一种面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台论文和设计-侯嘉瑞

全文摘要

本实用新型公开了一种面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台，包括工具安装平台和移动平台框架；工具安装平台上设有深度相机；移动平台框架包括平台顶板、平台中板、平台底板及平台围板，在平台顶板顶部安装有激光雷达，在平台中板上安装有能源组件、控制组件、电源转换组件和串口显示组件；在平台底板连接安装有无线充电组件、防跌落组件；在平台围板上安装有毫米雷达；在平台底板底部设有运动组件；深度相机、激光雷达和毫米雷达采集的信息发送给控制组件，控制组件将信息发送给上位机，然后将上位机处理得到的运动控制信息传递至运动组件，运动组件按照接收的指令进行运动。

主设计要求

1.一种面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台，其特征在于，包括工具安装平台和移动平台框架；所述的工具安装平台设置在所述的移动平台框架上方且与移动平台框架相连；所述的工具安装平台上设有深度相机；所述的移动平台框架包括平台顶板、平台中板、平台底板及平台围板，在所述的平台顶板顶部安装有激光雷达，在所述的平台中板上安装有能源组件、控制组件、电源转换组件和串口显示组件；在所述的平台底板连接安装有无线充电组件、防跌落组件；在所述的平台围板上安装有毫米雷达；在所述的平台底板底部设有运动组件；所述的深度相机、激光雷达和毫米雷达采集的信息发送给所述的控制组件，所述的控制组件将信息发送给上位机，然后将上位机处理得到的运动控制信息传递至运动组件，运动组件按照接收的指令进行运动。

设计方案

1.一种面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台，其特征在于，包括工具安装平台和移动平台框架；所述的工具安装平台设置在所述的移动平台框架上方且与移动平台框架相连；

所述的工具安装平台上设有深度相机；

所述的移动平台框架包括平台顶板、平台中板、平台底板及平台围板，在所述的平台顶板顶部安装有激光雷达，在所述的平台中板上安装有能源组件、控制组件、电源转换组件和串口显示组件；在所述的平台底板连接安装有无线充电组件、防跌落组件；在所述的平台围板上安装有毫米雷达；在所述的平台底板底部设有运动组件；

所述的深度相机、激光雷达和毫米雷达采集的信息发送给所述的控制组件，所述的控制组件将信息发送给上位机，然后将上位机处理得到的运动控制信息传递至运动组件，运动组件按照接收的指令进行运动。

2.如权利要求1所述的面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台，其特征在于，所述的串口显示组件包括电源开关、信号指示灯和串口传输模块，所述电源开关通过弹起状态控制能源组件输出状态，信号指示灯通过控制组件输出信号进行状态变换，串口传输模块将控制组件输出端口连接至外部。

3.如权利要求1所述的面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台，其特征在于，所述的无线充电组件采用电磁线圈传输方式，外部罩有电磁线圈保护板，能源组件采用锂电池组，通过电磁线圈控制板连接电磁线圈与锂电池组，锂电池组通过电源转换组件连接至各传感器组件与控制组件。

4.如权利要求1所述的面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台，其特征在于，所述控制组件包括底层主控制器和电机驱动器，底层主控制器通过与上位机进行信息沟通，将各传感器组件反馈信息传递至上位机，将上位机处理得到的运动控制信息传递至电机驱动器，电机驱动器通过指令信号驱动运动组件运动。

5.如权利要求1所述的面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台，其特征在于，所述的深度相机通过一个固定框架固定在所述的移动平台框架，所述的固定框架包括深度相机围板和深度相机固定板，所述的深度相机围板通过L型连接板与工具安装平台固定，所述的深度相机固定板通过L型连接板与深度相机围板固定，通过螺栓固定深度相机。

6.如权利要求1所述的面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台，其特征在于，所述的平台围板连接通过L型连接板和连接平板与平台顶板、平台中板、平台底板相固定。

