CN112659146B - 一种视觉巡检机器人***及高速公路视觉巡检方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种视觉巡检机器人***及高速公路视觉巡检方法。所述视觉巡检机器人***包括：巡检轨道；机器人本体，其以可拆卸方式设置在所述巡检轨道上，机器人本体能够沿巡检轨道运动；环境监测装置，其设置在机器人本体上，用于检测周围环境；图像拍摄装置，其设置在机器人本体上，用于拍摄道路图像；总控制器，其分别与机器人本体、环境监测装置、图像拍摄装置连接；电源，其分别与环境监测装置、图像拍摄装置以及总控制器连接，用于为环境监测装置、图像拍摄装置以及总控制器中的一个或多个供电；充电设备，其与电源连接，用于为电源充电。本申请利用巡检轨道实现机器人本体的自主导航，环境适应性强，稳定可靠。

Description

一种视觉巡检机器人***及高速公路视觉巡检方法

技术领域

本申请涉及巡检机器人技术领域，特别是涉及一种视觉巡检机器人***以及高速公路视觉巡检方法。

背景技术

目前，成熟的巡检机器人主要以AGV （Automated Guided Vehicle）小车为主。AGV多以电磁或光学作为引导，这便对其工作环境提出了较高的要求，如无电磁干扰，光照剧烈变化等等。同时相关传感器的成本较高。这类AGV的另一类解决方案则是以SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）技术为核心，该技术同样对环境要求较高，且鲁棒性较差，激光雷达等传感器同样价格较高。

传统的巡检机器人解决方案存在对环境要求较高，传感器昂贵，操作难度大等缺陷。因此诞生了基于轨道的巡检机器人，但这类机器人目前多用于室内，作为工厂监测的辅助设备进行使用。本发明扩展了这类机器人的应用场景，以轨道的形式设立在道路旁，可实现室外的巡检任务。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的在于提供一种视觉巡检机器人***来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本申请提供一种视觉巡检机器人***，所述视觉巡检机器人***包括：

巡检轨道；

机器人本体，所述机器人本体以可拆卸方式设置在所述巡检轨道上，所述机器人本体能够沿所述巡检轨道运动；

环境监测装置，所述环境监测装置设置在所述机器人本体上，用于检测周围环境；

图像拍摄装置，所述图像拍摄装置设置在所述机器人本体上，用于拍摄图像；

总控制器，所述总控制器分别与上位机、所述机器人本体、环境监测装置、图像拍摄装置连接；

电源，所述电源分别与所述机器人本体、环境监测装置、图像拍摄装置以及总控制器连接，用于为所述机器人本体、环境监测装置、图像拍摄装置以及总控制器中的一个或多个供电；

充电设备，所述充电设备与所述电源连接，用于为所述电源充电。

可选地，所述机器人本体包括第一车架半体、第二车架半体、车架连接装置、驱动装置以及驱动轮；其中，

所述第一车架半体设置在巡检轨道一侧，所述第二车架半体设置在巡检轨道另一侧；

所述车架连接装置用于连接所述第一车架半体以及第二车架半体；

所述驱动装置设置在所述第一车架本体和/或第二车架半体上；

所述驱动轮与所述驱动装置连接；其中，

在所述机器人本体使用状态下，所述驱动装置驱动位于所述巡检轨道表面上的所述驱动轮转动，以使所述机器人本体在所述巡检轨道上运动。

可选地，所述驱动装置的数量为两个，一个所述驱动装置设置在所述第一车架半体上，另一个所述驱动装置设置在所述第二车架半体上；

所述驱动轮的数量为两个，一个所述驱动轮与设置在所述第一车架半体上的驱动装置连接，另一个驱动轮与设置在第二车架半体上的驱动装置连接。

可选地，每个所述驱动装置包括驱动电机以及同步带传动机构，所述同步带传动机构的输入端与所述驱动电机的输出端连接，所述同步带传动机构的输出端与所述驱动轮连接；驱动电机与总控制器连接，用于受总控制器控制。

可选地，所述机器人本体进一步包括第一侧向导向轮组件以及第二侧向导向轮组件，所述第一侧向导向轮组件设置在所述第一车架半体上；

所述第二侧向导向轮组件设置在所述第二车架半体上；

所述第一侧向导向轮组件以及所述第二侧向导向轮组件均包括至少一个侧向导向轮；其中，

在所述机器人本体使用状态下，各个所述侧向导向轮与所述巡检轨道的侧面贴合。

可选地，所述第一侧向导向轮组件进一步包括第一螺栓，所述第一螺栓的数量与第一侧向导向轮组件中的侧向导向轮的数量相同，一个所述第一螺栓通过弹簧与一个侧向导向轮连接，每个第一螺栓均与所述第一车架半体连接；

所述第二侧向导向轮组件进一步包括第二螺栓，所述第二螺栓的数量与第二侧向导向轮组件中的侧向导向轮的数量相同，一个所述第二螺栓通过弹簧与一个第二侧向导向轮组件中的侧向导向轮连接，每个第二螺栓均与所述第二车架半体连接。

可选地，所述机器人本体进一步包括第一压紧机构、第二压紧机构、第一下侧导向轮、第二下侧导向轮；

所述第一车架半体上设置有第一车架半体第一条形槽、第一车架半体第二条形槽、第一车架半体连接槽，所述第一车架半体第一条形槽通过所述第一车架半体连接槽与所述第一车架半体第二条形槽连接，所述第一车架半体第一条形槽、第一车架半体第二条形槽、第一车架半体连接槽组成一个第一容纳槽；

