隧道轨行式安全巡检机器人及其系统的制作方法

本实用新型属于隧道工程施工领域，具体涉及一种隧道轨行式安全巡检机器人及其系统。

背景技术：

随着城市的发展，为了提高市民的生活质量，各大城市都在市政方面做了很多规划与建设，而这些大型市政工程在施工过程中的安全问题关系到人们的生命安全。为了避免在建设过程中出现安全问题，需要对施工工程进行监测。

工程项目的施工监测是工程项目管理的重要环节，传统的监控手段仅是视频监控。随着技术的发展，出现了轨行式巡检机器人，但现有的巡检机器人均是围绕电力、机房、矿井等其他某一方面应用场景管控需求，尚无完全针对基于城市基础设施线性工程隧道结构的建设/运维结构安全管养应用场景的轨行式巡检机器人。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够针对隧道进行安全监控的隧道轨行式安全巡检机器人及其系统。

本实用新型提供了一种隧道轨行式安全巡检机器人，其特征在于，包括：支架；

轨道，安装在所述支架上，包括：多个轨道模块，多个所述轨道模块拼装成轨道；以及

多个巡检机器人，多个所述巡检机器人均设置在所述轨道上能够沿着所述轨道移动，每个所述巡检机器人包括：设置有凹槽的外壳、安装在所述外壳上的ai智能单元、行车控制单元、充电控制模块、电池、电机控制模块、电机、移动构件、避障模块、位置感知模块、摄像头、语音识别模块、音箱、拾音器、数据传输模块、多重环境传感器、多重气体传感器，

其中，所述ai智能单元、所述行车控制单元、所述数据传输模块均与均与服务器连接，所述ai智能单元与所述行车控制单元连接，所述充电控制模块与所述行车控制单元连接，所述电池与所述充电控制模块连接，所述电机控制模块与所述行车控制单元连接，所述电机与所述电机控制模块连接，所述移动构件与所述电机驱动连接，所述移动构件位于所述外壳的凹槽内，所述移动构件安装在所述轨道上能够沿着所述轨道移动，所述避障模块与所述行车控制单元连接，所述位置感知模块与所述行车控制单元连接，所述摄像头与所述ai智能单元连接，所述语音识别模块与所述ai智能单元连接，所述音箱与所述摄像头连接，所述拾音器与所述摄像头和所述语音识别模块连接，所述多重环境传感器与所述数据传输模块连接，所述多重气体传感器与所述数据传输模块连接。

进一步，在本实用新型提供的隧道轨行式安全巡检机器人中，还可以具有这样的特征：其中，所述凹槽设置在所述外壳一侧的中间。

进一步，在本实用新型提供的隧道轨行式安全巡检机器人中，还可以具有这样的特征：其中，所述轨道模块的横截面为“工”字形。

进一步，在本实用新型提供的隧道轨行式安全巡检机器人中，还可以具有这样的特征：其中，所述移动构件包括两个驱动轮、至少一对承重轮和至少一对导向轮，所述驱动轮与所述电机驱动连接，所述轨道夹设在两个所述驱动轮之间，所述驱动轮的转轴与所述轨道的“工”字形的竖直面平行，所述承重轮转动安装在所述外壳上，每对的两个所述承重轮位于所述轨道的两侧，所述承重轮的转轴与所述轨道的“工”字形的竖直面垂直，所述导向轮转动安装在所述外壳上，每对的两个所述导向轮位于所述轨道的两侧，所述导向轮的转轴与所述轨道的“工”字形的竖直面平行，所述电机驱动所述驱动轮转动，所述驱动轮能够沿着所述轨道的“工”字形竖直面移动，所述承重轮沿着所述轨道的“工”字形下底面滚动，所述导向轮沿着所述轨道的“工”字形竖直面滚动。

进一步，在本实用新型提供的隧道轨行式安全巡检机器人中，还可以具有这样的特征：其中，所述承重轮为两对，所述导向轮为两对，两个所述驱动轮位于所述凹槽沿移动方向的中间，两对所述承重轮分别位于所述驱动轮的两侧，两对所述导向轮分别位于所述驱动轮的两侧。

