一种巡检机器人的制作方法

1.本发明涉及隧道巡检设备领域，尤其涉及一种巡检机器人。


背景技术：

2.隧道是埋置于地层内(山体、海底)的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道、军事隧道等，而被我们所熟知的多以交通隧道为主。现在我国的交通运输线路快速铺张，隧道建设也得到了快速的发展，无论是在铁路、公路还是在城市的交通中，隧道所起的作用越来越大了，它促进了我国交通事业的快速发展，给我们的出行带来了方便。
3.然而，隧道又是整个公路交通运输中比较薄弱的环节，其安全与否直接影响着整条道路的畅通。隧道中发生交通事故或者出现地质灾害对道路正常通行影响时间长，恢复通行难度大；以往我们会采用隧道内安装安全监护设备、人工巡检或安装固定摄像头定点监视等手段进行隧道的监护，但是以上方式都存在一定问题，人工巡查浪费人力、效率低下；固定摄像头定点监视或固定点监控设备检测范围有限，需要在隧道沿线处布置大量设备，不仅图像切换、监视、存储任务量大，而且布线多、功耗大、维护任务艰巨，综合效率非常低下，实用性不高。因此迫切需要开展巡检技术研究，探索通过机器人技术辅助完成隧道巡检工作，不仅能更好的对违章运行车辆进行督导，也能在隧道内出现事故时第一时间前往事故现场，查看现场情况，通过人工干预并可实现远程交通疏导，方便快捷并且实用。


