專利名稱：面向物聯(lián)網(wǎng)和3d gis的公路隧道智能檢修機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于公路隧道檢修技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種面向物聯(lián)網(wǎng)和3D GIS的公路隧道智能檢修機(jī)器人。
背景技術(shù)：
信息技術(shù)的發(fā)展催生了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)可以理解為“通過射頻識別(RFID)、紅外傳感、定位系統(tǒng)、激光掃描等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把物品或設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來進(jìn)行信息通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、跟蹤、定位、監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”。地理信息系統(tǒng)是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個(gè)或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、 儲存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)被大量應(yīng)用于資源管理、環(huán)境監(jiān)測、城市規(guī)劃、土地管理及水利、林業(yè)等領(lǐng)域。目前，面向物聯(lián)網(wǎng)的智能機(jī)器人已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，智能機(jī)器人通過接口與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，以完成各種指定的操作，給人們的生活和生產(chǎn)帶來了極大的便利。但在公路隧道的檢修方面，常規(guī)的做法是檢修車運(yùn)行到指定的檢修地點(diǎn)，由檢修人員在作業(yè)平臺上對需要檢修的設(shè)備或零件進(jìn)行檢修作業(yè)，此種常規(guī)的檢修方法既降低了檢修效率、浪費(fèi)了人力資源、增大了安全風(fēng)險(xiǎn)，又不能實(shí)現(xiàn)對公路隧道的實(shí)時(shí)監(jiān)測與檢修。因此，急需一種利用上述技術(shù)實(shí)現(xiàn)公路隧道智能化檢修的機(jī)器人，但目前，此種應(yīng)用于公路隧道檢修的智能機(jī)器人尚未見報(bào)道。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是針對上述公路隧道檢修中存在的效率低、安全風(fēng)險(xiǎn)大、不能實(shí)時(shí)智能監(jiān)測與檢修的缺陷，而提供的一種面向物聯(lián)網(wǎng)和3D GIS的公路隧道智能檢修機(jī)器人。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種面向物聯(lián)網(wǎng)和3D GIS的公路隧道智能檢修機(jī)器人，其特征在于包括核心控制系統(tǒng)、自動巡邏系統(tǒng)、自動檢修系統(tǒng)和機(jī)械手裝置；所述的核心控制系統(tǒng)包括物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊、隧道三維地理信息管理、自動巡邏控制模塊和自動檢修控制模塊；所述自動巡邏系統(tǒng)包括隧道三維地理信息掃描裝置、現(xiàn)場人機(jī)聲光交互裝置；所述的自動檢修系統(tǒng)包括目標(biāo)定位裝置、備件耗材箱；所述自動巡邏系統(tǒng)和自動檢修系統(tǒng)及機(jī)械手裝置由所述自動巡邏控制模塊和自動檢修控制模塊控制。