一种小型城市轨道交通隧道智能巡检机器人

本实用新型涉及自动化巡检机器人领域，尤其涉及一种小型城市轨道交通隧道智能巡检机器人。

背景技术：

随着经济发展和城市化进程的加快，城市轨道交通已逐渐成为现代城市公共客运交通体系的核心组成部分。随着我国轨道交通网络的形成和发展，大量轨道交通基础设施相继进入养护期，线路安全和监测面临压力逐渐增大。为了解决这个问题，开展车轨耦合动力学、大型工程结构健康检测、数字信号处理技术、无损检测探伤技术等多学科交叉的城市轨道交通状态监测已经势在必行。

随着工业4.0时代的到来，机器人行业如雨后春笋般地迅速成长，机器人的运用给我们的生活和生产方式带来了天翻地覆的变化。智能巡检机器人伴随着ai技术的愈发成熟，以及应用领域的不断拓展，将会引领地铁交通进入更加智能化、无人化的时代。在地铁行业中，轨道交通基础设施检测和监测技术不成熟，如何保证地铁系统的安全运行的问题亟待解决。

目前，传统的人工巡检方式以“人+轨道车”的集合模式为主，存在劳动强度大、人身安全隐患、工作效率低、检测质量分散、占用线路时间长等不足，而轨道车也存在成本高昂且作业方式受限等难点，特别是必须预留“天窗期”，导致地铁隧道内各类安全事故时有发生。因此发展巡检效率高、人工成本低的智能巡检机器人具有重要的意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种小型城市轨道交通隧道智能巡检机器人，以提升巡检效率、降低人工成本。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种小型城市轨道交通隧道智能巡检机器人，包括壳体及用于支撑壳体的底盘，所述底盘上安装有行走轮、用于驱动行走轮的驱动电机及用于为用电部件提供电力的电源，还包括智能监测系统；所述智能监测系统包括上位机、控制器、无线通信器、图像传感器、距离传感器、温湿度传感器、烟雾传感器、加速度传感器及gps传感器；

所述控制器设于壳体中并通过无线通信器与上位机相连接；所述驱动电机的输入端与控制器的输出端相连；

所述图像传感器安装在壳体上并用于实时采集行走轮所行走轨道的图像信息，所述图像传感器的输出端与控制器的输入端相连并将图像信息发送至控制器；

所述距离传感器安装在壳体上并用于实时检测行走轮前方的障碍物距离信息，所述距离传感器的输出端与控制器的输入端相连并将障碍物距离信息发送至控制器；

所述温湿度传感器安装在壳体上并用于实时检测行走轮所行走轨道的温湿度信息，所述温湿度传感器的输出端与控制器的输入端相连并将温湿度信息发送至控制器；

所述烟雾传感器安装在壳体上并用于实时检测机器人位置的烟雾浓度信息，所述烟雾传感器的输出端与控制器的输入端相连并将烟雾浓度信发送至控制器；

所述加速度传感器安装在壳体中用于实时检测机器人的加速度信息，所述加速度传感器的输出端与控制器的输入端相连并将加速度信息发送至控制器；

所述gps传感器安装在壳体中用于实时检测机器人的位置信息，所述gps传感器的输出端与控制器的输入端相连并将位置信息发送至控制器。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，所述壳体的外轮廓呈弧形，且所述壳体与底盘之间通过卡扣以可拆卸方式相连。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，所述驱动电机的数量与行走轮的数量相同且一一对应驱动。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，所述图像传感器采用ov2710型摄像头。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，所述距离传感器采用myantennal1mb型激光测距仪。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，所述温湿度传感器的型号为gy-sht30。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，所述烟雾传感器的型号为mq-2。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，所述加速度传感器的型号为mpu6050。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，所述gps传感器的型号为bn-880q。

作为对本实用新型技术方案的进一步改进，所述无线通信器采用2.4ghzlora无线通信结构。

通过上述公开内容，本实用新型具有以下有益技术效果：

本实用新型提供的一种小型城市轨道交通隧道智能巡检机器人，在机器人通过行走轮在待检轨道行走时，由于智能监测系统的增设，其可通过图像传感器采集图像以判断轨道曲率以及是否有裂缝，通过距离传感器能辅助检测沿途是否有障碍物，通过烟雾传感器可以有效地检测是否有火灾的产生，通过温湿度传感器可以检测轨道温度环境是否正常，通过加速度传感器和gps传感器可以对机器人进行综合定位，且加速度传感器内置的陀螺仪还可以检测轨道转弯处斜率是否正常以及轨道是否足够平滑，以上数据均由控制器处理并通过无线通信器传输至上位机进行监控和储存，由此实现自动智能巡检，解决了传统巡检不实时、覆盖不全面的问题，可不受地理条件或恶劣天气等外部环境影响，对于高危作业能够做到游刃有余。

本实用新型有效利用大数据和云计算分析，及时诊断出故障，避免了传统巡检诊断失误的现象，巡检机器人实现远程巡检，巡检后的数据能实时传送到监控中心，完全实现无人化作业模式，大大节省了地铁运维工作中的人力物力成本，紧扣城市轨道交通运行安全的刚性需求。

