CN208453013U - 移动检测机器人搭载2d激光雷达扫描车轴的定位*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***，包括移动小车，移动小车底部设置有运行在轨道上的驱动轮和从动轮。两个驱动轮由伺服电机驱动，伺服电机与中央控制***相连接，伺服电机用于控制驱动轮的速度和位置。移动小车顶部前端设置有2D激光雷达，2D激光雷达用于扫描车轴，定位车轴与移动小车的相对位置，并将定位的相对位置传输至中央控制***；中央控制***还连接有触摸屏、操作面板和无线通信模块，触摸屏用于操作和显示，操作面板上设置有启停按钮和指示灯，中央控制***通过无线通信模块与远程操作平台通信。通过2D激光雷达获取车轴与移动小车之间的相对位置，提高定位精度。

Description

移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***

技术领域

本实用新型涉及动车检修技术领域，特别涉及移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***。

背景技术

动车组车下地沟检查是动车组一级检修作业中的重要组成部分，是排查动车组车底设备故障，保证动车组行驶安全的一项基础工作。车底设备检测包含车底排障器、底架、BTM天线、TVM传感器、空气管路、内风挡、底板、车钩、制动装置、驱动装置、牵引装置、转向架及构架、轮轴、踏面清扫装置等项目的检测。检测项目繁多，目前该工作主要由人工完成，劳动强度大，且检测质量没法保证。

目前的检测机器人定位均采用绝对定位的方法，和相对定位对比，绝地定位的精度较低。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***，通过对车轴和移动机器人的相对位置进行定位，提高定位精确度。

本实用新型一种移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***，包括移动小车，小车底部设置有运行在轨道上的底盘模块，底盘模块由伺服电机驱动，伺服电机连接有中央控制***；移动小车顶部前端设置有2D激光雷达，2D激光雷达与中央控制***相连接；中央控制***还连接有触摸屏、操作面板和无线通信模块，中央控制***通过无线通信模块与远程操作平台通信。

进一步的，底盘模块包括设置在移动小车前部的两个驱动轮，以及设置在移动小车后部的两个从动轮，驱动轮和从动轮运行在轨道上，伺服电机用于控制驱动轮的速度和位置。

进一步的，从动轮上设置有旋转编码器，旋转编码器与中央控制***相连接。

进一步的，移动小车上还设置有磁检测传感器，磁检测传感器与工控机相连接，磁检测传感器用于检测安装在轨道下面的磁钉，用于定位校正。

进一步的，移动小车前后部表面均贴装钻石反射板。

本实用新型的有益效果：

1.移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***，包括移动小车，移动小车底部设置有运行在轨道上的底盘模块，底盘模块包括设置在移动小车前部的两个驱动轮，以及设置在移动小车后部的两个从动轮，驱动轮和从动轮运行在轨道上，轨道为动车组LU现有 12kg/m运行轨道。两个驱动轮由伺服电机驱动，伺服电机与中央控制***相连接，伺服电机用于控制驱动轮的速度和位置。移动小车顶部前端设置有2D激光雷达，2D激光雷达用于扫描车轴，定位车轴与移动小车的相对位置，并将定位的相对位置传输至中央控制***；中央控制***还连接有触摸屏、操作面板和无线通信模块，触摸屏用于操作和显示，操作面板上设置有启停按钮和指示灯，中央控制***通过无线通信模块与远程操作平台通信。通过2D激光雷达获取了车轴与移动小车之间的相对位置，与绝对位置相比定位精度高。同时获取车轴的两侧边缘轮廓也比单线激光单边定位精度高。

2.移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***，采用 2D激光雷达、并辅以旋转编码器和磁检测传感器进行位置校准，通过多传感信融合进一步提高定位的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明一种移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***中移动小车的结构示意图。

图2为本发明一种移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***的结构框图。

图3为实施例1中2D激光雷达扫描定位示意图。

图4为实施例1中实际测试的实测圆柱体附近的点云图。

图5为实施例1中实际测试的圆柱体附近的实测数据图。

附图标记：

1-移动小车，2-驱动轮，3-从动轮，4-轨道，5-2D激光雷达， 6-机械臂。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

如图1至图5所示，本实用新型提供一种技术方案：移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***，包括移动小车，移动小车作为动车组车底检测机器人的移动平台，长3000mm×宽900mm(上部)×高1100mm，车身采用下窄上宽设计形式，以保证车体行走不受地沟踏板影响并有足够内部安装空间。

