本实用新型涉及动车组车底检测技术领域，具体而言，涉及一种由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人。
背景技术：
对动车组组车底进行检测是保证动车组安全运行的必要条件之一。
目前，对动车组车底进行检查的项目包括：车底排障检查、底架检查、 BTM天线检查、TVM传感器检查、空气管路检查、内风挡检查、底板检查、车钩检查、制动装置检查、驱动装置检查、牵引装置检查、转向架检查、构架检查、轮轴检查、踏面清扫装置检查等。由于这些繁多均是通过检测人员亲自完成，导致劳动强度极大。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人，以改善上述存在的缺陷。
本实用新型的实施例通过以下方式实现：
第一方面，本实用新型实施例提供了一种由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人，包括：动车组车底检测车本体、上位工控机、均与所述上位工控机连接的图像采集装置和移动定位控制装置。所述上位工控机、所述图像采集装置和所述移动定位控制装置均用于安装在动车组车底检测车本体上。所述移动定位控制装置，用于根据所述上位工控机传输的移动控制指令而控制所述检测车本体移动，并向所述上位工控机传输所述检测车本体在移动时的当前位置信息。所述上位工控机，用于根据所述当前位置信息判断所述检测车本体是否移动至检测位置，在为是时，控制所述图像采集装置采集被检测动车组的多张车底图像，并将采集的所述多张车底图像传输至外部的中控终端。
本实用新型实施例的有益效果是：
通过移动定位控制装置根据上位工控机传输的移动控制指令而控制检测车本体移动，则移动定位控制装置可向上位工控机传输检测车本体在移动时的当前位置信息。而上位工控机通过根据当前位置信息判断检测车本体是否移动至检测位置，且在判断为是时，则上位工控机控制图像采集装置采集被检测动车组的车底的多张车底图像，并将采集的多张车底图像传输至外部的中控终端。因此实现了检测人员在中控室中，通过中控终端获得的多张车底图像便能够清楚获知动车组车底各设备的情况，减小了检测人员的劳动强度。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。
图1示出了本实用新型第一实施例提供的一种由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人的结构示意图；
图2示出了本实用新型第一实施例提供的一种由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人的结构示意图的第一结构框图；
图3示出了本实用新型第一实施例提供的一种由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人的结构示意图的第二结构框图；
图4示出了本实用新型第一实施例提供的一种由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人的结构示意图的第三结构框图。
图标：10-由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人；11- 动车组车底检测车本体；12-机械臂；100-由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人；110-移动定位控制装置；111-移动控制模块；1111- 行走伺服电机控制单元；1112-步进电机控制单元；1113-编码单元；1114- 电池管理单元；1115-机械臂控制单元；1116-嵌入式控制单元；112-距离检测模块；1121-垂直方向激光测距单元；1122-行驶方向激光测距单元；1123- 反向行驶方向激光测距单元；1124-磁检测单元；113-下位工控机；120-图像采集装置；121-第一图像采集模块；122-第二图像采集模块；123-第三图像采集模块；124-声音采集模块；125-尺寸测量模块；130-上位工控机；131- 交换机；132-上位工控机本体；133-通信模块。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“水平”、“竖直”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
第一实施例
请参阅图1，本实用新型的第一实施例提供了一种由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人10，该由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人10包括：动车组车底检测车本体11和由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人100。其中，动车组车底检测车本体11后续简称为：检测车本体11。
