电装置12，轮系悬挂装置10与驱动装置11连接，驱动装置11、环境监测器7和图像摄取装置9均与供电装置12连接；车载平台1上设置有警示灯23、照明灯24和转向灯25，警示灯23安装在车载平台1的顶端面上。检测机构2包括检测仪3和提升装置4，检测仪3与提升装置4固定连接，提升装置4与车载平台1连接。提升装置4包括电机13、减速器14、联轴器15、丝杠16、导向柱17、橡胶块18、A横板19和B横板20，B横板20通过直线轴承22与底板21连接，底板21设置于B横板20的正下方，电机13与减速器14连接，减速器14与联轴器15连接，联轴器15与丝杆16连接，联轴器15安装在A横板19的上方，导向柱17设置在A横板19和B横板20之间，橡胶块18通过螺栓固定在底板21上。第一伸缩机构5包括电动伸缩柱28，电动伸缩柱28与供电装置12连接，环境监测器7安装在电动伸缩柱28的端部。第二伸缩机构6包括滑轨26和支撑杆27，支撑杆27安装在滑轨26上，滑轨26水平设置于车载平台1上，高清相机9安装在支撑杆27的端部。远程监控系统31包括监控器32和控制器33，监控器32与控制器33连接，控制器33与驱动装置11、第一伸缩机构5、第二伸缩机构6及检测机构2无线连接。车载平台1为低速移动平台，低速移动平台29上安装的车轮为麦克纳母轮。本实施例中采用全景相机作为环境监测器7，用以实时监测周围环境，并采用高清相机作为图像摄取装置9。

本发明的实施例2：一种自主式道路无损检测机器人系统，包括机器人本体系统34、控制系统36、远程监控系统31，远程监控系统31与机器人本体系统34及控制系统36无线连接，机器人本体系统34与控制系统36电联接，机器人本体系统34包括车载平台1、检测机构2和监测装置35，检测机构2设置于车载平台1的后端侧面上。监测装置35包括设置于车载平台1上的第一伸缩机构5和第二伸缩机构6，第一伸缩机构5上设置有环境监测器7，第二伸缩机构6上设置有图像摄取装置9。车载平台1上设置有轮系悬挂装置10、驱动装置11和供电装置12，轮系悬挂装置10与驱动装置11连接，驱动装置11、环境监测器7和图像摄取装置9均与供电装置12连接；车载平台1上设置有警示灯23、照明灯24和转向灯25，警示灯23安装在车载平台1的顶端面上。检测机构2包括检测仪3和提升装置4，检测仪3与提升装置4固定连接，提升装置4与车载平台1连接。提升装置4包括电机13、减速器14、联轴器15、丝杠16、导向柱17、橡胶块18、A横板19和B横板20，B横板20通过直线轴承22与底板21连接，底板21设置于B横板20的正下方，电机13与减速器14连接，减速器14与联轴器15连接，联轴器15与丝杆16连接，联轴器15安装在A横板19的上方，导向柱17设置在A横板19和B横板20之间，橡胶块18通过螺栓固定在底板21上。第一伸缩机构5包括电动伸缩柱28，电动伸缩柱28与供电装置12连接，环境监测器7安装在电动伸缩柱28的端部。第二伸缩机构6包括滑轨26和支撑杆27，支撑杆27安装在滑轨26上，滑轨26水平设置于车载平台1上，高清相机9安装在支撑杆27的端部。远程监控系统31包括监控器32和控制器33，监控器32与控制器33连接，控制器33与驱动装置11、第一伸缩机构5、第二伸缩机构6及检测机构2无线连接。车载平台1为高速移动平台30，高速移动平台30上安装的车轮为橡胶轮胎。本实施例中采用全景相机作为环境监测器7，用以实时监测周围环境，并采用高清相机作为图像摄取装置9。