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型機(jī)器人通過隧道三維地理信息管理及三維地理信息掃面裝置可實(shí)時(shí)掃面隧道內(nèi)的三維地理信息，測量并記錄掃描到的零部件的相應(yīng)狀態(tài)數(shù)據(jù)并存儲到空間數(shù)據(jù)庫中，為實(shí)時(shí)監(jiān)測公路隧道內(nèi)零部件的狀態(tài)提供對比數(shù)據(jù)，并可監(jiān)測出公路隧道內(nèi)需要檢修的零部件，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測的目的。由于所述自動巡邏系統(tǒng)和自動檢修系統(tǒng)通過所述自動巡邏控制模塊和自動檢修控制模塊控制，同時(shí)，在核心控制系統(tǒng)中控制軟件的控制下，所述機(jī)械手裝置可自主完成公路隧道內(nèi)零部件的檢修維護(hù)工作，達(dá)到智能巡邏和檢修的目的。綜上，本實(shí)用新型機(jī)器人可自主巡邏與檢修工作，既節(jié)約了人力資源和勞動成本、提高檢修效率、降低安全風(fēng)險(xiǎn)，又實(shí)現(xiàn)了公路隧道的實(shí)時(shí)智能監(jiān)測與檢修。進(jìn)一步，所述的三維地理信息掃描裝置包括多個(gè)安裝于機(jī)器 人表面的360°自由旋轉(zhuǎn)的云臺和安裝于所述云臺上的3D高清攝像頭；所述目標(biāo)定位裝置包括多個(gè)安裝于360°自由旋轉(zhuǎn)的云臺上的射頻讀卡器和3D高清攝像頭。進(jìn)一步，所述的現(xiàn)場人機(jī)聲光交互裝置包括有音頻傳感器、光敏傳感器、信號處理器、信號轉(zhuǎn)換器及聲光信號收發(fā)器。進(jìn)一步，所述的備件耗材箱包括多個(gè)具有自動槍彈匣結(jié)構(gòu)的箱體；備件耗材箱配件的識別定位采用射頻識別技術(shù)。進(jìn)一步，所述的機(jī)械手裝置包括自動充電機(jī)械手、交通管理機(jī)械手、道路維護(hù)機(jī)械手、緊急救護(hù)機(jī)械手、消防噴灑頭、備件交換機(jī)械手、傳感器標(biāo)定機(jī)械手、傳感器更換機(jī)械手、清潔工作機(jī)械手、配件更換機(jī)械手和其他零件維修機(jī)械手。

圖I是本實(shí)施例面向物聯(lián)網(wǎng)和3D GIS的公路隧道智能檢修機(jī)器人的結(jié)構(gòu)模塊圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例三維地理信息管理模塊原理圖；圖3是圖I實(shí)施例自動巡邏控制流程圖；圖4是圖I實(shí)施例目標(biāo)定位控制流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明如圖I所示，本實(shí)施例一種面向物聯(lián)網(wǎng)和3D GIS的公路隧道智能檢修機(jī)器人，包括核心控制系統(tǒng)、自動巡邏系統(tǒng)和自動檢修系統(tǒng)和機(jī)械手裝置。所述核心控制系統(tǒng)中相應(yīng)的控制軟件分別控制所述自動巡邏系統(tǒng)、自動檢修系統(tǒng)和機(jī)械手裝置。所述的核心控制系統(tǒng)包括命令解析執(zhí)行模塊、存儲信息管理軟件、物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊、隧道三維地理信息管理、自動巡邏控制模塊和自動檢修控制模塊，所述命令解析執(zhí)行模塊通過物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的交互，該命令解析執(zhí)行模塊通過輸入輸出接口與自動巡邏控制模塊和自動檢修控制模塊進(jìn)行控制信息的傳遞；所述的自動巡邏系統(tǒng)包括隧道三維地理信息掃描裝置、現(xiàn)場人機(jī)聲光交互裝置；所述的自動檢修系統(tǒng)包括目標(biāo)定位裝置、備件耗材箱；所述自動巡邏系統(tǒng)和自動檢修系統(tǒng)及機(jī)械手裝置由所述自動巡邏控制模塊和自動檢修控制模塊控制。所述的機(jī)械手裝置包括自動充電機(jī)械手、交通管理機(jī)械手、道路維護(hù)機(jī)械手、緊急救護(hù)機(jī)械手、消防噴灑頭、備件交換機(jī)械手、傳感器標(biāo)定機(jī)械手、傳感器更換機(jī)械手、清潔工作機(jī)械手、配件更換機(jī)械手和其他零件維修機(jī)械手。