[发明专利]一种隧道衬砌检测攀爬机器人整面回形巡检方法

说明书

本发明属于隧道检测技术领域，公开了一种隧道衬砌检测攀爬机器人整面回形巡检方法，基于攀爬机器人实现，所述攀爬机器人上设置有激光雷达，加速度传感器，压力传感器，计时器和惯性传感器，包括以下步骤：获取攀爬机器人目前所处位置到隧道底部等空间的三维信息数据，通过计算处理获得当前空间的三维云图，建立空间坐标系，获取当前攀爬机器人在空间中的环境位置信息状态；控制攀爬机器人从起始点开始沿边界进行方形巡检；直至攀爬机器人即将回到起始位置，并距离起始位置一个检测宽度的距离时，控制攀爬机器人转向90°，以检测宽度为间隔，以回形路径进行检测。本发明检测覆盖率高，检测效率高，而且可以估计预期时间，提高工作效率。

技术领域

本发明属于隧道检测、机器人、传感器等技术领域，特别是涉及一种隧道衬砌检测攀爬机器人整面回形巡检方法。

背景技术

随着隧道里程数量的增加，其维护和检测所起到的作用也变得至关重要，现有的隧道内衬砌质量检测方法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，易出现人为错误，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。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。且无法估计预期检测时间，只有完成全部检测后才能确定时间，本方法初步确定轮廓后可以推测检测用时，提高检测效率。

发明内容

本发明的目的在于解决原有检测手段易出错误，检测效率低，无法预估检测时间等问题，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规划全面、高效的检测路径，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：一种隧道衬砌检测攀爬机器人整面回形巡检方法，基于攀爬机器人实现，所述攀爬机器人上设置有激光雷达，加速度传感器，压力传感器，计时器和惯性传感器，包括以下步骤：

S1、获取攀爬机器人目前所处位置到隧道底部等空间的三维信息数据，通过计算处理获得当前空间的三维云图，建立空间坐标系，获取当前攀爬机器人在空间中的环境位置信息状态；

S2、控制攀爬机器人从起始点开始沿边界进行方形巡检；

S3、直至攀爬机器人即将回到起始位置，并距离起始位置一个检测宽度的距离时，控制攀爬机器人转向90°，以检测宽度为间隔，以回形路径进行检测。

所述激光雷达安装在攀爬机器人底部，所述压力传感器安装在机器人的攀爬轮上，所述加速度传感器，惯性传感器和计时器安装在雷达内部。

所述激光雷达用于收集攀爬机器人目前所处位置到隧道底部空间的三维数据，通过计算处理获得当前空间的三维云图，建立空间坐标系，获取当前攀爬机器人在空间中的环境位置信息状态。

所述压力传感器和加速度传感器用于判断是否达到边界以及是否与边界碰撞，所述攀爬机器人根据三维云图中标记的当前位置，以及压力传感器和加速度传感器的探测信号，处理规划巡检路径。

所述计时器用于记录机器人巡检用时；所述巡检方法还包括以下步骤：

根据攀爬机器人向内侧径向移动的检测宽度，计算攀爬机器人的速度及转向速度，计算攀爬机器人完成全部巡检路径所需的时间。

完成全部巡检路径所需的时间t的计算公式如下：

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