检测车本体11为各功能器件所集成并封装到一起的装置。该检测车本体11的尺寸可以为：3000mm×900mm×1100mm，但并不作为限定。检测车本体11具有滚轮，且该检测车本体11的滚轮可嵌入到被检测的动车组车底下面的行径轨道中，使得检测车本体11可沿行径轨道移动。
由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人100则为各功能性模块的集成，由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人 100通过设置在检测车本体11上，实现了对检测车本体11沿行径轨道移动的控制，并通过检测车本体11的移动而对动车组车底进行自动拍照，并将拍照获得多张车底图像持续的传输到外部的中控终端，以使中控终端持续的显示多张车底图像而使得工作人员通过观看显示的多张车底图像而实现在中控室中便完成了对，进而动车组车底的检测。
在本实施例中，为更便于由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人100对动车组车底进行自动拍照，该由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人10还包括：机械臂12。该机械臂12为设置在检测车本体11上的一六轴机械臂12，其设置方式可如图1所述。进一步的，由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人100中的部分功能性模块可设置在该机械臂12上。由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人100可通过控制该机械臂12的移动来更便于对动车组车底进行自动拍照。
请参阅图2，在该由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人100中，该由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人100 包括：移动定位控制装置110、图像采集装置120和上位工控机130。其中，上位工控机130、图像采集装置120和移动定位控制装置110均用于安装在动车组车底检测车本体上。
移动定位控制装置110用于根据上位工控机130传输的移动控制指令而控制检测车本体移动，并采集到检测车本体在移动时的当前位置信息，从而向上位工控机130传输该当前位置信息。
上位工控机130用于根据当前位置信息判断检测车本体是否移动至检测位置，在为是时，上位工控机130则用于控制图像采集装置120采集被检测动车组的多张车底图像。
图像采集装置120用于根据上位工控机130的控制而采集被检测动车组的多张车底图像，并将采集到的多张车底图像传输至上位工控机130，以使上位工控机130再将该多张车底图像传输至外部的中控终端。
请参阅图3，移动定位控制装置110为各功能性模块的集成，即移动定位控制装置110包括：移动控制模块111、距离检测模块112和下位工控机 113。
移动控制模块111为各个功能性集成电路单路所构成，移动控制模块 111用于根据下位工控机113的控制而控制所述检测车本体按照预设方式移动，并将检测车本体移动时所采集到第一当前位置信息传输至下位工控机 113。
具体的，移动控制模块111包括：行走伺服电机控制单元1111、步进电机控制单元1112、编码单元1113、电池管理单元1114、机械臂控制单元 1115和嵌入式控制单元1116。其中，行走伺服电机控制单元1111、编码单元1113、步进电机控制单元1112和电池管理单元1114均与嵌入式控制单元1116连接，而机械臂控制单元1115和嵌入式控制单元1116均与下位工控机113连接。
行走伺服电机控制单元1111为集成电路控制芯片，其型号可为 ASD-A2-1521-L型。行走伺服电机控制单元1111根据嵌入式控制单元1116 的控制而驱动检测车本体在行径轨道上按照预设方式做往复移动。其中，在驱动检测车本体在行径轨道上移动时，行走伺服电机控制单元1111还可以采集的检测车本体在移动时的当前移动信息，并将该当前移动信息实时的传输至嵌入式控制单元1116。
步进电机控制单元1112为集成电路控制芯片，其型号可为DM442型。步进电机控制单元1112根据嵌入式控制单元1116的控制而驱动机械臂上的步进电机工作，以使机械臂上的滑动装置可做往复的滑动移动，并意思由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人100中安装在滑动装置上的器件能够根据步进电机的工作而在机械臂上移动。其中，滑动装置的型号可为：BRHM40/L450同步带线性模组。