所述第二车架半体上设置有第二车架半体第一条形槽、第二车架半体第二条形槽、第二车架半体连接槽，所述第二车架半体条形槽通过所述第二车架半体连接槽与所述第二车架半体第二条形槽连接，所述第二车架半体第一条形槽、第二车架半体第二条形槽、第二车架半体连接槽组成一个第二容纳槽；

所述第一压紧机构包括一个第一压紧机构运动端以及一个第一压紧机构连接端，所述第一压紧机构运动端设置在所述第一容纳槽内，所述第一压紧机构连接端与所述第一下侧导向轮连接；

所述第二压紧机构包括一个第二压紧机构运动端以及一个第二压紧机构连接端，所述第二压紧机构运动端设置在所述第二容纳槽内，所述第二压紧机构连接端与所述第二下侧导向轮连接；

其中，

所述第一压紧机构运动端能够在所述第一容纳槽内运动，从而位于所述第一车架半体第一条形槽或位于所述第一车架半体第二条形槽内，在所述机器人本体使用状态下，所述第一压紧机构运动端位于所述第一车架半体第一条形槽内时，所述第一压紧机构连接端为所述第一下侧导向轮提供使第一下侧导向轮压紧所述第一车架半体的力；

所述第二压紧机构运动端能够在所述第二容纳槽内运动，从而位于所述第二车架半体第一条形槽或位于所述第二车架半体第二条形槽内，在所述机器人本体使用状态下，所述第二压紧机构运动端位于所述第二车架半体第一条形槽内时，所述第二压紧机构连接端为所述第二下侧导向轮提供使第二下侧导向轮压紧所述第二车架半体的力。

可选地，所述充电设备包括太阳能充电装置、无线充电装置、切割磁感线充电装置以及风力发电装置中的一个或者多个。

可选地，所述太阳能充电装置包括多个太阳能充电板以及与所述太阳能充电板连接的储电装置，所述储电装置分别与所述环境监测装置、图像拍摄装置以及总控制连接，用于为所述环境监测装置、图像拍摄装置以及总控制中的一个或多个供电；

所述无线充电装置包括无线充电发射模块、第一定位模块、无线充电接收模块以及第二定位模块，所述无线充电发射模块以及第一定位模块设置在所述巡检轨道上；所述无线充电接收模块、第二定位模块设置在所述机器人本体上，所述第一定位模块与所述第二定位模块配合，以使所述无线充电接收模块与所述无线充电发射模块对接，所述无线充电接收模块与所述无线充电发射模块配合使用，以进行充电。

可选地，所述视觉巡检机器人***进一步包括：

定位装置，所述定位装置的数量为多个，各个定位装置首尾相连，其中位于一端的定位装置与所述机器人本体的尾部连接；

相互连接的定位装置通过电磁连接器连接，与所述机器人本体连接的定位装置通过电磁连接器连接；其中，

每个电磁连接器与所述总控制器连接；

所述电磁连接器在所述总控制器的控制下具有电磁连接状态以及电磁断电状态，在所述电磁连接状态，所述定位装置与与其连接的定位装置通过所述电磁连接器连接，在所述电磁断电状态，所述定位装置与与其连接的定位装置断开连接。

可选地，每个所述定位装置包括：

定位装置本体；

滑轮，所述滑轮设置在所述定位装置本体上，所述滑轮与所述巡检轨道接触；

定位驱动装置，所述定位驱动装置与所述滑轮连接，用于驱动所述滑轮在所述巡检轨道上运动；

摄像装置，所述摄像装置安装在所述定位装置本体上；

显示装置，所述显示装置设置在所述定位装置本体上；

定位装置总控制器，所述定位装置总控制器分别与所述显示装置、摄像装置、定位驱动装置以及上位机连接，用于接收上位机的控制信号以分别控制所述显示装置、摄像装置、定位驱动装置中的一个或多个工作。

本申请还提供了一种高速公路视觉巡检方法，所述高速公路视觉巡检方法包括：

将如上所述视觉巡检机器人***中的机器人本体安装在巡检轨道上；

控制所述机器人本体在所述巡检轨道上运动；

通过图像拍摄装置对高速公路路面进行拍摄并将拍摄信息传递给所述总控制器；

总控制器根据所述拍摄图像进行分析，以获取高速公路路面情况，当所述总控制器判断所述高速公路路面具有异物时发送位置信号给与所述机器人本体无线连接的上位机。

可选地，所述巡检轨道上每隔预设距离上设置有无线充电发射模块以及第一定位模块；所述高速公路视觉巡检方法进一步包括：

上位机获取机器人本体的电源电量信息；

当电源电量信息低于预设值时，获取离所述机器人本体最近的第一定位模块的位置信息；

控制所述机器人本体靠近第一定位模块并进行充电。

可选地，当所述总控制器判断所述高速公路路面具有异物时发送位置信号给与所述机器人本体无线连接的上位机后，所述高速公路视觉巡检方法进一步包括：

上位机控制一个所述电磁连接器进入电磁断电状态，以使一个定位装置断开连接，以使所述定位装置不跟随所述机器人本体运动并停留在断开连接时所在位置的附近。

可选地，在机器人本体控制一个所述电磁连接器进入电磁断电状态，以使一个定位装置断开连接，以使所述定位装置不跟随所述机器人本体运动并停留在断开连接时所在位置的附近之后，所述高速公路视觉巡检方法进一步包括：

