[发明专利]爬壁机器人自主充电系统

说明书

本发明公开了一种爬壁机器人自主充电系统，包括安装框架、对中装置、自动伸缩充电装置和压紧装置；安装框架固定于隧道壁面上；对中装置用于引导爬壁机器人进入；压紧装置包括压板、顶板、齿条、第一电机、导轨，当两侧的压板合上后，使压板压在爬壁机器人的顶部；自动伸缩充电装置包括底部支撑座、充电装置固定绝缘板、充电装置活动机构、第二电机、行程开关，爬壁机器人进入到预定位置时可压下行程开关，启动第二电机并驱动充电装置活动机构向上抬升，使充电头插入爬壁机器人充电孔。本发明还公开了一种爬壁机器人自主充电方法。本发明可为爬壁机器人进行电量补充和不工作时提供停放位置，提高了工作效率，减少了人力物力消耗。

技术领域

本发明涉及爬壁机器人技术领域，具体为爬壁机器人自主充电系统。

背景技术

隧道作为公路、铁路等交通要道的核心组成部分，关系着人员和物流运输的安全和畅通。然而，隧道建成投入运营期间，由于受到地质、地形、气候以及其他自然因素的影响，常存在衬砌开裂、隧道渗水、隧道冻害、衬砌腐蚀等病害，严重情况下将导致隧道突然破坏或坍塌，给行车及人员带来极大的安全隐患或直接威胁。因此，为确保隧道的运行安全，国家、行业相关隧道维护技术规范要求对隧道结构进行时常、定期检查和技术状态评估。

目前，我国的隧道运营期结构监控检测方式主要有人工检测、地质雷达探测、激光扫描检测和机器视觉检测等。传统的人工检测、地质雷达探测、激光扫描检测等检测一般采用人工手持，效率低、占时长、人力物力耗费巨大、干扰通行、影响交通流、不安全因素多、限制检测范围、接触面脱空、检测精度差、病害坐标复检定位难等缺点，随着爬壁机器人技术的发展，一种隧道壁面移动式爬壁机器人检测方式开始运用于隧道检测领域。然而传统的爬壁机器人存在运行速度慢、续航里程短、负载轻、人工伴随在现场遥控作业的缺点，相对传统人工作业方式而言，在效率、人力成本等方面优势并不明显、甚至更低。为提高作业效率、节省人力成本，就需要实现爬壁机器人智能化和自主化，使得机器人能够在无人伴随情况下，能够搭载检测设备独立完成隧道壁面检测工作，实现全天候巡航作业。而针对机器人的现场无人化作业，一个重要的问题就是解决机器人的自主充电问题，否则现场无人化作业无从谈起。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种爬壁机器人自主充电系统。通过在隧道壁面上每隔特定距离安装自主充电装置，爬壁机器人通过SLAM同步定位和建图方法创建隧道壁面运行地图，并将隧道壁面上布置的充电装置标记在地图上，当爬壁机器人电量不足或工作完成时，爬壁机器人搜寻最近充电装置，并自主规划路径、自主导航运行至最近充电装置处，此装置可为爬壁机器人进行电量补充和不工作时提供停放位置等功能，实现机器人的自主充电。

本发明提供的爬壁机器人自主充电系统，包括安装框架、用于爬壁机器人进入时的对中装置、自动伸缩充电装置和压紧装置。

所述安装框架固定于隧道壁面上。

所述对中装置对称固定在安装框架的两侧，在两个对中装置之间形成由宽变窄的爬壁机器人进入通道，用于引导爬壁机器人进入实现精确定位。

所述压紧装置对称安装在位于爬壁机器人进入口处的安装框架的两侧，包括压板、顶板、齿条、第一电机、导轨，所述导轨固定在安装框架上，所述顶板滑动安装在导轨内，所述齿条固定在顶板的底面，所述电机固定在安装框架上，在电机输出端固定有与齿条啮合的齿轮，所述压板一端固定在顶板的底面，另一端向内延伸，当两侧的压板合上后，使压板正好压在爬壁机器人的顶部。

所述自动伸缩充电装置包括底部支撑座、充电装置固定绝缘板、充电装置活动机构、第二电机、行程开关，所述底部支撑座固定在安装框架的底部，所述充电装置固定绝缘板固定在底部支撑座上端面，在充电装置固定绝缘板的顶部中间位置开有圆孔，所述充电装置活动机构活动安装在充电装置固定绝缘板内，充电装置活动机构包括与圆孔位置相对应的充电插头，所述第二电机固定在底部支撑座上，用于驱动充电装置活动机构上下移动，所述行程开关固定在底部支撑座的上端面，当爬壁机器人进入到预定位置时可压下行程开关，所述行程开关与第一电机、第二电机电信号连接。