附图说明

图1为本实用新型的壳体与底盘连接的主视图；

图2为本实用新型的智能监测系统的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

如图1和图2所示：本实施例提供了一种小型城市轨道交通隧道智能巡检机器人，包括壳体1及用于支撑壳体1的底盘2，所述底盘2上安装有行走轮3、用于驱动行走轮3的驱动电机4及用于为用电部件提供电力的电源5。根据巡检对象(双轨轨道或者单轨轨道)的不同，底盘2可具有不同结构以适应行走需求；行走轮3的数量可根据需要设置，例如其作用于双轨轨道时，底盘2则为矩形框架，此时行走轮3优选设置四个并分别位于底盘2的四个边角处。所述壳体1的外轮廓可呈弧形，以减小行走时的流体阻力；且所述壳体1与底盘2之间通过卡扣以可拆卸方式相连，例如壳体1底部可设置扣合孔，底盘2顶部可设置与扣合孔适配的卡子，以便于二者迅速装配。所述驱动电机4的数量优选与行走轮3的数量相同且一一对应驱动，可实现机器人行走的精确控制。驱动电机4可包括l298n电机驱动板、dc-dc升压降压模块，用于接收控制器的信息来控制电机以及给电机供电；电源5优选为可充电的蓄电池，此时其设置有充电模块、adc数模转换模块、过充过放模块及稳压模块，此与现有技术一致，在此不再赘述。

该巡检机器人还包括智能监测系统；所述智能监测系统包括上位机6、控制器7、无线通信器8、图像传感器9、距离传感器10、温湿度传感器11、烟雾传感器12、加速度传感器13及gps传感器14。所述控制器7设于壳体1中并通过无线通信器8与上位机6相连接；所述驱动电机4的输入端与控制器7的输出端相连。上位机6设于监控室，可以为pc机结构；控制器7则优选为单片机，其对数据进行综合处理后下发指令到无线通信器8和驱动电机4以控制机器人运动和数据回传。无线通信器8可采用2.4ghzlora无线通信结构。

所述图像传感器9安装在壳体1上并用于实时采集行走轮3所行走轨道的图像信息，所述图像传感器9的输出端与控制器7的输入端相连并将图像信息发送至控制器7；图像传感器9可采用ov2710型摄像头。例如，获取图像信息后，图像处理可使用开源图像处理库opencv可实现，图像将会被压缩为标清图像进行lora传输，高清图像则传递给opencv进行边缘提取，曲线拟合和曲率计算，如果发现异常则将异常数据和定位信息传递给上位机6进行通报和处理，当巡检机器人返回检修点时，可以通过高速局域网无线传输读取和备份高清视频。

所述距离传感器10安装在壳体1上并用于实时检测行走轮3前方的障碍物距离信息，所述距离传感器10的输出端与控制器7的输入端相连并将障碍物距离信息发送至控制器7；距离传感器10可采用myantennal1mb型激光测距仪。

所述温湿度传感器11安装在壳体1上并用于实时检测行走轮3所行走轨道的温湿度信息，所述温湿度传感器11的输出端与控制器7的输入端相连并将温湿度信息发送至控制器7；温湿度传感器11的型号可为gy-sht30。

所述烟雾传感器12安装在壳体1上并用于实时检测机器人位置的烟雾浓度信息，所述烟雾传感器12的输出端与控制器7的输入端相连并将烟雾浓度信发送至控制器7；烟雾传感器12的型号可为mq-2。

所述加速度传感器13安装在壳体1中用于实时检测机器人的加速度信息，所述加速度传感器13的输出端与控制器7的输入端相连并将加速度信息发送至控制器7；加速度传感器13的型号可为mpu6050。

所述gps传感器14安装在壳体1中用于实时检测机器人的位置信息，所述gps传感器14的输出端与控制器7的输入端相连并将位置信息发送至控制器7；gps传感器14的型号可为bn-880q。

图像传感器9、距离传感器10、温湿度传感器11、烟雾传感器12及加速度传感器13的实时数据可通过json编码实时传输给上位机6，如发现异常，则将异常数据和定位信息通报给上位机6进行处理。gps传感器14将在gps信号好的地方主要负责定位采集，当gps信号不能满足精度要求或者信号太弱无法定位时，可由加速度传感器13辅助进行加速度的二次积分推算定位。

在机器人通过行走轮3在待检轨道行走时，由于智能监测系统的增设，其可通过图像传感器9采集图像以判断轨道曲率以及是否有裂缝，通过距离传感器10能辅助检测沿途是否有障碍物，通过烟雾传感器12可以有效地检测是否有火灾的产生，通过温湿度传感器11可以检测轨道温度环境是否正常，通过加速度传感器13和gps传感器14可以对机器人进行综合定位，且加速度传感器13内置的陀螺仪还可以检测轨道转弯处斜率是否正常以及轨道是否足够平滑，以上数据均由控制器7处理并通过无线通信器8传输至上位机6进行监控和储存，由此实现自动智能巡检，解决了传统巡检不实时、覆盖不全面的问题。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。