[发明专利]面向物联网和3D GIS的公路隧道智能检修机器人

说明书

技术领域

本发明属于公路隧道检修技术领域，具体涉及一种面向物联网和3D GIS的公路隧道智能检修机器人。

背景技术

信息技术的发展催生了物联网技术和地理信息系统技术，物联网可以理解为“通过射频识别（RFID）、红外传感、定位系统、激光扫描等信息传感设备，按照约定的协议，把物品或设备与互联网连接起来进行信息通信，以实现智能化识别、跟踪、定位、监控和管理的网络系统”。地理信息系统是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，地理信息系统技术已经被大量应用于资源管理、环境监测、城市规划、土地管理及水利、林业等领域。

目前，面向物联网的智能机器人已经在很多领域得到了广泛的应用，智能机器人通过接口与物联网系统进行数据通信，以完成各种指定的操作，给人们的生活和生产带来了极大的便利。但在公路隧道的检修方面，常规的做法是检修车运行到指定的检修地点，由检修人员在作业平台上对需要检修的设备或零件进行检修作业，此种常规的检修方法既降低了检修效率、浪费了人力资源、增大了安全风险，又不能实现对公路隧道的实时监测与检修。因此，急需一种利用上述技术实现公路隧道智能化检修的机器人，但目前，此种应用于公路隧道检修的智能机器人尚未见报道。

发明内容

本发明是针对上述公路隧道检修中存在的效率低、安全风险大、不能实时智能监测与检修的缺陷，而提供的一种面向物联网和3D GIS的公路隧道智能检修机器人。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种面向物联网和3D GIS的公路隧道智能检修机器人，包括核心控制系统、自动巡逻系统、自动检修系统和机械手装置，所述的核心控制系统包括命令解析执行模块、存储信息管理软件、物联网通讯模块、隧道三维地理信息管理、自动巡逻控制模块和自动检修控制模块，所述命令解析执行模块通过输入输出接口与自动巡逻控制模块和自动检修控制模块进行控制信息的传递；所述自动巡逻系统包括隧道三维地理信息扫描装置、现场人机声光交互装置；所述的自动检修系统包括目标定位装置、备件耗材箱；所述自动巡逻系统和自动检修系统及机械手装置由所述自动巡逻控制模块和自动检修控制模块控制。

本发明的有益效果：本发明所述面向物联网和3D GIS 的公路隧道智能检修机器人通过所述物联网通讯模块，可将物联网中公路隧道零部件的动态信息或物联网中的控制命令实时传递给本发明所述机器人，传递的动态信息可先存储到存储信息管理软件中，当需要时再调用这些信息，也可直接传递给命令解析执行模块对所述动态信息进行对比分析，进而调用相应的管理控制软件来完成特定的动作。 

本发明机器人通过隧道三维地理信息管理及三维地理信息扫面装置可实时扫面隧道内的三维地理信息，测量并记录扫描到的零部件的相应状态数据并存储到空间数据库中，为实时监测公路隧道内零部件的状态提供对比数据，并可监测出公路隧道内需要检修的零部件，实现智能监测的目的。

由于所述自动巡逻系统和自动检修系统通过所述自动巡逻控制模块和自动检修控制模块控制，同时，在核心控制系统中控制软件的控制下，所述机械手装置可自主完成公路隧道内零部件的检修维护工作，达到智能巡逻和检修的目的。

综上，本发明机器人可自主巡逻与检修工作，既节约了人力资源和劳动成本、提高检修效率、降低安全风险，又实现了公路隧道的实时智能监测与检修。

进一步，所述的自动巡逻控制模块包括现场人机声光交互管理软件、行驶及校准控制软件、道路维护控制软件、自动充电管理软件、仿交警管理软件、紧急救护管理软件、消防管理软件、备件交换控制软件。

进一步，所述的自动检修控制模块包括目标识别定位管理、传感器标定检修管理软件、机械手管理和机械手校正控制软件。

进一步，所述的三维地理信息管理包括地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型、图形用户界面及监管中心网络。

进一步，所述的目标识别定位管理包括百米桩识别定位控制软件、电源插座识别定位控制软件、应急停车带识别定位控制软件、传感器识别定位控制软件、备件耗材箱配件识别定位控制软件及其他隧道零件识别定位控制软件；所述的百米桩、电源插座、应急停车带、传感器及其他隧道零件通过三维地理信息技术识别定位。

进一步，所述的机械手管理包括虚拟现实交互套件、自主学习控制软件、自主检修控制软件；虚拟现实交互套件包括数据手套和头盔。