技术实现要素：

4.本方案针对上文提出的问题和需求，提出一种巡检机器人，由于采取了如下技术特征而能够实现上述技术目的，并带来其他多项技术效果。
5.本发明提出一种巡检机器人，所述巡检机器人应用于隧道内，且沿着所述隧道的延伸方向设置有轨道，巡检机器人安装在轨道上，所述巡检机器人包括：控制单元、摄像机单元、红外温度探测单元、驱动单元、通讯单元、定位单元和终端单元；
6.所述摄像机单元、所述红外温度探测单元、所述驱动单元、所述通讯单元和所述定位单元分别与所述控制单元相耦接，所述终端单元与所述通讯单元相耦接；
7.所述摄像机单元用于获取隧道内的视频信息并传输至控制单元；
8.所述红外温度探测单元用于获取隧道内的温度信息并传输至控制单元；
9.所述通讯单元用于接收外部指令并将外部指令传输至控制单元；
10.所述控制单元接收所述外部指令并驱动所述驱动单元沿着轨道运行；
11.所述定位单元用于向所述控制单元发送所述巡检机器人的位置信息；
12.所述终端单元用于显示和存储所述摄像机单元、所述红外温度探测单元和所述定位单元所获得的信息及向所述控制单元下达外部指令。
13.在该技术方案中，当需要巡检机器人工作时，终端单元输入外部指令，由通讯单元接收来自外部的指令并传输至控制单元，控制单元接收所述外部指令并驱动所述驱动单元
沿着轨道运行；与此同时，摄像机单元获取获取隧道内的视频信息并传输至控制单元、所述红外温度探测单元获取隧道内的温度信息并传输至控制单元，所述定位单元获取隧道内巡检机器人的位置信息并传输至控制单元，控制单元通过通讯单元将上述视频信息、温度信息和位置信息传输至终端单元；一旦隧道内发生堵车、火灾等事故时，摄像机单元和红外温度探测单元能够有效判断事故是否发生，定位单元能有效判断事故发生的地点，通过该巡检机器人能够实施检测隧道内的状况信息，能够及时有效处理隧道内的事故，省去大量的人力和物力，降低监测成本。
14.另外，根据本发明的巡检机器人，还可以具有如下技术特征：
15.在本发明的一个示例中，还包括：烟雾传感器；
16.其中，所述烟雾传感器与所述控制单元相耦接，用于检测隧道内的烟雾信息并传输至控制单元。
17.在本发明的一个示例中，还包括：测距传感器，
18.其中，所述测距传感器与所述控制单元相耦接，用于测量所述巡检机器人距离隧道顶板之间的距离；
19.其中，当所述测距传感器测量距离顶板的距离与预设距离之差大于阈值时，所述隧道顶板发生移动，否则没有发生移动。
20.在本发明的一个示例中，还包括：雷达传感器，
21.其中，所述雷达传感器与所述控制单元相耦接，用于检测所述巡检机器人行驶方向的轨道上是否有障碍物，并且当存在障碍物时，由控制单元控制所述驱动单元停止运行，否则，继续运行。
22.在本发明的一个示例中，还包括：图像采集单元，
23.其与所述控制单元相耦接，用于采集隧道内的图像信息，并将该信息传输至所述控制单元。
24.在本发明的一个示例中，所述图像采集单元还包括：
25.图像采集模块，用于采集隧道过往车辆中某车辆的车头或车尾图像信息；
26.图像识别模块，与所述图像识别模块相耦接，用于识别某车辆的车牌号信息。
27.在本发明的一个示例中，还包括：报警单元，
28.其与所述控制单元相耦接，用于在隧道内向过往的车辆和/或终端单元发出报警信息。
29.在本发明的一个示例中，所述摄像机单元还包括：
30.照明模块，用于根据光线强弱变化为所述摄像机单元提供照明。
31.在本发明的一个示例中，还包括：无线充电单元，其与控制单元相耦接，包括：
32.适配在所述巡检机器人上的无线充电接收器，且其与巡检机器人的电源相耦接；
33.适配在所述轨道的初始位置处的无线充电发射器，且其与外部充电电源相耦接；
34.当所述巡检机器人需要充电时，由控制单元控制所述巡检机器人行驶至所述初始位置处，控制单元控制所述无线充电接收器接收所述无线充电发射器所发射的充电信号，以进行电源补充。
35.在本发明的一个示例中，还包括：语音单元，
36.其与所述控制单元相耦接，用于接收由所述终端单元下达的语音指令。
37.下文中将结合附图对实施本发明的最优实施例进行更加详尽的描述，以便能容易理解本发明的特征和优点。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。
39.图1为根据本发明实施例的巡检机器人的原理框图；
40.图2为图1中的图像采集单元的原理框图。
41.附图标记列表：
42.巡检机器人100；
43.控制单元110；
44.摄像机单元120；
45.红外温度探测单元130；
46.驱动单元140；
47.通讯单元150；
48.定位单元160；
49.终端单元170；
50.烟雾传感器180；
51.测距传感器190；
52.雷达传感器200；
53.图像采集单元210；
54.图像采集模块211；
55.图像识别模块212；
56.报警单元220；
57.无线充电单元230；
58.语音单元240。
具体实施方式
59.为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同部件。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
60.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及
其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
61.根据本发明的一种巡检机器人100，所述巡检机器人100应用于隧道内，且沿着所述隧道的延伸方向设置有轨道，巡检机器人100安装在轨道上，如图1所示，所述巡检机器人100包括：控制单元110、摄像机单元120、红外温度探测单元130、驱动单元140、通讯单元150、定位单元160和终端单元170；
62.所述摄像机单元120、所述红外温度探测单元130、所述驱动单元140、所述通讯单元150和所述定位单元160分别与所述控制单元110相耦接，所述终端单元170与所述通讯单元150相耦接；
63.所述摄像机单元120用于获取隧道内的视频信息并传输至控制单元110；
64.所述红外温度探测单元130用于获取隧道内的温度信息并传输至控制单元110；
65.所述通讯单元150用于接收外部指令并将外部指令传输至控制单元110；
66.所述控制单元110接收所述外部指令并驱动所述驱动单元140沿着轨道运行；
67.所述定位单元160用于向所述控制单元110发送所述巡检机器人100的位置信息；
68.所述终端单元170用于显示和存储所述摄像机单元120、所述红外温度探测单元130和所述定位单元160所获得的信息及向所述控制单元110下达外部指令；