小车底部设置有运行在轨道上的底盘模块，底盘模块包括设置在移动小车前部的两个驱动轮，以及设置在移动小车后部的两个从动轮，驱动轮和从动轮运行在轨道上，轨道为动车组LU现有12kg/m运行轨道。两个驱动轮由伺服电机驱动，伺服电机与中央控制***相连接，伺服电机用于控制驱动轮的速度和位置。移动小车顶部前端设置有2D激光雷达，2D激光雷达用于扫描车轴，定位车轴与移动小车的相对位置，并将定位的相对位置传输至中央控制***；中央控制***还连接有触摸屏、操作面板和无线通信模块，触摸屏用于操作和显示，操作面板上设置有启停按钮和指示灯，中央控制***通过无线通信模块与远程操作平台通信。

工作流程：动车组驶入进库检地沟并停稳后，移动小车以2km/h 的速度向动车组车头低速行驶，将2D激光雷达安装在移动小车上；通过2D激光雷达扫描，定位车头，定位车头采用轮廓比较匹配的方法，或者安全区域扫描仪的入侵检测方法；中央控制***通过控制伺服电机，从而控制移动小车移动至车头目标位置，进行列检；列检结束后，通过2D激光雷达扫描车轴：通过2D激光雷达纵向扫描轨道车辆车底面，获取车轴的轮廓和边缘位置定位轴心，同时,获取车轴的两侧边缘以及部分轮廓。定位车轴与移动小车的相对位置。中央控制***通过控制伺服电机，从而控制移动小车移动至检测位置进行检测。通过2D激光雷达获取车轴的两侧边缘轮廓比单线激光单边定位精度高。

移动小车顶部设置机械臂，机械臂上设置有相机，通过机械臂上设置的相机进行拍照采集图像，将采集的图像传输至后台管理平台进行判断。

从动轮上设置有旋转编码器，旋转编码器与中央控制***相连接。旋转编码器用于检测移动小车行走里程，短时间精度可达0.01mm。

移动小车上还设置有磁检测传感器，磁检测传感器与工控机相连接，磁检测传感器为磁尺式传感器；轨道上等距离铺设有磁钉，磁尺式传感器用于探测轨道上的磁钉，以进行磁钉定位。磁检测传感器用于检测安装在轨道下面的磁钉，用于定位校正。

移动小车前后部表面均贴装钻石反射板，在轨道地沟两侧分别安装激光测距传感器，两侧的激光测距传感器发射激光经车体表面钻石反射板反射后经原路返回为激光测距传感器所接收，消除轨道铺设不平顺产生的影响。

实际测试：

采用一个直径为134毫米的圆柱体来模拟车轴，用一块板模拟轴周边的物体，实测圆柱体附近的点云图如附图2所示。从附图2可以看出，圆柱体与周边物体有明显的区别，可以正确的识别出来。

附图3为圆柱体附近的实测数据图，由附图3可知圆柱体两侧具有一定的对称性。对称性有利于提高圆柱体轴心的定位精度，圆柱体两侧识别的误差有具有对称性，在计算的时候自然抵消掉了，剩余残差将小于每侧单独识别的误差。因此，本发明中记载的方法：通过 2D激光雷达获取车轴的两侧边缘轮廓比单线激光单边定位精度高。

误差估计：

采用0.042分辨率的雷达，预计单边识别误差为三个角度3× 0.042＝0.126度。最大误差出现的情况是两边误差没有抵消而是叠加，则最大误差ε＝(ε1+ε2)/2＝0.126度。预计激光雷达安装位置离车轴<＝1米，按1米算，水平方向的最大误差＝1米×sin(ε)＝0.0022 米＝2.2毫米。正常情况下，由于识别误差两侧抵消，最终定位误差将小于最大误差。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***，其特征在于，包括移动小车，所述小车底部设置有运行在轨道上的底盘模块，所述底盘模块由伺服电机驱动，所述伺服电机连接有中央控制***；

所述移动小车顶部前端设置有2D激光雷达，所述2D激光雷达与中央控制***相连接；所述中央控制***还连接有触摸屏、操作面板和无线通信模块，所述中央控制***通过无线通信模块与远程操作平台通信。

2.根据权利要求1所述的移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***，所述底盘模块包括设置在移动小车前部的两个驱动轮，以及设置在移动小车后部的两个从动轮，所述驱动轮和从动轮运行在轨道上，所述伺服电机用于控制驱动轮的速度和位置。

3.根据权利要求2所述的移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***，所述从动轮上设置有旋转编码器，所述旋转编码器与中央控制***相连接。

4.根据权利要求1所述的移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***，所述移动小车上还设置有磁检测传感器，所述磁检测传感器与工控机相连接，所述磁检测传感器用于检测安装在轨道下面的磁钉，用于定位校正。

5.根据权利要求1所述的移动检测机器人搭载2D激光雷达扫描车轴的定位***，其特征在于，所述移动小车前后部表面均贴装钻石反射板。