本发明的实施例3：一种自主式道路无损检测机器人系统，包括机器人本体系统34、控制系统36、远程监控系统31，远程监控系统31与机器人本体系统34及控制系统36无线连接，机器人本体系统34与控制系统36电联接，机器人本体系统34包括车载平台1、检测机构2和监测装置35，检测机构2设置于车载平台1的前端侧面或后端侧面上。监测装置35包括设置于车载平台1上的4个摄像头8和第二伸缩机构6，第二伸缩机构6包括滑轨26和支撑杆27，支撑杆27安装在滑轨26上，滑轨26水平设置于车载平台1上，高清相机9安装在支撑杆27的端部。4个摄像头8设置于车载平台1的不同方位面上，每个摄像头8获取的单一方位上的图像通过图像合成技术合成为一个完整的图像。车载平台1上设置有轮系悬挂装置10、驱动装置11和供电装置12，轮系悬挂装置10与驱动装置11连接，驱动装置11、环境监测器7和图像摄取装置9均与供电装置12连接；车载平台1上设置有警示灯23、照明灯24和转向灯25，警示灯23安装在车载平台1的顶端面上。检测机构2包括检测仪3和提升装置4，检测仪3与提升装置4固定连接，提升装置4与车载平台1连接。提升装置4包括电机13、减速器14、联轴器15、丝杠16、导向柱17、橡胶块18、A横板19和B横板20，B横板20通过直线轴承22与底板21连接，底板21设置于B横板20的正下方，电机13与减速器14连接，减速器14与联轴器15连接，联轴器15与丝杆16连接，联轴器15安装在A横板19的上方，导向柱17设置在A横板19和B横板20之间，橡胶块18通过螺栓固定在底板21上。远程监控系统31包括监控器32和控制器33，监控器32与控制器33连接，控制器33与驱动装置11、4个摄像头8、第二伸缩机构6及检测机构2无线连接。车载平台1为低速移动平台29，低速移动平台29上安装的车轮为麦克纳母轮。

本发明的实施例4：一种自主式道路无损检测机器人系统，包括机器人本体系统34、控制系统36、远程监控系统31，远程监控系统31与机器人本体系统34及控制系统36无线连接，机器人本体系统34与控制系统36电联接，机器人本体系统34包括车载平台1、检测机构2和监测装置35，检测机构2设置于车载平台1的前端侧面或后端侧面上。监测装置35包括设置于车载平台1上的4个摄像头8和第二伸缩机构6，第二伸缩机构6包括滑轨26和支撑杆27，支撑杆27安装在滑轨26上，滑轨26水平设置于车载平台1上，高清相机9安装在支撑杆27的端部，4个摄像头8设置于车载平台1的不同方位面上，每个摄像头8获取的单一方位上的图像通过图像合成技术合成为一个完整的全方位的图像。车载平台1上设置有轮系悬挂装置10、驱动装置11和供电装置12，轮系悬挂装置10与驱动装置11连接，驱动装置11、环境监测器7和图像摄取装置9均与供电装置12连接；车载平台1上设置有警示灯23、照明灯24和转向灯25，警示灯23安装在车载平台1的顶端面上。检测机构2包括检测仪3和提升装置4，检测仪3与提升装置4固定连接，提升装置4与车载平台1连接。提升装置4包括电机13、减速器14、联轴器15、丝杠16、导向柱17、橡胶块18、A横板19和B横板20，B横板20通过直线轴承22与底板21连接，底板21设置于B横板20的正下方，电机13与减速器14连接，减速器14与联轴器15连接，联轴器15与丝杆16连接，联轴器15安装在A横板19的上方，导向柱17设置在A横板19和B横板20之间，橡胶块18通过螺栓固定在底板21上。远程监控系统31包括监控器32和控制器33，监控器32与控制器33连接，控制器33与驱动装置11、4个摄像头8、第二伸缩机构6及检测机构2无线连接。车载平台1为高速移动平台30，高速移动平台30上安装的车轮为橡胶轮胎。

本发明的工作原理：工作时，工作人员通过控制器33控制车载平台1到预设定的检测区域，车载平台1到达指定检测点后，通过控制器33远程控制第一伸缩机构5，使电动伸缩柱28伸长，将安装在电动伸缩柱28端部的全景相机7升至距离车载平台1顶面的1.5m处，并通过控制器33远程控制第二伸缩机构6，使第二伸缩机构6的支撑杆27水平伸长至车载平台1外，然后通过控制器33控制提升装置4的电机13，进而调节安装在提升装置4底端的检测仪3与检测路面之间的距离，待调整至最佳检测距离后，检测仪3开始检测，工作人员实时观察并记录检测仪3传到监控器32上的检测数据，根据检测数据，工作人员通过控制器33调整或通过已设定好的程序自动移动车载平台1至下一个检测点。

工作人员通过观察环境监测器7、图像摄取装置9或4个摄像头8反馈至监控器32的图像信息，来控制移动车载平台1。