上位机向位于具有异物的高速公路路面附近的所述定位装置的定位装置总控制器发送信号，以使所述定位装置的显示装置、摄像装置、定位驱动装置中的一个或多个工作。

本申请的视觉巡检机器人***具有如下优点：

1、利用巡检轨道实现机器人本体的自主导航，环境适应性强，稳定可靠。整体车架采用分体式设计，可以随时在导轨任一位置安装、拆卸，提高了维护作业的方便性。

2、具有自主任务功能：沿轨巡航，实时监查异常情况，车载图像模块可监视道路情况并作一定的智能分析最终上传至云端服务器。

3、设计简化的机器人平台操作控制***，可远程控制，便于操作使用。

4、设计多种充电方式：（1）无线充电方式，可以在轨道上任意部位安装充电节点，实现100w无线充电。（2）太阳能充电方式，在晴天时可以随时充电，增加AGV续航（3）外置接口充电，可手动进行充电，充电速度快（4）磁感应切割充电方式能够保证在机器人本体运动时实时为机器人充电（5）风力发电模式可以使得机器人本体运动以及有风的情况下均可以进行充电。

附图说明

图1是根据本申请一实施例的视觉巡检机器人***的结构示意图；

图2是图1所示的视觉巡检机器人***的另一结构示意图；

图3是图1所示的视觉巡检机器人***的另一结构示意图；

图4是图1所示的视觉巡检机器人***的另一结构示意图。

附图标记：1-巡检轨道；2-机器人本体； 3-图像拍摄装置；21-第一车架半体；22-第二车架半体；23-车架连接装置；24-驱动装置；25-驱动轮；241-驱动电机；242-同步带传动机构； 26-第一侧向导向轮组件；27-第二侧向导向轮组件；4-侧向导向轮；28-第一压紧机构；29-第二压紧机构；30-第一下侧导向轮；31-第二下侧导向轮；211-第一车架半体第一条形槽；212-第一车架半体第二条形槽；213-第一车架半体连接槽；281-第一压紧机构运动端；291-第二压紧机构运动端；5-太阳能充电装置；6-控制箱；282-方形连杆、283-长螺栓；284-支撑座；285-压紧轮连接轴；7-定位装置。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

图1是根据本申请一实施例的视觉巡检机器人***的结构示意图。图2是图1所示的视觉巡检机器人***的另一结构示意图。图3是图1所示的视觉巡检机器人***的另一结构示意图。图4是图1所示的视觉巡检机器人***的另一结构示意图。

如图1至图4所示的视觉巡检机器人***包括巡检轨道1、机器人本体2、环境监测装置、图像拍摄装置3、总控制器、电源以及充电设备，其中，

机器人本体2以可拆卸方式设置在巡检轨道1上，机器人本体2能够沿巡检轨道1运动；

环境监测装置设置在机器人本体上，用于检测周围环境；

图像拍摄装置3设置在机器人本体2上，用于拍摄图像；

总控制器分别与上位机、机器人本体、环境监测装置、图像拍摄装置连接；

电源分别与机器人本体2、环境监测装置、图像拍摄装置以及总控制器连接，用于为机器人本体2、环境监测装置、图像拍摄装置以及总控制器中的一个或多个供电；

充电设备与所述电源连接，用于为电源充电。

本申请的视觉巡检机器人***具有如下优点：

1、利用巡检轨道实现机器人本体的自主导航，环境适应性强，稳定可靠。整体车架采用分体式设计，可以随时在导轨任一位置安装、拆卸，提高了维护作业的方便性。

2、具有自主任务功能：沿轨巡航，实时监查异常情况，车载图像模块可监视道路情况并作一定的智能分析最终上传至云端服务器。

3、设计简化的机器人平台操作控制***，可远程控制，便于操作使用。

4、设计多种充电方式：（1）无线充电方式，可以在轨道上任意部位安装充电节点，实现100w无线充电。（2）太阳能充电方式，在晴天时可以随时充电，增加AGV续航（3）外置接口充电，可手动进行充电，充电速度快（4）磁感应切割充电方式能够保证在机器人本体运动时实时为机器人充电（5）风力发电模式可以使得机器人本体运动以及有风的情况下均可以进行充电。

在本实施例中，机器人本体2包括第一车架半体21、第二车架半体22、车架连接装置23、驱动装置24以及驱动轮25；其中，

第一车架半体21设置在巡检轨道1一侧，第二车架半体22设置在巡检轨道1另一侧；

车架连接装置23用于连接第一车架半体21以及第二车架半体22；

驱动装置24设置在第一车架本体21和/或第二车架半体22上；

驱动轮25与驱动装置24连接；其中，

在机器人本体使用状态下，即机器人本体在巡检轨道上且需要运动工作时，驱动装置驱动位于巡检轨道表面上的驱动轮转动，以使机器人本体在巡检轨道上运动。

在本实施例中，驱动装置的数量为两个，一个驱动装置24设置在第一车架半体21上，另一个驱动装置24设置在第二车架半体22上；

驱动轮25的数量为两个，一个驱动轮25与设置在第一车架半体上的驱动装置连接，另一个驱动轮25与设置在第二车架半体上的驱动装置连接。

在本实施例中，机器人本体采用铝型材制成。

在本实施例中，机器人本体采用左右非完全对称式设计，即第一车架半体21以及第二车架半体22，左右结构分别用螺栓及螺丝与车架连接装置23进行联接，两层上板设有两条燕尾槽导轨，可以进行相对滑动，在不需要滑动时，可以用凸台上的卡紧装置锁紧两层上板，在需要拆卸时可取下卡紧装置，滑动燕尾槽导轨使得第一车架半体21与第二车架半体22分离。