所述的隧道三維地理信息管理包括地理信息系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)庫、分析應(yīng)用模型、圖形用戶界面及監(jiān)管中心網(wǎng)絡(luò)。所述的自動巡邏控制模塊包括現(xiàn)場人機(jī)聲光交互管理軟件、行駛及校準(zhǔn)控制軟件、道路維護(hù)控制軟件、自動充電管理軟件、仿交警管理軟件、緊急救護(hù)管理軟件、消防管理軟件、備件交換控制軟件。所述的自動檢修控制模塊包括目標(biāo)識別定位管理、傳感器標(biāo)定檢修管理軟件、機(jī)械手管理和機(jī)械手校正控制軟件。所述核心控制系統(tǒng)中的命令解析執(zhí)行模塊通過物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的交互，通過物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊傳遞的信息也可先存儲到存儲信息管理軟件內(nèi)，當(dāng)需要時(shí)再調(diào)用到命令解析執(zhí)行模塊中自行控制機(jī)器人執(zhí)行各種命令；所述網(wǎng)絡(luò)通訊模塊的網(wǎng)絡(luò)通訊地址用設(shè)備IP地址配合軟件端口號，單個(gè)狀態(tài)消息用TCP/UDP協(xié)議數(shù)據(jù)包，文件傳輸用FTP，服務(wù)器與客戶端基于http (Web)的空間數(shù)據(jù)互操作，機(jī)器客戶用XML文件交換，真人客戶用HTML可視交互。由于所述命令解析執(zhí)行模塊通過輸入輸出接口傳遞的指令可調(diào)用所述隧道三維地理信息管理、現(xiàn)場人機(jī)聲光交互管理軟件、道路維護(hù)控制軟件、行駛及校準(zhǔn)控制軟件、自動充電管理軟件、仿交警管理軟件、緊急救護(hù)管理軟件、消防管理軟件、備件交換控制軟件、 目標(biāo)識別定位管理、傳感器標(biāo)定檢修管理軟件、機(jī)械手管理和機(jī)械手校正控制軟件，而所述的自動巡邏系統(tǒng)中隧道三維地理信息掃描裝置、現(xiàn)場人機(jī)聲光交互裝置、自動充電機(jī)械手、交通管理機(jī)械手、道路維護(hù)機(jī)械手、緊急救護(hù)機(jī)械手、消防噴灑頭、備件交換機(jī)械手及所述的自動檢修系統(tǒng)中的目標(biāo)定位裝置、備件耗材箱、檢修機(jī)械手裝置都由核心控制系統(tǒng)相應(yīng)的控制軟件控制，因此，當(dāng)命令解析執(zhí)行管理模塊調(diào)用相應(yīng)的管理控制軟件后，相應(yīng)的管理控制軟件將控制相對應(yīng)的裝置或機(jī)械手來完成特定的動作。由于目標(biāo)識別定位管理、傳感器標(biāo)定檢修管理軟件、機(jī)械手管理、機(jī)械手校正控制軟件及各種檢修機(jī)械手的設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)公路隧道內(nèi)零部件的自主檢修與更換，進(jìn)而提高檢修效率、降低真人檢修的安全風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)對公路隧道的智能化檢修的目的。通過行使及校準(zhǔn)控制軟件，所述機(jī)器人代替檢修人員在檢修車上作業(yè)，可自主控制檢修車的行駛，并且在行駛中可自主校準(zhǔn)檢修車行駛偏差，從而達(dá)到在公路隧道內(nèi)自主巡邏的目的，同時(shí)，在道路維護(hù)控制軟件、自動充電管理軟件、仿交警管理軟件、緊急救護(hù)管理軟件、消防管理軟件、備件交換控制軟件的管理控制下，本實(shí)用新型所述機(jī)器人在自主巡邏時(shí)可完成公路隧道的維護(hù)、交通的管理、消防與緊急救護(hù)的工作，當(dāng)自身需要充電或者交換備件耗材箱中配件時(shí)，也可進(jìn)行自主充電或配件的交換工作。通過現(xiàn)場人機(jī)聲光交互管理軟件和現(xiàn)場人機(jī)聲光交互裝置，可進(jìn)行語音識別與合成，在遇到特殊情況，控制中心的真人可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程觀察現(xiàn)場實(shí)景，接管機(jī)器人行為動作，讓機(jī)器人實(shí)時(shí)模仿真人動作對現(xiàn)場進(jìn)行維護(hù)工作。