[发明专利]一种基于双轨道定心检测的铁轨巡检机器人

权利要求书

1.一种基于双轨道定心检测的铁轨巡检机器人，其特征在于，包括：

轨面检测组件，其可转动连接机器人底盘，用于检测铁轨上表面的平顺性；

轨腰检测组件，其连接所述机器人底盘，用于检测轨腰形变；

所述轨腰检测组件包括：

第一齿轮；

第二齿轮，其与所述第一齿轮同轴设置；

第一夹臂，其可转动连接所述机器人底盘，且一端与所述第一齿轮啮合；

第一夹块，其连接所述第一夹臂的另一端，且与所述轨腰一侧过渡配合；

第二夹臂，其可转动连接所述机器人底盘，且一端与所述第二齿轮啮合；

第二夹块，其连接所述第二夹臂的另一端，且与所述轨腰另一侧过渡配合；

多个压力传感器，其阵列设置在所述第一夹块和第二夹块的一侧，以获得所述第一夹块和第二夹块的切向力；

其中，所述第一夹块和所述第二夹块趋近或退离能够带动所述第一齿轮和所述第二齿轮转动；

所述轨面检测组件包括：

第一驱动轮，其能够在一侧铁轨上表面转动行走；

第二驱动轮，其与所述第一驱动轮同轴设置，能够在另一侧铁轨上表面转动行走；

伸缩杆，其设置在所述第一驱动轮与所述第二驱动轮之间，且具有多个扭力传感器，以获取伸缩杆的斜距和方位坐标；

第一定位球，其设置在所述伸缩杆的一端，且可转动连接所述第一驱动轮；

第二定位球，其设置在所述伸缩杆的另一端，且可转动连接所述第二驱动轮；

其中，所述第一驱动轮和所述第二驱动轮转动，能够带动所述伸缩杆伸缩和/或扭转。

2.如权利要求1所述的基于双轨道定心检测的铁轨巡检机器人，其特征在于，所述平顺性的检测方法包括：

以伸缩杆静定心中点为原点，建立直角坐标系，并获取所述扭力传感器的坐标信息；

计算所述扭力传感器的量测偏差，并用所述量测偏差补正所述坐标信息；

分别计算所述第一驱动轮和所述第二驱动轮的轮心坐标，并绘制轮心轨迹曲线方程；

所述轮心轨迹曲线方程的拐点即为轨面的缺陷点。

3.如权利要求2所述的基于双轨道定心检测的铁轨巡检机器人，其特征在于，所述扭力传感器的量测偏差的公式为：

Z_i(t)＝H_i(t)x(t)+e_i(t)+v_i(t)

其中，Z_i表示第i个扭力传感器量测，t表示采样时刻，x(t)表示运动状态向量，x(t)＝A(t)x(t-1)+w(t)，H_i表示量测矩阵，A(t)表示状态矩阵，w(t)表示零均值，v(t)表示随机量测噪声，e_i表示系统误差，(x_s,y_s)表示扭力传感器的初始坐标，e_r表示测距误差，e_θ表示测角误差。

4.如权利要求3所述的基于双轨道定心检测的铁轨巡检机器人，其特征在于，所述轮心轨迹曲线方程为：

其中，X表示横轴值，Y表示纵轴值，(X₀,Y₀)表示轮心初始坐标，τ表示轴心瞬时速度，r₀驱动轮的半径，F_d表示伸缩杆端面压力，F表示驱动轮静压力，ε表示偏心率，α表示水平角，β表示竖直角，ΔL表示伸缩杆长度增量，l₁表示斜距，l₂表示偏心距γ表示偏位角。

5.如权利要求4所述的基于双轨道定心检测的铁轨巡检机器人，其特征在于，所述轨腰形变的检测方法包括：

获取所述压力传感器的切向力数据，计算所述轨腰的曲面半径；

通过双线性差值法生成曲面半径分布曲线；

采用差分法筛选形变位点。