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原文传递一种轨道病害巡检机器人系统及控制方法

专利名称：	一种轨道病害巡检机器人系统及控制方法
摘要：	本发明公开一种轨道病害巡检机器人系统及控制方法。该系统模拟人类专家的控制知识与经验构建的控制模块,其通过搭载在巡检平台上的检测模块和定位模块获取轨道病害巡检机器人在线的动态信息，并反馈给控制模块进行实时控制，驱动模块驱动巡检平台做出相应运动，若达到预期行为目标则继续执行接下来的巡检任务；若未达到预期行为目标，则根据检测模块和定位模块获得的信息对行为命令进行重新规划和执行。本发明的轨道病害巡检机器人系统实现了智能自主操作，提高了效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉大学
发明人：	肖晓晖;朱丹;高霄;张峻岭;张浩;周明翔;汤自林
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910669771.2
公开号：	CN110341749A
代理机构：	武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	鲁力
分类号：	B61K9/10(2006.01);B;B61;B61K;B61K9
申请人地址：	430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学
主权项：	1.一种轨道病害巡检机器人系统，其特征在于，包括定位模块：用于确定巡检机器人在轨道上的相对位置；驱动模块：用于驱动巡检机器人在轨道上前后运动；检测模块：用于获取轨道和隧道图像信息、对隧道进行三维重建和缺陷检测、以及对轨道焊缝进行检测；同时与定位模块、驱动模块以及检测模块连接的巡检平台；用于搭载各个模块，作为整体支架；同时与定位模块、驱动模块以及检测模块连接的控制模块；用于规划相应的动作序列，控制各模块协调工作；所述检测模块包括同时与控制模块连接的摄像头、激光雷达、超声探头，以及与驱动模块连接的光电编码器；定位模块包括同时与控制模块通信的里程计和全站仪，驱动模块包括，下位机驱动和直流伺服电机。 2.根据权利要求1所述的一种轨道病害巡检机器人系统，其特征在于，所述控制模块包括：特征识别信息处理单元：用于特征信息匹配，确定障碍物或被巡检设备的类型，并将结果推送给推理机；推理机：用于结合行为规则库的知识获取预先规划好的行为目标；控制规则集：用于结合规则解释库将行为目标解释为具体的动作序列；动作序列：用于指定驱动模块和检测模块的一系列动作；知识库：用于存储线路相关信息，包括初始知识库和动态知识库，初始知识库为人工可提前勘测得到轨道线路信息，比如焊缝位置、线路拐弯度等；动态知识库包括隧道变形过大、焊缝有裂纹等；规则库：用于存储特征信息对应的行为规则和动作序列，包括行为规则库和规则解释库，行为规则库具有特征信息对应的行为规则，规则解释库具有行为规则对应的动作序列。 3.一种轨道病害巡检机器人系统控制方法，其特征在于，包括：步骤1，机器人巡检遇到被巡检特征时，通过检测模块和定位模块获取特征信息反馈至知识库，并进行特征信息匹配，将处理得到后的信息推送至推理机；步骤2，推理机结合行为规则库知识，得到巡检机器人的线上动作命令和预先规划好的行为目标；步骤3，通过控制规则集结合规则解释库知识，将上述得到的动作命令解释为具体的行为动作序列，作为巡检机器人下位机驱动模块的信息输入；步骤4，由下位机控制模块发送指令驱动执行电机完成对应的行为动作；一条动作序列执行过程中控制模块通过检测模块(光电编码器等传感器)检测是否到达当前时刻应该到的状态，如果没有到达应有状态，则调整控制参数；当一条动作序列执行完毕后，控制模块通过检测模块再次获得机器人此时运动状态的反馈信息，判断是否完成预期行为：若达到预期行为目标则继续执行接下来的巡检任务；若未达到预期行为目标，重新规划和执行。 4.根据权利要求3所述的一种轨道病害巡检机器人系统控制方法，其特征在于，包括：步骤1中，信息反馈包括外环反馈、中间反馈；外环反馈主要包括定位模块反馈和检测模块反馈，所述定位模块用于获得轨道病害巡检机器人位置信息，反馈给知识库；检测模块用于对焊缝、隧道被巡检特征信息的采集，主控制器根据反馈信息和行为规划预期目标库中的信息进行比较，判断执行规划动作；中间反馈包括光电编码器反馈，光电编码器用于检测巡检机器人动作执行是否到位，对执行电机的运行进行检测，检测巡检机器人执行电机运动过程中电流、转速、位置等参数信息；巡检机器人借助外环反馈和中间反馈，并利用控制算法，实现巡检机器人的自主运动控制，达到机器代人的最终目标。 5.根据权利要求3所述的一种轨道病害巡检机器人系统控制方法，其特征在于，包括：步骤1中，所述规则库包括行为规则库和规则解释库；初始固定库由线路长度、焊缝位置、线路坡度、故障多发段、线路拐弯度组成，可通过人工勘测提前得知；对于机器人的突发状况、路径有障碍物、焊缝有裂纹、隧道变形超过限制等组成动态知识库，具有不可预知的状况，会对机器人的操作产生影响，需要实时更新；所述行为规则库是针对知识库做的提前规划，确定对应的行为规则，再根据宏观的行为规则对需要完成的具体动作经由规则库解释库形成最终的电机执行动作；知识库随着轨道病害巡检机器人巡检可以不断更新，增加新的内容或者变更已有内容，以适应更多的状况。
所属类别：	发明专利