编码单元1113为集成电路控制芯片，其型号可为 GI58N-032K1A35N-4096型。编码单元1113根据嵌入式控制单元1116的控制而采集检测车本体在移动时的当前位置编码信息，并将当前位置编码信息实时的传输至嵌入式控制单元1116。
电池管理单元1114为集成电路控制芯片。其通过MODBUS-RTU总线与嵌入式控制单元1116连接。电池管理单元1114根据嵌入式控制单元1116 的控制而采集检测车本体的当前电池状态信息，并将当前电池状态信息实时的传输至嵌入式控制单元1116。
机械臂控制单元1115为集成电路控制芯片，其型号可为UR10型。机械臂控制单元1115根据下位工控机113的控制而控制机械臂运动至预设图像采集位置。进而，根据实际情况的不同，可灵活的调整机械臂的位置来和实际适配，以便于检测。
嵌入式控制单元1116为PLC集成控制电路，其型号可以为川汇的PLC 控制芯片。嵌入式控制单元1116根据下位工控机113的控制，从而去控制行走伺服电机控制单元1111驱动检测车本体按照预设方式移动，并将行走伺服电机控制单元1111采集的所述检测车本体在移动时的当前移动信息传输至所述下位工控机113。嵌入式控制单元1116还用于根据下位工控机113 的控制而控制步进电机控制单元1112驱动机械臂上的步进电机工作，以使机械臂上的滑动装置可做往复的滑动移动。嵌入式控制单元1116还用于根据下位工控机113的控制而控制编码单元1113采集所述检测车本体在移动时的当前位置编码信息，并将当前位置编码信息传输至下位工控机113。嵌入式控制单元1116还用于根据下位工控机113的控制而控制电池管理单元 1114检测车本体的当前电池状态信息，并将当前电池状态信息实时的传输至下位工控机113。另外，嵌入式控制单元1116将当前移动信息和所述当前位置编码信息打包为第一当前位置信息，即第一当前位置信息包括：述当前移动信息和当前位置编码信息，以将第一当前位置信息发送至下位工控机113。
如图3所示，距离检测模块112为各个功能性集成电路单路所构成，距离检测模块112根据用于根据下位工控机113的控制将检测车本体移动时所采集到第二当前位置信息传输至下位工控机113。
具体的，距离检测模块112包括：垂直方向激光测距单元1121、行驶方向激光测距单元1122、反向行驶方向激光测距单元1123和磁检测单元 1124。垂直方向激光测距单元1121、行驶方向激光测距单元1122、反向行驶方向激光测距单元1123和磁检测单元1124均与下位工控机113连接。
垂直方向激光测距单元1121为集成电路控制芯片，其型号可为 RWRFA1-HS2-232型，垂直方向激光测距单元1121根据下位工控机113的控制而采集到距检测车本体上方的上方当前距离信息，将上方当前距离信息实时的传输至下位工控机113。
行驶方向激光测距单元1122为集成电路控制芯片，其型号可为 MSE-D500型。行驶方向激光测距单元1122根据下位工控机113的控制而采集到检测车本体行驶方向上的行驶方向当前距离信息，将行驶方向当前距离信息实时的传输至下位工控机113。
反向行驶方向激光测距单元1123为集成电路控制芯片，其型号可为 MSE-D500型。行驶方向激光测距单元1122根据下位工控机113的控制而采集到检测车本体反向行驶方向上的反向行驶方向当前距离信息，将反向行驶方向当前距离信息实时的传输至下位工控机113。
磁检测单元1124为集成电路控制芯片。，磁检测单元1124根据下位工控机113的控制而采集到检测车本体移动时的当前位置校准信息，将当前位置校准信息传输至下位工控机113。
可以理解到，上方当前距离信息、行驶方向当前距离信息、反向行驶方向当前距离信息和当前位置校准信息均属于第二当前位置信息，即在逻辑上可以理解为第二当前位置信息包括：上方当前距离信息、行驶方向当前距离信息、反向行驶方向当前距离信息和当前位置校准信息。
也如图3所示，下位工控机113为集成电路的设备，其型号可为 HPPC-1001型。该下位工控机113可根据上位工控机130发送的移动控制指令而去控制移动控制模块111和距离检测模块112。
下位工控机113基于控制，下位工控机113能够获得移动控制模块111 传输的第一当前位置信息和距离检测模块112传输的第二当前位置信息。进一步的，下位工控机113根据第一当前位置信息和第二当前位置信息进行位置校准，以确定出检测车本体在移动时的当前位置信息。具体的，下位工控机113能够根据行驶方向当前距离信息、反向行驶方向当前距离信息、当前移动信息和当前位置编码信息确定出当前待校准位置信息，并根据当前位置校准信息对当前待校准位置信息校准获得当前校准位置信息。下位工控机113再将当前校准位置信息和上方当前距离信息打包为当前位置信息，以使上位工控机130根据当前位置信息中的上方当前距离信息判断所述检测车本体是否移动至检测位置。此外，下位工控机113还将获得当前电池状态信息也相应的传输至上位工控机130。
