[发明专利]一种隧道内攀爬机器人巡检路径规划方法

说明书

本发明属于隧道检测技术领域，特别是涉及一种隧道内攀爬机器人巡检路径规划方法，包括以下步骤：S1、机器人巡检路径为从一侧拱顶与地面相接处竖直向上沿隧道拱截面行进；S2、机器人经过拱顶到达对侧拱底时，机器人转向并向隧道延伸方向行进一个检测宽度距离后，再次竖直向上沿隧道拱截面行进，经过拱顶回到起始侧拱底；S3、重复步骤S1和步骤S2，直至完成全部拱顶的检测。本发明具有路径覆盖科学合理，行进策略简单易行，巡检路径精度高等优点。

技术领域

本发明涉及隧道检测技术领域，特别是涉及一种隧道内攀爬机器人巡检路径规划方法。

背景技术

常规隧道内衬砌质量检测需要工作人员手持检测雷达等专业设备，配合专项检测车、脚手架等辅助设备共同操作，才能检测获得衬砌及衬砌背后的病害信息。该方法前期设备投入成本大，并且需要大量具有专业技能的工作人员配合工作，人为干扰因素大，检测精度的稳定性不佳。此外，检测设备推进速度缓慢，检测工序复杂，整体效率偏低，天窗期可检测范围较小，难以满足繁忙线路隧道的检测要求。目前的隧道衬砌病害检测存在诸多问题，属于行业技术痛点。

隧道内壁攀爬检测机器人提供了一种很好的解决方案，它依靠自身攀爬功能贴靠在隧道内壁，通过行走机构沿隧道内壁移动，利用装载的检测设备识别衬砌病害。隧道内壁呈延伸的圆柱状，如果采用随机的机器人巡检路径，必然会出现检测盲区，同时容易发生机器人在同一地点重复往返检测的情况，难以保障检测工作的正常进行。

平面巡检采用的弓字形路径同样能够适应隧道拱顶表面的遍历巡检，不同之处在于隧道拱顶并非平面，而是具有明显弯曲的弧面，对于路径精度的要求也更加严格，需要增加路径校准环节。因此，需要提供一种隧道内攀爬机器人巡检路径规划方法，既保证检测范围覆盖全部待检区域，又要避免重复检测，提高检测效率。

发明内容

本发明的目的在于实现攀爬机器人在隧道内紧贴内壁开展衬砌病害检测工作时，能够遵循全面、高效的检测路径，通过环境条件判断机器人的前进方向，并对路径进行校准，提供一种有序行进、全面覆盖、有效避障的攀爬机器人巡检路径规划方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种隧道内攀爬机器人巡检路径规划方法，包括以下步骤：

S1、机器人巡检路径为从一侧拱顶与地面相接处竖直向上沿隧道拱截面行进；

S2、机器人经过拱顶到达对侧拱底时，机器人转向并向隧道延伸方向行进一个检测宽度距离后，再次竖直向上沿隧道拱截面行进，经过拱顶回到起始侧拱底；

S3、重复步骤S1和步骤S2，直至完成全部拱顶的检测。

所述步骤S2中，机器人通过碰触传感器判断是否到达对侧拱底；碰触传感器包括半球形碰撞头、压力传感器与弹簧，所述半球形碰撞头通过弹簧设置在机器人上，所述压力传感器设置在半球形碰撞头与机器人之间，所述碰触传感器分布在机器人周围。

所述半球形碰撞头通过多个弹簧设置在机器人上，所述压力传感器位于多个弹簧之间。

所述步骤S1和步骤S2中，机器人通过固定在机器人上的重力方向传感器进行路线校准，所述重力方向传感器包括球形外壳、标记传感器与重力球，重力球自由设置在球形外壳内，所述球形外壳内表面上与机器人纵向剖面平行的过球心截面上设置有标记传感器，所述机器人通过标记传感器上是否有重力球来判断机器人路径是否准确。

所述标记传感器为压力传感器。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明提供了一种隧道内攀爬机器人巡检路径规划方法，具有路径覆盖科学合理，行进策略简单易行，巡检路径精度高等优点。

附图说明

图1为本发明提供的一种隧道内攀爬机器人巡检路径规划方法的流程图；

图2为隧道拱顶与地板3D模型；