进一步，在本实用新型提供的隧道轨行式安全巡检机器人中，还可以具有这样的特征：其中，所述避障模块包括4个避障雷达，沿所述外壳移动方向的两侧分别设置两个所述避障雷达。

进一步，在本实用新型提供的隧道轨行式安全巡检机器人中，还可以具有这样的特征：其中，所述多重环境传感器包括温湿度传感器、噪声传感器、粉尘浓度传感器。

进一步，在本实用新型提供的隧道轨行式安全巡检机器人中，还可以具有这样的特征：其中，所述巡检机器人还包括无线充电模块，所述无线充电模块与所述电池连接，使得所述电池能进行无线充电。

进一步，在本实用新型提供的隧道轨行式安全巡检机器人中，还可以具有这样的特征：其中，间隔1km设置一个所述巡检机器人。

本实用新型还提供了一种隧道轨行式安全巡检机器人系统，其特征在于，包括：上述的隧道轨行式安全巡检机器人；

云平台，与所述隧道轨行式安全巡检机器人的ai智能单元、行车控制单元和数据传输模块通信连接；以及

用户端，与所述云平台通信连接。

本实用新型的优点如下：

1、适用于基于城市基础设施线性工程隧道结构的建设/运维结构安全管养应用场景。适合大多数基础设施线性工程结构，尤其适合隧道工地场景。

2、实现了对隧道施工/运维环境、设备状态、移动目标、人员活动位置的集中监控，突发状况应急响应及指挥调度。

3、针对施工/运维隧道应用场景设计，破除隧道安全监管盲区，实现隧道安全监察管理自动化，提升工作效率。

4、拼装的轨道结构能够实现轨道部署的即插即用与快速拆收复用。

5、实现工地监测数据的实时传送，用户端的实时查询，紧急事件可靠通信联络。

6、具有较强的实时性、可靠性与安全性，减少人员巡查操作，降低实施成本与维护成本。

附图说明

图1是本实用新型中巡检机器人的主视图；

图2是本实用新型中巡检机器人的俯视图；

图3是本实用新型中轨道模块的剖视图；

图4是本实用新型中隧道轨行式安全巡检机器人系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本实用新型的隧道轨行式安全巡检机器人及其系统作具体阐述。

隧道轨行式安全巡检机器人包括：支架(图中未示出)、轨道(图中未示出)和多个巡检机器人100。支架固定在隧道内，轨道安装在支架上，每个巡检机器人100均安装在轨道上，能够沿着轨道移动。轨道根据现场需要进行部署。

轨道包括多个轨道模块，多个轨道模块拼装成轨道。如图3所示，轨道模块的横截面为“工”字形。在本实施例中，轨道模块为定制的标准化装配式轨道。用以实现轨道部署的即插即用与快速拆收复用。

如图4所示，巡检机器人100包括：外壳115、ai智能单元101、行车控制单元102、充电控制模块103、电池(图中未示出)、电机控制模块104、电机(图中未示出)、移动构件、避障模块106、位置感知模块107、摄像头108、语音识别模块109、音箱110、拾音器111、数据传输模块112、多重环境传感器113、多重气体传感器114。

外壳115的一侧中间设置有凹槽1151。ai智能单元101、行车控制单元102、充电控制模块103、电池、电机控制模块104、电机(图中未示出)、移动构件、避障模块106、位置感知模块107、摄像头108、语音识别模块109、音箱110、拾音器111、数据传输模块112、多重环境传感器113、多重气体传感器114均安装在外壳上115上。

行车控制单元102与ai智能单元101连接。ai智能单元101向行车控制单元102发送控制指令。ai智能单元101和行车控制单元102均与服务器通信连接。ai智能单元101受服务器发送的指令的控制，行车控制单元102既可以受ai智能单元101的控制，也可以直接受服务器发送的指令的控制。行车控制单元102与ai智能单元101均为市售主板。