所述道路維護(hù)控制軟件、行駛及校準(zhǔn)控制軟件、自動充電管理軟件、仿交警管理軟件、緊急救護(hù)管理軟件及消防管理軟件的預(yù)案程序已事先存儲到存儲信息管理軟件中，通過現(xiàn)場人機(jī)聲光交互管理軟件的控制進(jìn)行語音識別與合成，在遇到特殊情況，如出現(xiàn)交通事故時(shí)，控制中心的真人遠(yuǎn)程觀察現(xiàn)場實(shí)景，接管機(jī)器人行為動作，讓機(jī)器人實(shí)時(shí)模仿真人實(shí)施現(xiàn)場救護(hù)工作。所述的目標(biāo)識別定位管理包括百米樁識別定位控制軟件、電源插座識別定位控制軟件、應(yīng)急停車帶識別定位控制軟件、傳感器識別定位控制軟件、備件耗材箱配件識別定位控制軟件及其他隧道零件識別定位控制軟件，備件耗材箱配件的識別定位采用射頻識別技術(shù)。百米樁、電源插座、應(yīng)急停車帶、傳感器及其他隧道零件通過三維地理信息技術(shù)進(jìn)行識別定位。所述的機(jī)械手管理包括虛擬現(xiàn)實(shí)交互套件、自主學(xué)習(xí)控制軟件、自主檢修控制軟件。所述的虛擬現(xiàn)實(shí)交互套件包括數(shù)據(jù)手套和頭盔。機(jī)械手管理的自主學(xué)習(xí)控制軟件控制機(jī)械手的自主學(xué)習(xí)，其學(xué)習(xí)過程是通過真人示范動作過程數(shù)字化，并記錄分析建模實(shí)現(xiàn)的首先現(xiàn)場實(shí)錄真人示范動作全過程3D影像，分析篩選各種基本動作及身體關(guān)節(jié)3D位置序列運(yùn)動參數(shù)，構(gòu)建機(jī)械手動作模型參數(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)節(jié)(自由度)數(shù)目，數(shù)控編程實(shí)現(xiàn)各分解動作，虛擬現(xiàn)實(shí)模擬或者實(shí)際演示機(jī)械手連貫動作，并對比3D影像回放，確定細(xì)微動作協(xié)調(diào)配合的3D誤差曲線是否滿足工作要求，若不滿足則繼續(xù)調(diào)節(jié)參數(shù)，若滿足則存儲到動作模型程序。機(jī)械手管理的自主檢修控制軟件控制機(jī)械手的檢修操作，由于真人示范動作過程 已數(shù)字化記錄到動作模型程序中，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出機(jī)械手檢修指令后，系統(tǒng)將自動分析當(dāng)前動作指令參數(shù)、狀態(tài)機(jī)3D位置，并計(jì)算修訂機(jī)械手各分解動作模型的具體實(shí)例參數(shù)，之后按實(shí)例參數(shù)啟動存儲動作模型程序，根據(jù)存儲動作模型的指示，同時(shí)在自主檢修軟件的控制下，相應(yīng)的機(jī)械手將執(zhí)行檢修工作。檢修過程將通過攝像實(shí)時(shí)記錄到核心控制系統(tǒng)的存儲器中，出現(xiàn)錯(cuò)誤操作將返回錯(cuò)誤信息并進(jìn)行異常處理，以便重新校準(zhǔn)操作。所述機(jī)械手管理的虛擬現(xiàn)實(shí)交互套件實(shí)現(xiàn)機(jī)器人虛擬現(xiàn)實(shí)的交互遙控中心控制人員穿戴虛擬現(xiàn)實(shí)交互套件中的數(shù)據(jù)手套和頭盔，切換啟用虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程人機(jī)交互模式，所述頭盔上安裝有顯示器，通過所述顯示器中心控制人員可觀察隧道現(xiàn)場的立體影像，中心控制人員將自己手臂運(yùn)動的位置信息通過數(shù)據(jù)手套向現(xiàn)場機(jī)械手發(fā)送動作指令，機(jī)械手接收動作指令并轉(zhuǎn)換為程序參數(shù)，進(jìn)而執(zhí)行動作；中心控制人員頭頸和眼珠的轉(zhuǎn)動信息通過頭盔上設(shè)置的傳感器及數(shù)據(jù)信息發(fā)送裝置向機(jī)器人的3D高清攝像頭云臺發(fā)動作指令，攝像頭云臺在動作指令的控制下，隨中心控制人員頭頸的轉(zhuǎn)動而將新視角影像送回至頭盔上的兩眼裝置中，該裝置將送回的影像轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)的狀態(tài)參數(shù)并反饋給控制中心，反饋回的狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)將作為機(jī)械手學(xué)習(xí)的素材，供回放用。