7.如权利要求1所述的面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台，其特征在于，所述的运动组件分别安装于移动平台框架的两侧，包括电机、电机固定板、联轴器及轮系，所述的电机固定板固定于平台中板上，电机固定于电机固定板上，联轴器连接电机与多种类型的轮系。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台。

背景技术

地铁巡检是城市轨道交通得以安全运行最为基础和重要的保障，任何一个小细节的变化，都有可能引发重大事故。目前地铁运营隧道安全巡检工作智能化程度低，巡检效率差，占用人力资源多，同时现有的隧道巡检机器人多采用固定轨道运行方式，缺乏灵活度，只能够检测隧道信息，不能立即执行相关抢修工作。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明公开了一种面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台，包括工具安装平台和移动平台框架；所述的工具安装平台设置在所述的移动平台框架上方且与移动平台框架相连；

所述的工具安装平台上设有深度相机；

所述的移动平台框架包括平台顶板、平台中板、平台底板及平台围板，在所述的平台顶板顶部安装有激光雷达，在所述的平台中板上安装有能源组件、控制组件、电源转换组件和串口显示组件；在所述的平台底板连接安装有无线充电组件、防跌落组件；在所述的平台围板上安装有毫米雷达；平台底板底部设有运动组件；

进一步的，所述的串口显示组件包括电源开关、信号指示灯和串口传输模块，所述电源开关通过弹起状态控制能源组件输出状态，信号指示灯通过底层主控制系统输出信号进行状态变换，串口传输模块将底层主控制系统输出端口连接至外部，便于研究调试和开发。

进一步的，无线充电组件采用电磁线圈传输方式，外部罩有电磁线圈保护板，能源组件采用锂电池组，通过电磁线圈控制板连接电磁线圈与锂电池组，锂电池组通过电源转换组件连接至各传感器组件与控制组件。

进一步的，所述控制组件包括底层主控制器和电机驱动器，底层主控制器通过与上位机进行信息沟通，将各传感器组件反馈信息传递至上位机，将上位机处理得到的运动控制信息传递至电机驱动器，电机驱动器通过指令信号驱动运动组件运动。

进一步的，所述的深度相机通过一个固定框架固定在所述的移动平台框架，所述的固定框架包括深度相机围板和深度相机固定板，所述的深度相机围板通过L型连接板与工具安装平台固定，所述的深度相机固定板通过L型连接板与深度相机围板固定，通过螺栓固定深度相机。

进一步的，所述的平台围板连接通过L型连接板和连接平板与平台顶板、平台中板、平台底板相固定。

进一步的，沿模块化快速拆装自主运动平台长轴方向，所述的运动组件分别安装于移动平台框架的两侧，包括电机、电机固定板、联轴器及轮系，所述的电机固定板固定于平台中板上，电机固定于电机固定板上，联轴器连接电机与多种类型的轮系，实现运动平台运动方式的多样化。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型结构设计的比较紧凑，实现了小型化，无需占用专用轨道，灵活度高，在节省隧道空间的同时，可根据现场反馈巡检情况，在操作人员控制下离开既定巡检路线前往特定地点执行相关工作；

2、本实用新型采用了隔层设计，防止隧道内电磁干扰，提高隧道巡检机器人运行可靠性，同时将不同传感器安装于不同隔层，提高传感器的使用效率；

3、本实用新新型采用了模块化设计，可根据现场使用需求加装机械手、维修装置等辅助零部件，提高隧道巡检机器人的使用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1、图2为本实用新型的轴侧图；

图3为本实用新型的前侧图；

图4为本实用新型的仰视图；

图5为本实用新型的爆炸图；

图中：1深度相机，2深度相机围板，3深度相机固定板，4六角连接螺母，5平台顶板，6激光雷达，7平台底板，8平台围板，9毫米波雷达，10轮系，11L型连接板，12电源开关，13信号指示灯，14串口传输模块，15电机，16电机固定板，17联轴器，18连接平板，19底层主控制器，20电机驱动器,21电源转换组件，22锂电池组，23电磁线圈保护板，24电磁线圈，25电磁线圈控制板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和\/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和\/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有旧T型梁桥加固技术中存在如下问题：地铁巡检是城市轨道交通得以安全运行最为基础和重要的保障，任何一个小细节的变化，都有可能引发重大事故。目前地铁运营隧道安全巡检工作智能化程度低，巡检效率差，占用人力资源多，同时现有的隧道巡检机器人多采用固定轨道运行方式，缺乏灵活度，只能够检测隧道信息，不能立即执行相关抢修工作。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台。