请参阅图3，图像采集装置120为各功能性模块的集成，即图像采集装置120包括：第一图像采集模块121、第二图像采集模块122、第三图像采集模块123、声音采集模块124和尺寸测量模块125。其中，第一图像采集模块121、第二图像采集模块122、第三图像采集模、声音采集模块124和尺寸测量模块125均与上位工控机130连接。
第一图像采集模块121用于根据上位工控机130的控制采集被检测动车组的第一车底图像，将第一车底图像传输至上位工控机130。其中，第一图像采集模块121为多组线阵相机，例如，3组；进一步的，第一车底图像包括所述多组线阵相机所采集的多张车底线阵图像。
第二图像采集模块122用于根据上位工控机130的控制采集被检测动车组的第二车底图像，将第二车底图像传输至上位工控机130。其中，第二图像采集模块122为多组3D结构光相机，例如，3组；进一步的，第二车底图像包括多组3D结构光相机所采集的多张车底3D结构光图像。
第三图像采集模块123用于根据上位工控机130的控制采集所述被检测动车组的第三车底图像，将第三车底图像传输至上位工控机130。其中，第三图像采集模块123为一组面阵相机；进一步的，第三车底图像包括一组面阵相机所采集的一张车底面阵图像。
声音采集模块124用于根据上位工控机130的控制采集环境音，将环境音传输至所述上位工控机130。
所述尺寸测量模块125用于根据上位工控机130的控制测量采集到被检测动车组的尺寸信息，将尺寸信息传输至上位工控机130。
请参阅图4，上位工控机130包括：交换机131、上位工控机本体132 和通信模块133。其中，上位工控机本体132分别与交换机131、通信模块133和图像采集装置120连接。交换机131与移动定位控制装置110连接，通信模块133用于与外部的中控终端通信连接。
交换机131为集成电路设备，其型号可为SG1016T型。交换机131根据与上位工控机本体132的连接，从上位工控机本体132获得控制对应模块的控制指令，并经控制指令转发至对应的模块。此外，可获得当前电池状态信息和当前位置信息，并将电池状态信息和当前位置信息也传输至上位工控机本体132。
上位工控机本体132为集成电路设备，其型号可为康拓工控机。上位工控机本体132通过外部的移动终端获得开始检测指令时，上位工控机本体132根据该开始检测指令可生成一个移动控制指令至移动定位控制装置 110，以控制移动定位控制装置110控制检测车本体开始移动。此时，上位工控机本体132可获得移动定位控制装置110发送的当前位置信息。并根据当前位置信息中的上方当前距离信息是否小于阈值距离来判断检测车本体是否移动至检测位置。在上位工控机本体132判断为是时，则说明检测车本体移动至了检测位置，即移动到了动车组底部。则此时，上位工控机本体132控制图像采集装置120开始采集被检测动车组的多张车底图像和环境音，并持续的获得该多张车底图像。进一步的，上位工控机本体132 则将该多张车底图像、环境音和当前位置信息均传输至通信模块133。
通信模块133为集成电路设备，其中，通信模块133可以为Doublecom DB6000ACLSTH 5.8GHz 866M的电信级天线一体化无线网桥。通信模块 133在获得多张车底图像、环境音和当前位置信息时，则通过无线网络将多张车底图像、环境音和当前位置信息实时的传输至外部的中控终端。
综上所述，本实用新型实施例提供了一种由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人。由轨道导引和激光定位用于轨道车辆底部巡检的机器人包括：上位工控机、均与上位工控机连接的图像采集装置和移动定位控制装置。上位工控机、图像采集装置和移动定位控制装置均用于安装在动车组车底检测车本体上。移动定位控制装置，用于根据上位工控机传输的移动控制指令而控制检测车本体移动，并向上位工控机传输检测车本体在移动时的当前位置信息。上位工控机，用于根据当前位置信息判断检测车本体是否移动至检测位置，在为是时，控制图像采集装置采集被检测动车组的多张车底图像，并将采集的多张车底图像传输至外部的中控终端。
通过移动定位控制装置根据上位工控机传输的移动控制指令而控制检测车本体移动，则移动定位控制装置可向上位工控机传输检测车本体在移动时的当前位置信息。而上位工控机通过根据当前位置信息判断检测车本体是否移动至检测位置，且在判断为是时，则上位工控机控制图像采集装置采集被检测动车组的车底的多张车底图像，并将采集的多张车底图像传输至外部的中控终端。因此实现了检测人员在中控室中，通过中控终端获得的多张车底图像便能够清楚获知动车组车底各设备的情况，减小了检测人员的劳动强度。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。