所述的三維地理信息掃描裝置包括多個(gè)安裝于機(jī)器人表面的360°自由旋轉(zhuǎn)的云臺和安裝于所述云臺上的3D高清攝像頭。所述的現(xiàn)場人機(jī)聲光交互裝置包括有音頻傳感器、光敏傳感器、信號處理器、信號轉(zhuǎn)換器及聲光信號收發(fā)器。所述目標(biāo)定位裝置包括多個(gè)安裝于360°自由旋轉(zhuǎn)的云臺上的射頻讀卡器和3D高清攝像頭。所述的備件耗材箱包括多個(gè)具有自動槍彈匣結(jié)構(gòu)的箱體，不同的箱體里放置不同的配件，如照明燈、信號燈、傳感器等，并在每種配件的箱體上貼有電子標(biāo)簽，利用射頻識別技術(shù)，通過目標(biāo)定位裝置中的讀卡器識別電子標(biāo)簽上相應(yīng)的信息，經(jīng)由核心控制系統(tǒng)的目標(biāo)識別定位管理分析后，控制相應(yīng)的機(jī)械手完成指定的配件的抓取操作，進(jìn)而完成隧道零件的更換工作。如圖2所示，所述三維地理信息管理的模塊原理圖，所示監(jiān)管中心網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控三維地理信息系統(tǒng)軟件解析指令的執(zhí)行和空間數(shù)據(jù)的采集與傳遞，通過三維地理信息掃描裝置得到的隧道內(nèi)零部件信息在地理信息系統(tǒng)軟件中進(jìn)行處理，地理信息系統(tǒng)軟件調(diào)用空間數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)與采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對比分析，同時(shí)調(diào)用預(yù)先存儲的分析應(yīng)用模型，通過所述分析應(yīng)用模型的建立進(jìn)而把掃面到的信息輸出到圖形用戶界面中，從而完成隧道內(nèi)零部件的掃面與監(jiān)測。如圖3所示為本實(shí)施例機(jī)器人自動巡邏控制流程圖，首先本實(shí)施例機(jī)器人接收并解析網(wǎng)絡(luò)控制指令信息，啟動自動巡邏系統(tǒng)在隧道內(nèi)行駛，行駛中，通過機(jī)器人遙控、差動調(diào)節(jié)機(jī)器人所乘檢修車兩側(cè)電機(jī)，來校準(zhǔn)行駛方向上的偏移；通過機(jī)器人所乘的檢修車車輪上安裝的雷達(dá)探頭探測前進(jìn)方向上是否有異常障礙，有則反饋障礙物信息，調(diào)用道路維護(hù)控制軟件中的程序控制道路維護(hù)機(jī)械手自動修復(fù)陷落的道路蓋板、自動挪移障礙物等操作；由于機(jī)器人上部和下部安裝有多個(gè)360°自由旋轉(zhuǎn)的云臺及安裝在云臺上的多個(gè)3D高清攝像頭，因此，在行駛中通過多個(gè)3D高清攝像頭可實(shí)時(shí)掃面隧道的三維地理信息，并通過所述三維地理信息管理模塊的地理信息系統(tǒng)軟件的控制，測量并記錄掃描到的零部件的相應(yīng)狀態(tài)數(shù)據(jù)并存儲到空間數(shù)據(jù)庫中，與應(yīng)用模型進(jìn)行比較是否超出期望誤差，若超出則調(diào)用其他相應(yīng)的設(shè)施預(yù)案程序進(jìn)行維護(hù)與檢修；在行駛中，如遇百米樁，則調(diào)用相應(yīng)行駛及校準(zhǔn)軟件中相應(yīng)的程序校準(zhǔn)行駛里程的位置偏差；如遇插座或者應(yīng)急停車帶，則調(diào)用自動充電管理軟件或者備件交換控制軟件中相應(yīng)的程序分析是否需要進(jìn)行充電或者交換備件耗材，如果需要則控制相應(yīng)的自動充電機(jī)械手或者備件交換機(jī)械手進(jìn)行充電或者備件交換；行駛中判斷是否到達(dá)公路隧道出口，若到達(dá)則報(bào)告信息，并按預(yù)案指令繼續(xù)巡邏或待機(jī) 等待新的指令到達(dá)。