[發明專利]一種基于雙軌道定心檢測的鐵軌巡檢機器人

有效

• 申請號: 202110439498.1
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113110469B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 鄧成呈;熊俊杰;吳海騰;黎勇躍
• 申請（專利權）人: 杭州申昊科技股份有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 杭州周林知識產權代理事務所(普通合伙) 33439
• 代理人: 閆家偉

1.一種基于雙軌道定心檢測的鐵軌巡檢機器人，其特征在于，包括：

軌面檢測組件，其可轉動連接機器人底盤，用于檢測鐵軌上表面的平順性；

軌腰檢測組件，其連接所述機器人底盤，用于檢測軌腰形變；

所述軌腰檢測組件包括：

第一齒輪；

第二齒輪，其與所述第一齒輪同軸設置；

第一夾臂，其可轉動連接所述機器人底盤，且一端與所述第一齒輪嚙合；

第一夾塊，其連接所述第一夾臂的另一端，且與所述軌腰一側過渡配合；

第二夾臂，其可轉動連接所述機器人底盤，且一端與所述第二齒輪嚙合；

第二夾塊，其連接所述第二夾臂的另一端，且與所述軌腰另一側過渡配合；

多個壓力傳感器，其陣列設置在所述第一夾塊和第二夾塊的一側，以獲得所述第一夾塊和第二夾塊的切向力；

其中，所述第一夾塊和所述第二夾塊趨近或退離能夠帶動所述第一齒輪和所述第二齒輪轉動；

所述軌面檢測組件包括：

第一驅動輪，其能夠在一側鐵軌上表面轉動行走；

第二驅動輪，其與所述第一驅動輪同軸設置，能夠在另一側鐵軌上表面轉動行走；

伸縮桿，其設置在所述第一驅動輪與所述第二驅動輪之間，且具有多個扭力傳感器，以獲取伸縮桿的斜距和方位坐標；

第一定位球，其設置在所述伸縮桿的一端，且可轉動連接所述第一驅動輪；

第二定位球，其設置在所述伸縮桿的另一端，且可轉動連接所述第二驅動輪；

其中，所述第一驅動輪和所述第二驅動輪轉動，能夠帶動所述伸縮桿伸縮和/或扭轉。

2.如權利要求1所述的基于雙軌道定心檢測的鐵軌巡檢機器人，其特征在于，所述平順性的檢測方法包括：

以伸縮桿靜定心中點為原點，建立直角坐標系，并獲取所述扭力傳感器的坐標信息；

計算所述扭力傳感器的量測偏差，并用所述量測偏差補正所述坐標信息；

分別計算所述第一驅動輪和所述第二驅動輪的輪心坐標，并繪制輪心軌跡曲線方程；

所述輪心軌跡曲線方程的拐點即為軌面的缺陷點。

3.如權利要求2所述的基于雙軌道定心檢測的鐵軌巡檢機器人，其特征在于，所述扭力傳感器的量測偏差的公式為：

Z_i(t)＝H_i(t)x(t)+e_i(t)+v_i(t)

其中，Z_i表示第i個扭力傳感器量測，t表示采樣時刻，x(t)表示運動狀態向量，x(t)＝A(t)x(t-1)+w(t)，H_i表示量測矩陣，A(t)表示狀態矩陣，w(t)表示零均值，v(t)表示隨機量測噪聲，e_i表示系統誤差，(x_s,y_s)表示扭力傳感器的初始坐標，e_r表示測距誤差，e_θ表示測角誤差。

4.如權利要求3所述的基于雙軌道定心檢測的鐵軌巡檢機器人，其特征在于，所述輪心軌跡曲線方程為：

其中，X表示橫軸值，Y表示縱軸值，(X₀,Y₀)表示輪心初始坐標，τ表示軸心瞬時速度，r₀驅動輪的半徑，F_d表示伸縮桿端面壓力，F表示驅動輪靜壓力，ε表示偏心率，α表示水平角，β表示豎直角，ΔL表示伸縮桿長度增量，l₁表示斜距，l₂表示偏心距γ表示偏位角。

5.如權利要求4所述的基于雙軌道定心檢測的鐵軌巡檢機器人，其特征在于，所述軌腰形變的檢測方法包括：

獲取所述壓力傳感器的切向力數據，計算所述軌腰的曲面半徑；

通過雙線性差值法生成曲面半徑分布曲線；

采用差分法篩選形變位點。