参见图1至图4，在本实施例中，每个驱动装置包括驱动电机241以及同步带传动机构242，同步带传动机构242的输入端与驱动电机的输出端连接，同步带传动机构242的输出端与驱动轮连接。

具体地，参见图1至图4，机器人本体的左右两侧各有一个驱动电机241，在本实施例中，驱动电机241为直流无刷电机，在本实施例中，同步带传动机构242包括小带轮、同步带，具体地，驱动电机241与一个小带轮直连，通过上下连接的同步带将动力传输至下方轴，之后又通过左右两侧的同步带最终将动力传输至两侧驱动轮上。单侧有三对同步带，一对小带轮，两对大小带轮，构成了同步带传动机构242。

参见图1至图4，在本实施例中，机器人本体进一步包括第一侧向导向轮组件26以及第二侧向导向轮组件27，第一侧向导向轮组件26设置在第一车架半体21上；第二侧向导向轮组件27设置在第二车架半体22上；第一侧向导向轮组件26以及第二侧向导向轮组件27均包括至少一个侧向导向轮4；其中，在机器人本体使用状态下，各个侧向导向轮4与巡检轨道1的侧面贴合。

参见图1，在本市实施例中，第一侧向导向轮组件进一步包括第一螺栓，第一螺栓的数量与第一侧向导向轮组件中的侧向导向轮的数量相同，一个第一螺栓通过弹簧与一个侧向导向轮连接，每个第一螺栓均与第一车架半体21连接；第二侧向导向轮组件进一步包括第二螺栓，第二螺栓的数量与第二侧向导向轮组件中的侧向导向轮的数量相同，一个第二螺栓通过弹簧与一个第二侧向导向轮组件中的侧向导向轮连接，每个第二螺栓均与第二车架半体22连接。

在本实施例中，巡检轨道为H型钢导轨，具体地，在本实施例中，机器人本体在导轨上运行时，需要随时调整自己的姿态以适应巡检轨道，从而实现沿H型钢导轨的导航方式。如图1、图4所示，第一侧向导向轮组件26以及第二侧向导向轮组件27分别在巡检轨道两侧设置，即第一侧向导向轮组件26在巡检轨道的左侧设置，第二侧向导向轮组件27在巡检轨道的右侧设置，且第一侧向导向轮组件26沿巡检轨道的轴向方向设置有两个且上下方向上设置有两个，第二侧向导向轮组件27沿巡检轨道的轴向方向设置有两个且上下方向设置有两个，第一侧向导向轮组件26与第二侧向导向轮组件27加起来共8组；在本实施例中，每个第一侧向导向轮组件26与第二侧向导向轮组件27都只具有一个侧向导向轮4以及一个第一长螺栓或第二长螺栓，每个侧向导向轮4使用长螺栓与机器人本体连接，并辅以弹簧保证侧向导轮与巡检轨道的柔性接触。

参见图1至图4，在本实施例中，机器人本体进一步包括第一压紧机构28、第二压紧机构29、第一下侧导向轮30、第二下侧导向轮31；

第一车架半体21上设置有第一车架半体第一条形槽211、第一车架半体第二条形槽212、第一车架半体连接槽213，第一车架半体第一条形槽211通过第一车架半体连接槽213与第一车架半体第二条形槽212连接，第一车架半体第一条形槽211、第一车架半体第二条形槽212、第一车架半体连接槽213组成一个第一容纳槽；

第二车架半体上设置有第二车架半体第一条形槽、第二车架半体第二条形槽、第二车架半体连接槽，第二车架半体条形槽通过第二车架半体连接槽与第二车架半体第二条形槽连接，第二车架半体第一条形槽、第二车架半体第二条形槽、第二车架半体连接槽组成一个第二容纳槽；

第一压紧机构28包括一个第一压紧机构运动端281以及一个第一压紧机构连接端，第一压紧机构运动端281设置在第一容纳槽内，第一压紧机构连接端与第一下侧导向轮30连接；

在本实施例中，第一压紧机构包括连杆282、第一压紧机构运动端281、支撑架284、长螺栓283以及压紧轮连接轴285。

参见图3，在本实施例中，连杆282和第一压紧机构运动端281（在本实施例中，该第一压紧机构运动端281为另一连杆）通过螺栓连接；连杆282和支撑架284连接，支撑架284和铝型材第一车架半体连接；长螺栓283和压紧轮连接轴285、连杆282连接；压紧轮连接轴285和支撑架284连接；第一下侧导向轮30与压紧轮连接轴285通过孔轴配合连接。