69.也就是说，当需要巡检机器人100工作时，终端单元170输入外部指令，由通讯单元150接收来自外部的指令并传输至控制单元110，控制单元110接收所述外部指令并驱动所述驱动单元140沿着轨道运行；与此同时，摄像机单元120获取获取隧道内的视频信息并传输至控制单元110、所述红外温度探测单元130获取隧道内的温度信息并传输至控制单元110，所述定位单元160获取隧道内巡检机器人的位置信息并传输至控制单元110，控制单元110通过通讯单元150将上述视频信息、温度信息和位置信息传输至终端单元170；一旦隧道内发生堵车、火灾等事故时，摄像机单元120和红外温度探测单元130能够有效判断事故是否发生，定位单元160能有效判断事故发生的地点，通过该巡检机器人100能够实施检测隧道内的状况信息，能够及时有效处理隧道内的事故，省去大量的人力和物力，降低监测成本。
70.在本发明的一个示例中，所述终端单元170包括：
71.显示模块，用于显示传输至所述控制单元110的视频信息、温度信息以及位置信息；
72.存储模块，用于将视频信息、温度信息以及位置信息存储以便随时调用分析使用。
73.在本发明的一个示例中，还包括：报警单元220，
74.其与所述控制单元110相耦接，用于在隧道内向过往的车辆和/或终端单元170发出报警信息；
75.通过设置报警单元220，可以当隧道内发生事故时，例如，堵塞、火灾等，向隧道内过往的车辆和/或终端单元170发送报警信息，以方便对隧道内的车辆和终端单元170的工作人员以提示，及时对事故进行处理，其他事故如下文所述，这里不再赘述。
76.在本发明的一个示例中，还包括：烟雾传感器180；
77.其中，所述烟雾传感器180与所述控制单元110相耦接，用于检测隧道内的烟雾信息并传输至控制单元110；
78.具体地，烟雾传感器180能够检测隧道内不同位置空气中的烟气成分含量，当烟气成分含量达到阈值时，由报警单元220在隧道内向过往的车辆发出报警信息以及向终端单元170发送报警信息。
79.在本发明的一个示例中，还包括：测距传感器190，
80.其中，所述测距传感器190与所述控制单元110相耦接，用于测量所述巡检机器人距离隧道顶板之间的距离，并将其传输至控制单元110；
81.其中，当所述测距传感器190测量距离顶板的距离与预设距离之差大于阈值时，所述隧道顶板发生移动，否则没有发生移动；
82.也就是说，由测距传感器190沿着轨道运动中测量巡检机器人100距离隧道顶板的距离并在控制单元110内预存形成预设距离，即隧道顶板未发生移动时的距离；一旦隧道顶板某位置发生移动，此时测距传感器190测量巡检机器人100距离顶板的该位置发生变化，且当差值大于阈值时，说明隧道发生移动，此时由控制单元110控制报警单元220在隧道内向过往的车辆发出报警信息以及向终端单元170发送报警信息，以便对过往车辆和终端单元170的工作人员及时有效的通知，方便作出相应的措施。
83.在本发明的一个示例中，还包括：雷达传感器200，
84.其中，所述雷达传感器200与所述控制单元110相耦接，用于检测所述巡检机器人100行驶方向的轨道上是否有障碍物，并且当存在障碍物时，由控制单元110控制所述驱动单元140停止运行，否则，继续运行；
85.由于巡检机器人100在隧道内，故而随着使用时间的累计，轨道上可能会出现障碍物(例如，由隧道顶板落下的障碍物)，此时障碍物的存在会影响巡检机器人100的正常运行，故而设置雷达传感器200，监测巡检机器人100的前方是否存在障碍物，一旦发现障碍物，雷达传感器200检测的障碍物信息传输至控制单元110，由控制单元110控制所述驱动单元140停止运行并向终端单元170发送报警信息，让相关维修人员来清理，这样能够避免巡检机器人100的损坏。
86.在本发明的一个示例中，还包括：图像采集单元210，
87.其与所述控制单元110相耦接，用于采集隧道内的图像信息，并将该信息传输至所述控制单元110；
88.由于隧道内空间较为狭小，一旦发生堵车或车祸等事故，会对交通产生很大的影响，通过图像采集单元210可以实时采集隧道内的图像信息，从而在将该信息传输至所述控制单元110，由控制单元110发送至终端单元170，工作人员可以通过终端单元170实时了解隧道内的状况，并在事故发生的第一时间采取有效措施。
89.在本发明的一个示例中，如图2所示，所述图像采集单元210还包括：
90.图像采集模块211，用于采集隧道过往车辆中某车辆的车头或车尾图像信息；
91.图像识别模块212，与所述图像识别模块212相耦接，用于识别某车辆的车牌号信息；
92.也就是说，由图像采集模块211采集违章车辆的车头或车尾的图像信息，由图像识别模块212在该图像信息上识别采集该车辆的车牌号信息，从而获取该车辆的信息；在隧道
内行驶的车辆会出现超车、变道等违章行为，而采用图像采集单元210可以有效采集违章车辆的车牌号，继而将其记录下来进行备案。
93.在本发明的一个示例中，所述摄像机单元120还包括：
94.照明模块，用于根据光线强弱变化为所述摄像机单元120提供照明；
95.例如，照明模块包括：照明灯和光敏传感器，由光敏传感器感知光线的强弱，并且当光敏传感器感知外部光线强度低于设定的阈值时，打开照明灯辅助摄像机进行拍摄隧道内的视频信息。
96.在本发明的一个示例中，还包括：无线充电单元230，其与控制单元110相耦接，包括：
97.适配在所述巡检机器人100上的无线充电接收器，且其与巡检机器人100的电源相耦接；
98.适配在所述轨道的初始位置处的无线充电发射器，且其与外部充电电源相耦接；
99.当所述巡检机器人100需要充电时，由控制单元110控制所述巡检机器人100行驶至所述初始位置处，控制单元110控制所述无线充电接收器接收所述无线充电发射器所发射的充电信号，以进行电源补充。
100.由控制单元110实时检测巡检机器人110的电源电量，并当其剩余电量低于预设值时，由控制器110控制巡检机器人100行驶至初始位置，并由控制器控制无线充电单元230进行巡检机器人100的充电，保证巡检机器人100的工作持续性，省去充电的麻烦。
101.在本发明的一个示例中，还包括：语音单元240，
102.其与所述控制单元110相耦接，用于接收由所述终端单元170下达的语音指令；
103.一般地，当隧道内发生事故时，工作人员可以根据摄像机单元120实时了解隧道内的情况，然后通过终端单元170输入语音信息，并经由控制单元110将其从语音单元240输出，从而可以有效地对事故现场进行远程指挥。例如，语言单元240为扩音器，而终端单元170可以为话筒。
104.上文中参照优选的实施例详细描述了本发明所提出的巡检机器人100的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。