一种隧道检测机器人及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于隧道检测技术领域，具体涉及一种隧道检测机器人及检测方法。
【背景技术】
[0002] 隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式，隧道的结 构包括主体建筑物和附属设备两部分，主体建筑物由洞身和洞口组成，附属设备包括避车 洞、消防设施、应急通讯和防排水设施，有些隧道还设有专门的通风设备和照明设备。
[0003] 目前在一些隧道建设中，经常出现隧道自身结构变形或者附属设备破损的现象， 使得对隧道做安全检测是十分必要的。在安全检测过程中，隧道中的信息数据是了解隧道 自身状况中的一项非常重要的工作。隧道中的信息数据一般包括隧道的洞身内部结构和 隧道中内部环境情况（积水情况、空气质量等）。目前隧道安全检测工作基本上采取人工 操作，不但智能化程度低，检测精度差，出现漏拍现象，不得不进行第二次检测，检测效率低 下，而且隧道内部环境恶劣，存在积水、空气质量差等情况，严重危害操作人员的健康。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种隧道检测机器人及检测方法，隧道检测机器人具有很强的越障 能力和环境适应能力，其能在隧道中按照检测路线进行全程检测工作，一次检测即可获取 隧道全程内的信息数据，检测工作简单、快速，而且检测精度高、成本低、效率高。
[0005] 本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种隧道检测机器人，其特征在于：包括移动平台和设置在移动平台上的壳体，移 动平台的底部设有充电装置，壳体中设有传感器和照明灯；移动平台的左右两侧均设有履 带传动装置，履带传动装置包括驱动轮、承重轮和导向轮，驱动轮、承重轮和导向轮传动连 接有履带；移动平台上设有支撑机构，支撑机构上设有轨道，轨道上设有移动机构，移动机 构上设有限位机构，限位机构上设有止动轴，止动轴设于支撑机构上；移动机构上设有转动 凹槽，转动凹槽中设有回转机构；回转机构上设有基座，基座上设有电机驱动器，基座上设 有驱动臂，驱动臂连接电机驱动器，基座上设有转动机械臂，转动机械臂连接驱动臂，转动 机械臂上设有顶起机构；支撑机构的前端、左侧和右侧设有摄像头。
[0007] 进一步，传感器包括超声传感器、红外传感器、多参数气体传感器、温度传感器和 红外热成像仪，传感器用于进行环境识别和智能运动控制。
[0008] 进一步，顶起机构包括两个牵引片，牵引片上设有通孔，通孔的设置，便于将隧道 检测机器人吊装到隧道底部。
[0009] 进一步，支撑机构上设有滑槽，滑槽中滑动连接有滑杆，滑杆上设有摄像头，滑杆 滑动连接在滑槽中，调整摄像头在支撑机构上的位置，使摄像头获取隧道内部清晰的画质。
[0010] 进一步，摄像头的俯仰范围为±30°，摄像头的左右摆动范围为±15°，增大摄 像头的拍摄范围，获取更多的隧道内部信息。
[0011] 进一步，照明灯采用两个LED灯，LED灯的功率为35W，LED灯由半导体芯片封装在 环氧树脂中，LED灯采用冷发光技术，两个LED灯为隧道内部提供光源，方便摄像头进行拍 摄，同时LED灯具有节能效果。
[0012] -种隧道检测机器人检测方法，其特征在于包括如下步骤：
[0013] (a)建立隧道信息工作站：在路基及各种过渡段结构物均施工完成后，在检测隧 道范围中部建立信息工作站，信息工作站包括控制模块，控制模块用于控制隧道检测机器 人，再根据整个隧道具体分布情况，划分出检测段，然后将隧道检测段的数据存入信息工作 站中，在信息工作站中显示出隧道检测机器人在各个检测段中的预期检测路线；
[0014] (b)测量隧道洞口数据：利用全站仪进行定位测量，先确定好水平基准点，一般以 施工后的路基为基准点，然后测量出隧道洞口的宽度、基准点到隧道顶部位置的深度和基 准点到隧道底部的深度；
[0015] (C)吊装隧道检测机器人：根据隧道洞口的测量的数据，在路基上搭建牵引装置， 设置好定滑轮的安装角度，然后将牵引装置上的绳索连接隧道检测机器人上的牵引片的通 孔中，调整好隧道检测机器人吊入隧道洞口的角度，绳索顺着定滑轮，将隧道检测机器人从 隧道洞口中吊装到隧道检测段的底部；
[0016] (d)隧道检测机器人初始位置定位：根据检测段的检测路线，隧道检测机器人上 的超声传感器、红外传感器探测离初始位置的距离信息，并把距离信息传输到信息工作站， 通过多传感器信息融合方法，计算出隧道检测机器人上两侧的轮速，然后将该信息输入到 隧道检测机器人两侧的电机驱动控制模块中，两侧的电机驱动控制模块控制隧道检测机器 人两侧的履带传动装置的转速，通过转速的变化，控制隧道检测机器人的运动，将隧道检测 机器人定位到检测路线的初始位置，以便于隧道检测机器人对整段检测段的检测工作；
[0017] (e)隧道检测中信息获取：隧道检测机器人从初始位置出发，按照检测段的检测 路线前进，进行检测段的检测工作，隧道检测机器人上的照明灯为检测工作提供光源，多参 数气体传感器获取隧道中一氧化碳、二氧化碳、甲烷有毒气体的信息，温度传感器获取隧道 中温度的信息，摄像头分别获取隧道左、右两侧和前方的隧道中的信息，隧道检测机器人通 过无线电通信与控制模块建立关系，将检测到的信息上传到控制模块，工作人员记入信息， 用于分析每一段检测段的环境情况；
[0018] (f)隧道检测中障碍物排除：隧道检测机器人在获取信息的同时，控制模块处理 信息，信息工作站经过无线电通信对隧道检测机器人下达命令，当遇到障碍物时，隧道检测 机器人通过自适应加权融合算法和t_s模糊神经网格相结合方法识别和捕捉障碍物信息， 将信息传送到信息工作站，控制模块处理障碍物信息，信息工作站经过无线电通信将信息 输入到隧道检测机器人两侧的电机驱动控制模块中，两侧的电机驱动控制模块控制隧道检 测机器人两侧的履带传动装置的转速，通过转速的变化，控制隧道检测机器人的运动，同时 根据障碍物的位置，控制隧道检测机器人中的移动机构在支撑机构上的位置，控制回转机 构在移动机构转动，转到最近的触碰点方向，然后电机驱动器控制驱动臂转动，驱动臂带动 驱动转动机械臂转动，转动机械臂上的顶起机构顶到触碰点处，控制隧道检测机器人的运 动，隧道检测机器人排除障碍物干扰，回复到指定的检测路线前进，继续对每一段检测段进 行ig息获取；
[0019] (g)隧道检测中电源管理：在隧道检测机器人内部安装大容量锂电池，提供充足 的电能，选择嵌入式单片机作为主控芯片，配合电池电量监控电路板实现对电源输出电压 和电流的采集，计算剩余电量，收到上位机命令时，把剩余电量数据发送给信息工作站，当 电压低于20%时向中央处理器报警，信