在使用时，该机构可类似看作一个杠杆，通过手动或自动控制第一压紧机构运动端281的高低，可以改变第一下侧导向轮30的高低，例如将第一压紧机构运动端281向上提，第一下侧导向轮30会向下运动与导轨脱离接触，使得车体的拆卸更为方便可行，将第一压紧机构运动端281向下压，第一下侧导向轮30可贴住导轨面并施加一定的压力，此时可保证车辆运行时的纵向稳定性。从侧面来看，第一压紧机构运动端281可切换至第一容纳槽中的不同高度的第一车架半体第一条形槽或第一车架半体第二条形槽，使得该压紧机构既保障了拆卸的方便性也保障了车辆运行的纵向稳定性。

第二压紧机构29包括一个第二压紧机构运动端291以及一个第二压紧机构连接端，第二压紧机构运动端291设置在第二容纳槽内，第二压紧机构连接端与第二下侧导向轮31连接；在本实施例中，第二压紧机构的结构大体与第一压紧机构相同。其中，

第一压紧机构运动端能够在第一容纳槽内运动，从而位于第一车架半体第一条形槽或位于第一车架半体第二条形槽内，在机器人本体使用状态下，第一压紧机构运动端位于第一车架半体第一条形槽内时，第一压紧机构连接端为第一下侧导向轮提供使第一下侧导向轮压紧第一车架半体的力；

第二压紧机构运动端能够在第二容纳槽内运动，从而位于第二车架半体第一条形槽或位于第二车架半体第二条形槽内，在机器人本体使用状态下，第二压紧机构运动端位于第二车架半体第一条形槽内时，第二压紧机构连接端为第二下侧导向轮提供使第二下侧导向轮压紧第二车架半体的力。

具体地，为防止机器人本体加减速或路面不平引起的上下跳动，需要加装纵向稳固装置。该装置如图1、图2所示，在本实施例中，压紧装置4与铝型材车架1连接，第一压紧机构运动端281以及第二压紧机构运动端291有两种状态，预紧力状态时，第一压紧机构运动端281放入第一车架半体第一条形槽中（或第二压紧机构运动端放入第二车架半体第一条形槽中），此时第一下侧导向轮（或第二下侧导向轮）与H型钢导轨下壁贴合并施加一定的预紧力，保持车身纵向稳定；第一压紧机构运动端281放入第一车架半体第二条形槽中（或第二压紧机构运动端放入第二车架半体第二条形槽中），第一下侧导向轮（或第二下侧导向轮）与巡检轨道下壁脱离，与上板的燕尾槽导轨1配合，可完成机器人本体在轨道上的拆卸与安装。

在本实施例中，充电设备包括太阳能充电装置5、无线充电装置、切割磁感线充电装置以及风力发电装置中的一个或者多个。

在本实施例中，机器人本体进一步包括控制箱以及GPS定位装置，控制箱设置在车架连接装置上；

GPS定位装置设置在控制箱内；

环境监测装置包括空气质量传感器、温湿度传感器；

空气质量传感器、温湿度传感器设置在所述控制箱内；

图像拍摄装置设置在所述控制箱外壳上。

在本实施例中，图像拍摄装置获取的为视频流（由连续图像帧组成视频）、帧率在20fps左右。图像帧带时间和位置水印（位置为GPS经纬度信息）。

在本实施例中，太阳能充电装置包括多个太阳能充电板以及与太阳能充电板连接的储电装置，所述储电装置分别与所述环境监测装置、图像拍摄装置以及总控制连接，用于为所述环境监测装置、图像拍摄装置以及总控制中的一个或多个供电；

所述无线充电装置包括无线充电发射模块、第一定位模块、无线充电接收模块以及第二定位模块，所述无线充电发射模块以及第一定位模块设置在所述巡检轨道上；所述无线充电接收模块、第二定位模块设置在所述机器人本体上，所述第一定位模块与所述第二定位模块配合，以使所述无线充电接收模块与所述无线充电发射模块对接，所述无线充电接收模块与所述无线充电发射模块配合使用，以进行充电。

在本实施例中，机器人本体设计了多种充电方式，如图1、图2、图4所示，机器人本体上搭载了太阳能充电装置5，可在运行时充电。

在控制箱上也预留了充电接口可实现手动/自主有线充电，另外，在巡检轨道上方贴有无线充电发射模块以及定位模块，对应的机器人本体上搭载无线充电接收模块以及定位模块，工作时，车辆可根据GPS信息大致判断与充电处的距离，接近充电处时，利用RFID技术较精确的使收发器进行对接，最终实现AGV到达指定位置进行自主充电。

在本实施例中，图像拍摄装置包括摄像头以及摄像头处理模块，其中，摄像头处理模块以NVIDIA Jetson nano作为主要处理器（封装在控制箱5内），采用YOLOv3模型，外接摄像头，可实现对路面、车辆情况的实时监控。

在本实施例中，视觉巡检机器人***进一步包括GPS定位***。

在本实施例中，视觉巡检机器人***进一步包括远程通信模块，远程通信模块与总控制器连接，环境监测装置与图像拍摄装置将获取的信息传递给总控制器，总控制器通过远程通信模块传递给终端，从而使得使用者也可远程查看车辆情况，设置巡检机器人位置速度，设置当前主要任务等。

在本实施例中，机器人本体为用户信息输入输出提供了接口，控制箱外接显示面板可查看电池电量、车辆运行情况以及其他传感器信息，启停按钮可给机器人本体上电并初始化或者关闭机器人本体。