本实用新型公开了一种面向地铁隧道巡检工作的小型全向机器人移动平台，如图1所示，本地铁隧道巡检机器人分为两个部分：工具安装平台、移动平台框架。

具体的，如图2所示，工具安装平台通过深度相机固定框架安装有深度相机1，通过螺纹孔和通孔可安装机械臂、维修装置等执行部件，通过六角连接螺母4安装有移动平台框架。移动平台框架上安装有动力机构、信息采集机构及控制机构，动力机构通过传动组件将动力传递至运动执行组件，信息采集机构将检测信息传递至控制机构，控制机构将检测的信息传递至上位机，通过上位机下达指令将控制信号传递至动力机构。

深度相机固定框架包括深度相机围板2和深度相机固定板3，深度相机围板通过四个L型连接板11与工具安装平台固定，深度相机固定板3也通过L型连接板11与深度相机围板固定，通过螺栓固定深度相机在深度相机固定板3上。

如图2所示，移动平台框架包括平台顶板5、平台中板6、平台底板7及平台围板8，在平台顶板5安装有激光雷达6，进一步的，激光雷达放置在平台顶板5的顶部的中心位置；平台顶板5通过螺栓连接L型连接板与平台围板8连接。

平台中板6通过螺栓连接安装有能源组件、控制组件、运动执行组件、电源转换组件和串口显示组件；

平台底板7通过螺栓连接安装有无线充电组件、防跌落组件；

平台围板通过螺栓连接9毫米波雷达，通过11L型连接板和18连接平板与平台顶板、平台中板、平台底板相固定，通过外部螺栓可快速拆装移动平台框架各组件，实现了运动平台的模块化快速拆装功能。

本实用新型采用了隔层设计，防止隧道内电磁干扰，提高隧道巡检机器人运行可靠性，同时将不同传感器安装于不同隔层，提高传感器的使用效率；

具体的，如图5所示，沿模块化快速拆装自主运动平台长轴方向，动力机构分别安装于移动平台框架的两侧，包括电机15、电机固定板16、联轴器17及轮系10，电机固定板16固定于平台中板6上，电机15固定于电机固定板16上，联轴器17连接电机15与多种类型的轮系，实现运动平台运动方式的多样化。

串口显示组件包括电源开关12、信号指示灯13和串口传输模块14，电源开关12通过弹起状态控制能源组件输出状态，信号指示灯13通过底层主控制系统输出信号进行状态变换，串口传输模块14将底层主控制系统输出端口连接至外部，便于研究调试和开发。能源组件可以采用附图中所述的锂电池组23。

底层主控制系统包括底层主控制器19和电机驱动器20，底层主控制器19通过与上位机进行信息沟通，将各传感器组件反馈信息传递至上位机，将上位机处理得到的运动控制信息传递至电机驱动器20，电机驱动器20通过指令信号驱动电机。

无线充电组件采用电磁线圈24传输方式，外部罩有电磁线圈保护板23，电磁线圈24通过电磁线圈控制板25连接锂电池组22，锂电池组22通过电源转换组件21连接至需要电源供电的各传感器组件与底层主控制系统。

防跌落组件可以采用现有的距离传感器，安装在移动平台框架的前后两端，用于检测前、后距离信息。检测车体前、后底部距下方距离，防止跌落情况出现。

本实用新型中的激光雷达、毫米雷达和深度相机主要是用于采集周边环境信号，用于整个装置的导航。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

设计图

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