如圖4所示為本實(shí)施例機(jī)器人目標(biāo)識別定位控制流程圖，當(dāng)通過3D高清攝像頭掃面隧道中的設(shè)施零部件，并對其進(jìn)行相關(guān)信息的采集和分析，并確定有需要維修或者更換的零部件后將啟動目標(biāo)識別定位管理，判斷待檢測零件是否在可處理范圍內(nèi)，若不在可處理范圍內(nèi)，則機(jī)器人遙控移動檢修車或檢修車上的行車和載人云臺到最接近待檢修位置，分析待檢修零部件的三維數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)分析結(jié)果調(diào)用相應(yīng)的定位控制軟件，包括百米樁定位控制軟件、電源插座定位控制軟件、應(yīng)急停車帶定位控制軟件、傳感器定位控制軟件、其他隧道零部件定位控制軟件及備件耗材箱配件定位控制軟件，所述定位控制軟件控制相應(yīng)的機(jī)械手完成抓取、拆卸、標(biāo)定等操作，同時(shí)，機(jī)械手校正控制軟件將根據(jù)指定的三維地理信息掃面攝像頭掃描工作機(jī)械手的動作，得到的反饋信息與自身預(yù)先存儲的機(jī)械手關(guān)節(jié)動作狀態(tài)三維空間數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較，分析誤差是否超出正常范圍，從而對工作機(jī)械手進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，以使工作機(jī)械手能準(zhǔn)確的完成檢修操作，檢修完成后，再次采集該零部件的信息并記錄該零部件的3D位置在核心控制系統(tǒng)的存儲信息管理軟件中，此后可進(jìn)行下一次的識別定位檢修工作。本實(shí)施例傳感器的標(biāo)定原理識別指定的目標(biāo)傳感器，根據(jù)識別方位移動標(biāo)定檢修裝置至最接近目標(biāo)的位置，連續(xù)觀測，記錄自然環(huán)境下車載傳感器與目標(biāo)傳感器數(shù)據(jù)，之后用小環(huán)境箱罩住車載傳感器與目標(biāo)傳感器，調(diào)配小環(huán)境參數(shù)，連續(xù)觀測，記載車載傳感器與目標(biāo)傳感器的穩(wěn)定數(shù)據(jù)，針對線性傳感器快速標(biāo)定自然環(huán)境與小環(huán)境兩點(diǎn)的參數(shù)，并計(jì)算出線性公式，若為多點(diǎn)，則可線性回歸擬合更精確的參數(shù)公式；針對非線性傳感器，標(biāo)定自然環(huán)境與小環(huán)境多點(diǎn)參數(shù)，并計(jì)算出已知形式非線性公式參數(shù)，最后調(diào)配小環(huán)境參數(shù)，連續(xù)觀測，記錄車載傳感器與目標(biāo)傳感器穩(wěn)定數(shù)據(jù)，若誤差在允許范圍內(nèi)則返回正常標(biāo)定公式參數(shù)，否則更換目標(biāo)傳感器。本實(shí)施例更換目標(biāo)傳感器控制流程識別指定目標(biāo)傳感器的類型，定位其位置，移動機(jī)械手至目標(biāo)傳感器位置，調(diào)用拆卸目標(biāo)動作完成拆卸，調(diào)用安裝目標(biāo)動作完成安裝，調(diào)用目標(biāo)狀態(tài)檢查程序，若誤差在允許范圍內(nèi)則返回正常參數(shù)，否則報(bào)告安裝線路故障錯(cuò)誤，確認(rèn)后再次安裝或直接返回。本實(shí)施例機(jī)器人由于是面向物聯(lián)網(wǎng)的智能檢修機(jī)器人，因此與其配合的上位機(jī)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫綜合存儲管理所有隧道設(shè)施物品的生命期及歷史檔案數(shù)據(jù)，包括新建、動態(tài)跟蹤修改、查詢、統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告等，各級物流配送轉(zhuǎn)運(yùn)備件庫及消費(fèi)使用耗材的機(jī)器人均有下位機(jī)聯(lián)網(wǎng)向上位機(jī)匯集更新信息，下位機(jī)配RFID及3D高清圖像識別裝置讀寫目標(biāo)信息，替代傳統(tǒng)GPS的復(fù)合疊加三維相對定位，所述的三維空間識別定位信息坐標(biāo)包括百米樁校準(zhǔn)的縱向坐標(biāo)、行車原點(diǎn)校準(zhǔn)的橫向坐標(biāo)、云臺升降高程坐標(biāo)，消費(fèi)使用耗材的機(jī)器人作為隧道物聯(lián)網(wǎng)的一分子支持相關(guān)功能。以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來 說，在不脫離本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些都不會影響本實(shí)用新型實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。