在本实施例中，机器人本体进一步包括定位装置7，定位装置7的数量为多个，各个定位装置首尾相连，其中位于一端的定位装置与机器人本体的尾部连接；相互连接的定位装置通过电磁连接器连接，与机器人本体连接的定位装置通过电磁连接器连接；其中，每个电磁连接器与总控制器连接；电磁连接器在总控制器的控制下具有电磁连接状态以及电磁断电状态，在电磁连接状态，定位装置与与其连接的定位装置通过电磁连接器连接，在电磁断电状态，定位装置与与其连接的定位装置断开连接。

采用这种方式，如果需要进行标记，机器人本体在记录到异常情况后，控制电磁连接器以将定位装置设置在原地，机器人本体可以继续行驶，使用者需要寻找异常情况发生地时，直接找定位装置即可。

在本实施例中，每个定位装置包括定位装置本体、滑轮以及定位驱动装置，

滑轮设置在定位装置本体上，滑轮与巡检轨道接触；定位驱动装置与所述滑轮连接，用于驱动滑轮在巡检轨道上运动。

采用这种结构，当使用者处理完异常情况或者不需要定位装置位于原地时，可以通过定位装置上的驱动装置驱动滑轮运动，从而使驱动装置沿着巡检轨道运动。

在本实施例中，每个定位装置进一步包括摄像装置，摄像装置安装在定位装置本体上。

采用这种结构，摄像装置可以实时拍摄路面情况，以便使用者查询。

在本实施例中，每个定位装置进一步包括显示装置以及定位装置总控制器，显示装置设置在定位装置本体上；定位装置总制器分别与显示装置、摄像装置、定位驱动装置以及上位机连接，用于接收上位机的控制信号以分别控制显示装置、摄像装置、定位驱动装置中的一个或多个工作。

采用这种方式，显示装置可以进行报警显示，例如，显示装置是一块LED屏，可以显示某一特定颜色或者某些特定语句，使得来往的车辆可以得到警示。

在本实施例中，本申请的机器人本体、环境监测装置、图像拍摄装置、总控制器、电源、充电设备、电磁释放装置、定位装置均与上位机通讯。

本申请还提供了一种高速公路视觉巡检方法，所述高速公路视觉巡检方法包括：

将如上所述视觉巡检机器人***中的机器人本体安装在巡检轨道上；

控制机器人本体在巡检轨道上运动；

通过图像拍摄装置对高速公路路面进行拍摄并将拍摄信息传递给所述总控制器；

总控制器根据所述拍摄图像进行分析，以获取高速公路路面情况，当所述总控制器判断所述高速公路路面具有异物时发送位置信号给与所述机器人本体无线连接的上位机。

采用这种方式，可以进行路面监控，以发现路面上的特殊情况，例如，路面破裂，车辆碰撞等情况。

在本实施例中，上位机里设置有远程终端客户端（个人或企业PC）上；云端服务器采用商业服务器（阿里云、腾讯云等等）可理解为上位机和下位机的中继，用于监控信息和控制信息的传输；举例来说，监控信息是自下而上的，机器人本体的摄像头通过车载路由器将视频信号传输给服务器端，上位机再从服务器端拉流，就可以实现终端的视频显示；控制指令的话则是从上至下端的，上位机端通过发送控制指令，服务器接收然后再转交给总控制器或定位装置总控制器，总控制器或定位装置总控制器再进行控制。

在本实施例中，总控制器根据拍摄图像进行分析具体为：

检测参数是否异常即检测高速公路路面目标特征是否超过阈值

例如YOLO v4目标检测模型认为是路面裂缝的概率超过90%就可算作异常。

在本实施例中，当总控制器判断高速公路路面具有异物时发送位置信号给与机器人本体无线连接的上位机后，高速公路视觉巡检方法进一步包括：

上位机控制一个所述电磁连接器进入电磁断电状态，以使一个定位装置断开连接，以使所述定位装置不跟随所述机器人本体运动并停留在断开连接时所在位置的附近。

具体地，上位机控制总控制器，总控制器控制电磁连接器工作。

采用这种方式，机器人本体可以继续进行巡检，将定位装置留在附近，以方便使用者监控以及寻找，尤其在定位信号较弱，定位偏差较大的情况下，使用者可以通过寻找定位装置的方式寻找异物的位置。

可以理解的是，上位机在控制定位装置断开与其他定位装置的连接时，通常控制离机器人本体最远的一个定位装置。

在一个备选实施例中，当定位装置被电磁释放装置释放时，上位机控制定位装置向远离机器人本体的方向行走预设距离。

举例来说，假设机器人本体发现高速公路上撞车了，因此，在撞车的附近留下定位装置，此时，定位装置位于撞车附近，通过上位机让定位装置向远离机器人本体的方向运动预设距离，例如，运动100米，这样，来往的车辆会看见定位装置，从而知道前面有事故。

在本实施例中，定位装置上设置有显示装置，来往的车辆可以通过观察显示装置的颜色或者显示装置上的文字获取到信息，从而注意前方事故。

在本实施例中，在机器人本体控制电磁释放装置中的一个电磁释放连接器与与其连接的定位装置断开连接，以使定位装置位于具有异物的高速公路路面附近之后，高速公路视觉巡检方法进一步包括：

