[发明专利]一种隧道检测机器人及检测方法

权利要求书

1.一种隧道检测机器人，其特征在于：包括移动平台和设置在所述移动平台上的壳体，所述移动平台的底部设有充电装置，所述壳体中设有传感器和照明灯；所述移动平台的左右两侧均设有履带传动装置，所述履带传动装置包括驱动轮、承重轮和导向轮，所述驱动轮、所述承重轮和所述导向轮传动连接有履带；所述移动平台上设有支撑机构，所述支撑机构上设有轨道，所述轨道上设有移动机构，所述移动机构上设有限位机构，所述限位机构上设有止动轴，所述止动轴设于所述支撑机构上；所述移动机构上设有转动凹槽，所述转动凹槽中设有回转机构；所述回转机构上设有基座，所述基座上设有电机驱动器，所述基座上设有驱动臂，所述驱动臂连接所述电机驱动器，所述基座上设有转动机械臂，所述转动机械臂连接所述驱动臂，所述转动机械臂上设有顶起机构，所述顶起机构包括两个牵引片，所述牵引片上设有通孔；所述支撑机构的前端、左侧和右侧设有摄像头，所述支撑机构上设有滑槽，所述滑槽中滑动连接有滑杆，所述滑杆上设有所述摄像头。

2.根据权利要求1所述的一种隧道检测机器人，其特征在于：所述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，所述传感器用于进行环境识别和智能运动控制。

3.根据权利要求1所述的一种隧道检测机器人，其特征在于：所述摄像头的俯仰范围为±30°，所述摄像头的左右摆动范围为±15°。

4.根据权利要求1所述的一种隧道检测机器人，其特征在于：所述照明灯采用两个LED灯，所述LED灯的功率为35W，所述LED灯由半导体芯片封装在环氧树脂中，所述LED灯采用冷发光技术。

5.一种隧道检测机器人检测方法，其特征在于包括如下步骤：

(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；

(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；

(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；

(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；

(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，工作人员记录信息，用于分析每一段检测段的环境情况；

(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，驱动臂带动转动机械臂转动，转动机械臂上的顶起机构顶到触碰点处，改变隧道检测机器人的运动行为，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信息获取；

(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返回充电处进行充电，充满电后控制隧道检测机器人回复到指定的检测路线前进，继续对每一段检测段进行信息获取；

(h)隧道信息收集分析。