權(quán)利要求1.一種面向物聯(lián)網(wǎng)和3D GIS的公路隧道智能檢修機(jī)器人，其特征在于包括核心控制系統(tǒng)、自動巡邏系統(tǒng)、自動檢修系統(tǒng)和機(jī)械手裝置；所述的核心控制系統(tǒng)包括物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊、隧道三維地理信息管理、自動巡邏控制模塊和自動檢修控制模塊；所述自動巡邏系統(tǒng)包括隧道三維地理信息掃描裝置、現(xiàn)場人機(jī)聲光交互裝置；所述的自動檢修系統(tǒng)包括目標(biāo)定位裝置、備件耗材箱；所述自動巡邏系統(tǒng)和自動檢修系統(tǒng)及機(jī)械手裝置由所述自動巡邏控制模塊和自動檢修控制模塊控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的面向物聯(lián)網(wǎng)和3DGIS的公路隧道智能檢修機(jī)器人，其特征在于所述的三維地理信息掃描裝置包括多個(gè)安裝于機(jī)器人表面的360°自由旋轉(zhuǎn)的云臺和安裝于所述云臺上的3D高清攝像頭；所述目標(biāo)定位裝置包括多個(gè)安裝于360°自由旋轉(zhuǎn)的云臺上的射頻讀卡器和3D高清攝像頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的面向物聯(lián)網(wǎng)和3DGIS的公路隧道智能檢修機(jī)器人，其特征在于所述的現(xiàn)場人機(jī)聲光交互裝置包括有音頻傳感器、光敏傳感器、信號處理器、信號轉(zhuǎn)換器及聲光信號收發(fā)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的面向物聯(lián)網(wǎng)和3DGIS的公路隧道智能檢修機(jī)器人，其特征在于所述的備件耗材箱包括多個(gè)具有自動槍彈匣結(jié)構(gòu)的箱體；備件耗材箱配件的識別定位采用射頻識別技術(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的面向物聯(lián)網(wǎng)和3DGIS的公路隧道智能檢修機(jī)器人，其特征在于所述的機(jī)械手裝置包括自動充電機(jī)械手、交通管理機(jī)械手、道路維護(hù)機(jī)械手、緊急救護(hù)機(jī)械手、消防噴灑頭、備件交換機(jī)械手、傳感器標(biāo)定機(jī)械手、傳感器更換機(jī)械手、清潔工作機(jī)械手、配件更換機(jī)械手和其他零件維修機(jī)械手。
專利摘要本實(shí)用新型屬于隧道檢修技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及面向物聯(lián)網(wǎng)和3D GIS的公路隧道智能檢修機(jī)器人，包括核心控制系統(tǒng)、自動巡邏系統(tǒng)、自動檢修系統(tǒng)和機(jī)械手裝置；核心控制系統(tǒng)包括物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊、隧道三維地理信息管理、自動巡邏控制模塊和自動檢修控制模塊；所述自動巡邏系統(tǒng)包括隧道三維地理信息掃描裝置、現(xiàn)場人機(jī)聲光交互裝置；自動檢修系統(tǒng)包括目標(biāo)定位裝置、備件耗材箱。本實(shí)用新型可提高公路隧道的檢修效率、降低安全風(fēng)險(xiǎn)，并且可實(shí)時(shí)智能監(jiān)測與檢修，節(jié)約了人力資源。
文檔編號G05B19/418GK202583824SQ20122003582
公開日2012年12月5日 申請日期2012年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月6日
發(fā)明者李吉雄, 李關(guān)壽, 張立強(qiáng), 李川, 孔令云, 王志美, 周進(jìn)川, 陳天泉 申請人:重慶市鵬創(chuàng)道路材料有限公司