上位机向位于具有异物的高速公路路面附近的所述定位装置的定位装置总控制器发送信号，以使所述定位装置的显示装置、摄像装置、定位驱动装置中的一个或多个工作。

采用这种方式，定位装置可以进行摄像行为、行走行为以及显示行为。

在本实施例中，巡检轨道上每隔预设距离上设置有无线充电发射模块以及第一定位模块；高速公路视觉巡检方法进一步包括：

上位机获取机器人本体的电源电量信息；

当电源电量信息低于预设值时，获取离所述机器人本体最近的第一定位模块的位置信息；

控制机器人本体靠近第一定位模块并进行充电。

采用这种方式，可以使得机器人本体进行自主充电。

本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其实并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种视觉巡检机器人***，其特征在于，所述视觉巡检机器人***包括：

巡检轨道（1）；

机器人本体（2），所述机器人本体（2）以可拆卸方式设置在所述巡检轨道（1）上，所述机器人本体（2）能够沿所述巡检轨道（1）运动；

环境监测装置，所述环境监测装置设置在所述机器人本体上，用于检测周围环境；

图像拍摄装置（3），所述图像拍摄装置（3）设置在所述机器人本体（2）上，用于拍摄图像；

总控制器，所述总控制器分别与上位机、所述机器人本体、环境监测装置、图像拍摄装置连接；

电源，所述电源分别与所述机器人本体（2）、环境监测装置、图像拍摄装置以及总控制器连接，用于为所述机器人本体（2）、环境监测装置、图像拍摄装置以及总控制器中的一个或多个供电；

充电设备，所述充电设备与所述电源连接，用于为所述电源充电；其中，

所述视觉巡检机器人***进一步包括：

定位装置（7），所述定位装置（7）的数量为多个，各个定位装置首尾相连，其中位于一端的定位装置与所述机器人本体的尾部连接；

相互连接的定位装置通过电磁连接器连接，与所述机器人本体连接的定位装置通过电磁连接器连接；其中，

每个电磁连接器与所述总控制器连接；

所述电磁连接器在所述总控制器的控制下具有电磁连接状态以及电磁断电状态，在所述电磁连接状态，所述定位装置与与其连接的定位装置通过所述电磁连接器连接，在所述电磁断电状态，所述定位装置与与其连接的定位装置断开连接。

2.如权利要求1所述的视觉巡检机器人***，其特征在于，所述机器人本体（2）包括第一车架半体（21）、第二车架半体（22）、车架连接装置（23）、驱动装置（24）以及驱动轮（25）；其中，

所述第一车架半体（21）设置在巡检轨道（1）一侧，所述第二车架半体（22）设置在巡检轨道（1）另一侧；

所述车架连接装置（23）用于连接所述第一车架半体（21）以及第二车架半体（22）；

所述驱动装置（24）设置在所述第一车架半 体（21）和第二车架半体（22）上；

所述驱动轮（25）与所述驱动装置（24）连接；

所述驱动装置的数量为两个，一个所述驱动装置（24）设置在所述第一车架半体（21）上，另一个所述驱动装置（24）设置在所述第二车架半体（22）上；

所述驱动轮（25）的数量为两个，一个所述驱动轮（25）与设置在所述第一车架半体上的驱动装置连接，另一个驱动轮（25）与设置在第二车架半体上的驱动装置连接；其中，

在所述机器人本体使用状态下，所述驱动装置驱动位于所述巡检轨道表面上的所述驱动轮转动，以使所述机器人本体在所述巡检轨道上运动。

3.如权利要求2所述的视觉巡检机器人***，其特征在于，每个所述驱动装置包括驱动电机（241）以及同步带传动机构（242），所述同步带传动机构（242）的输入端与所述驱动电机的输出端连接，所述同步带传动机构（242）的输出端与所述驱动轮连接。

4.如权利要求2所述的视觉巡检机器人***，其特征在于，所述机器人本体进一步包括第一侧向导向轮组件（26）以及第二侧向导向轮组件（27），所述第一侧向导向轮组件（26）设置在所述第一车架半体（21）上；

所述第二侧向导向轮组件（27）设置在所述第二车架半体（22）上；

所述第一侧向导向轮组件（26）以及所述第二侧向导向轮组件（27）均包括至少一个侧向导向轮（4）；其中，

在所述机器人本体使用状态下，各个所述侧向导向轮（4）与所述巡检轨道（1）的侧面贴合；

所述第一侧向导向轮组件进一步包括第一螺栓，所述第一螺栓的数量与第一侧向导向轮组件中的侧向导向轮的数量相同，一个所述第一螺栓通过弹簧与一个侧向导向轮连接，每个第一螺栓均与所述第一车架半体（21）连接；

所述第二侧向导向轮组件进一步包括第二螺栓，所述第二螺栓的数量与第二侧向导向轮组件中的侧向导向轮的数量相同，一个所述第二螺栓通过弹簧与一个第二侧向导向轮组件中的侧向导向轮连接，每个第二螺栓均与所述第二车架半体（22）连接。

5.如权利要求4所述的视觉巡检机器人***，其特征在于，所述机器人本体进一步包括第一压紧机构（28）、第二压紧机构（29）、第一下侧导向轮（30）、第二下侧导向轮（31）；