电机控制模块104与行车控制单元102连接。电机与电机控制模块104连接。

移动构件安装在外壳115的凹槽1151内，移动构件安装在轨道上，在电机的驱动下移动构件能够沿着轨道移动。

在本实施例中，如图1、图2所示，移动构件包括两个驱动轮1051、至少一对承重轮1052和至少一对导向轮1053。驱动轮1051与电机驱动连接，电机能够驱动驱动轮1051转动。轨道夹设在两个驱动轮1051之间，驱动轮1051的转轴与轨道的“工”字形的竖直面平行。承重轮1052转动安装在外壳115上，每对的两个承重轮1052分别位于“工”字形轨道的两侧，承重轮1052的转轴与轨道的“工”字形的竖直面垂直。导向轮1053转动安装在外壳115上，每对的两个导向轮1053分别位于轨道的两侧，导向轮1053的转轴与轨道的“工”字形的竖直面平行。电机驱动驱动轮1051转动，驱动轮1051能够沿着轨道的“工”字形竖直面移动，承重轮1052沿着轨道的“工”字形下底面滚动，导向轮1053沿着轨道的“工”字形竖直面滚动。

具体地，承重轮1052为两对，导向轮1053为两对，两个驱动轮1051位于凹槽1151沿移动方向的中间，两对承重轮1052分别位于驱动轮1051的两侧，两对导向轮1053分别位于驱动轮1051的两侧。

避障模块106与行车控制单元102连接。在本实施例中，避障模块106包括4个避障雷达，四个避障雷达106的设置位置为：沿外壳115移动方向的两侧分别设置两个避障雷达106。其中，巡检机器人100在前进和后退方向中设置的两个避障雷达中，均是：一个避障雷达是进行避障的，另一个雷达是进行断崖判断的。基于避障雷达106的避障及断崖判断，对巡检机器人100进行走行保护。

位置感知模块107与行车控制单元102连接。位置感知模块107用于实现巡检机器人100的定位。最优的选择的位置感知模块能够实现mm级的定位。

摄像头108与ai智能单元101连接，摄像头108用于对隧道环境进行视频监控。语音识别模块109与ai智能单元101连接，音箱110与摄像头108连接，拾音器111与摄像头108和语音识别模块109连接。拾音器111用来采集现场环境声音。设置拾音器111和音箱110能够实现应急场景下的语音对讲。语音识别模块109采用能够识别深度的非特定人声的语音识别模块，从而能够实现基于自然语义的声音控制驱动。在本实施例中，摄像头108为云台双摄像头。

数据传输模块112与外部服务器连接，多重环境传感器113和多重气体传感器114与数据传输模块112连接，数据传输模块112采集多重环境传感器113测量的环境数据和多重气体传感器114测量的气体数据并上传到外部服务器。多重环境传感器113包括：温湿度传感器、噪声传感器、粉尘浓度传感器等，测量的环境数据包括温湿度、噪声、粉尘浓度等环境数据。多重气体传感器114选择能够检测co、h2s、o2、可燃气体ex的多气体检测传感器，或者一个气体传感器只能检测出其中一种或两种气体，需要两个或两个以上的不同的气体传感器，使得能够检测出co、h2s、o2、可燃气体ex。

充电控制模块103与行车控制单元102连接，充电控制模块103与电池连接。电池为ai智能单元101、行车控制单元102、电机控制模块104、避障模块106、位置感知模块107、摄像头108、语音识别模块109、音箱110、拾音器111、数据传输模块112、多重环境传感器113、多重气体传感器114提供电能。

在本实施例中，巡检机器人还设置由无线充电模块，无线充电模块与电池连接，使得电池能进行无线充电。具体地，无线充电模块可以为无线充电接收端。

在本实施例中，间隔1km设置一个巡检机器人100。

如图4所示，隧道轨行式安全巡检机器人系统包括上述的隧道轨行式安全巡检机器人、云平台200和用户端300。

隧道轨行式安全巡检机器人的ai智能单元101、行车控制单元102和数据传输模块112与云平台200通信连接。云平台200与用户端300通信连接。

云平台用于机器人管理、操控、监控查看、对讲指挥、数据查看。用户端用于下发行车指令、数据查看。

操作人员可以通过云平台或者用户端发出控制指令，控制巡检机器人100执行巡检任务等的所有操作功能。

在本实施例中，用户端300为pc端或者智能移动终端。云平台200为云平台服务器。

上述实施方式为本实用新型的优选案例，并不用来限制本实用新型的保护范围。

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