所述第一车架半体（21）上设置有第一车架半体第一条形槽（211）、第一车架半体第二条形槽（212）、第一车架半体连接槽（213），所述第一车架半体第一条形槽（211）通过所述第一车架半体连接槽（213）与所述第一车架半体第二条形槽（212）连接，所述第一车架半体第一条形槽（211）、第一车架半体第二条形槽（212）、第一车架半体连接槽（213）组成一个第一容纳槽；

所述第二车架半体上设置有第二车架半体第一条形槽、第二车架半体第二条形槽、第二车架半体连接槽，所述第二车架半体条形槽通过所述第二车架半体连接槽与所述第二车架半体第二条形槽连接，所述第二车架半体第一条形槽、第二车架半体第二条形槽、第二车架半体连接槽组成一个第二容纳槽；

所述第一压紧机构（28）包括一个第一压紧机构运动端（281）以及一个第一压紧机构连接端，所述第一压紧机构运动端（281）设置在所述第一容纳槽内，所述第一压紧机构连接端与所述第一下侧导向轮（30）连接；

所述第二压紧机构（29）包括一个第二压紧机构运动端（291）以及一个第二压紧机构连接端，所述第二压紧机构运动端（291）设置在所述第二容纳槽内，所述第二压紧机构连接端与所述第二下侧导向轮（31）连接；

其中，

所述第一压紧机构运动端能够在所述第一容纳槽内运动，从而位于所述第一车架半体第一条形槽或位于所述第一车架半体第二条形槽内，在所述机器人本体使用状态下，所述第一压紧机构运动端位于所述第一车架半体第一条形槽内时，所述第一压紧机构连接端为所述第一下侧导向轮提供使第一下侧导向轮压紧所述第一车架半体的力；

所述第二压紧机构运动端能够在所述第二容纳槽内运动，从而位于所述第二车架半体第一条形槽或位于所述第二车架半体第二条形槽内，在所述机器人本体使用状态下，所述第二压紧机构运动端位于所述第二车架半体第一条形槽内时，所述第二压紧机构连接端为所述第二下侧导向轮提供使第二下侧导向轮压紧所述第二车架半体的力。

6.如权利要求5所述的视觉巡检机器人***，其特征在于，所述充电设备包括太阳能充电装置（5）、无线充电装置、切割磁感线充电装置以及风力发电装置中的一个或者多个；其中，

所述太阳能充电装置包括多个太阳能充电板以及与所述太阳能充电板连接的储电装置，所述储电装置分别与所述环境监测装置、图像拍摄装置以及总控制连接，用于为所述环境监测装置、图像拍摄装置以及总控制中的一个或多个供电；

所述无线充电装置包括无线充电发射模块、第一定位模块、无线充电接收模块以及第二定位模块，所述无线充电发射模块以及第一定位模块设置在所述巡检轨道上；所述无线充电接收模块、第二定位模块设置在所述机器人本体上，所述第一定位模块与所述第二定位模块配合，以使所述无线充电接收模块与所述无线充电发射模块对接，所述无线充电接收模块与所述无线充电发射模块配合使用，以进行充电。

7.如权利要求6所述的视觉巡检机器人***，其特征在于，每个所述定位装置包括：

定位装置本体；

滑轮，所述滑轮设置在所述定位装置本体上，所述滑轮与所述巡检轨道接触；

定位驱动装置，所述定位驱动装置与所述滑轮连接，用于驱动所述滑轮在所述巡检轨道上运动；

摄像装置，所述摄像装置安装在所述定位装置本体上；

显示装置，所述显示装置设置在所述定位装置本体上；

定位装置总控制器，所述定位装置总控制器分别与所述显示装置、摄像装置、定位驱动装置以及上位机连接，用于接收上位机的控制信号以分别控制所述显示装置、摄像装置、定位驱动装置中的一个或多个工作。

8.一种高速公路视觉巡检方法，其特征在于，所述高速公路视觉巡检方法包括：

将如权利要求1至7中任意一项所述视觉巡检机器人***中的机器人本体安装在巡检轨道上；

控制所述机器人本体在所述巡检轨道上运动；

通过图像拍摄装置对高速公路路面进行拍摄并将拍摄信息传递给所述总控制器；

总控制器根据所述拍摄图像进行分析，以获取高速公路路面情况，当所述总控制器判断所述高速公路路面具有异物时发送位置信号给与所述机器人本体无线连接的上位机；

当所述总控制器判断所述高速公路路面具有异物时发送位置信号给与所述机器人本体无线连接的上位机后，所述高速公路视觉巡检方法进一步包括：

上位机控制一个电磁连接器进入电磁断电状态，以使一个定位装置断开连接，以使所述定位装置不跟随所述机器人本体运动并停留在断开连接时所在位置的附近；

上位机向位于具有异物的高速公路路面附近的所述定位装置的定位装置总控制器发送信号，以使所述定位装置的显示装置、摄像装置、定位驱动装置中的一个或多个工作。

9.如权利要求8所述的高速公路视觉巡检方法，所述巡检轨道上每隔预设距离上设置有无线充电发射模块以及第一定位模块；其特征在于，所述高速公路视觉巡检方法进一步包括：

上位机获取机器人本体的电源电量信息；

当电源电量信息低于预设值时，获取离所述机器人本体最近的第一定位模块的位置信息；

控制所述机器人本体靠近第一定位模块并进行充电。

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