申请/专利权人：东南大学;南京智慧基础设施技术研究院有限公司

申请日：2020-08-10

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN111948632B

主分类号：G01S11/14

分类号：G01S11/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2024.06.21#专利申请权的转移;2020.12.04#实质审查的生效;2020.11.17#公开

摘要：本发明公开了一种水工管涵中机器人的定位方法，首先对管涵内部进行充水，减小流场对机器人的干扰；将两台机器人分别固定于桩号a、b，通过重力传感器保证机器人连线水平；通过缆线外包不同密度的附加层，防止缆线缠绕；通过管涵传导的超声波测量a、b的水平间距；将第一台机器人移动至更深的桩号c，重复上述过程，完成整个管涵的检测工作。本方法可在管涵内部拐点处实现检测路径的转向，并通过管涵内部构造的位置修正每站的测距结果。本发明能在封闭管涵阻挡机器人定位信号的情况下，建立管涵内部的局部坐标，实现机器人定位，避免机器人跌落陡坡、卡组、失联，并保证检测结果与结构位置对应。

主权项：1.一种水工管涵中机器人的定位方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）关闭管涵的出口，对管涵内部进行充水，当水充满管涵后开始检测，此时管涵内部完全被水充满，通过控制入口闸门开度的方法，保证管涵内部的流场最小化，在该环境中，机器人利用自身动力在管涵断面的任意高度悬停、作业；（2）设置两台机器人配合作业，第一台机器人位于管涵入口，记为桩号a，第一台机器人固定在管涵右侧的表面或者左侧的表面；在机器人内部设有超声波探头，探头固定于一根自动伸缩的杆件上；对于压力钢管，探头为电磁换能器，对于混凝土或砌石衬砌的管涵，探头为压电陶瓷换能器；机器人内部搭载有重力传感器，保证机器人处于水平位置，通过机器人自带的推进器，调整机器人的姿态，保证超声波探头朝向与坐标轴一致；在完成姿态调整后，对机器人开展固定；对于压力钢管中机器人的固定，采用通电线圈产生的电磁力吸附于压力钢管表面，对于混凝土或砌石衬砌表面的机器人固定，采用砂轮或毛刷打磨管涵表面，采用真空吸盘吸附在管涵表面，通过抽出吸盘内的水，实现机器人与管涵表面的稳定连接，每个机器人配有不少于4根固定支架；另操控一台机器人，进入管涵入口更深的位置，记为桩号b，采用同样的方式固定；若采用拖拽缆线的ROV机器人，需对两台机器人的缆线进行密度上的区分，通过在缆线外包裹不同密度的附加层，使两条缆线悬浮于不同的高度；同时在机器人移动时，避免两台机器人移动路径的高程发生交叉；（3）第一台机器人内部设有超声波探头1，另外一台机器人内部设有超声波探头2，在桩号a处，通过探头1向管涵内壁激发超声波，超声波通过水耦合作用进入管涵结构内部，并沿管涵结构的内表面以瑞丽波形式传播；当超声波传递至桩号b处时，通过探头2接收超声波信号；两台机器人将探头采集的超声波信号同时传递至水面上的示波器中，能够采集到两个超声波的波包；第1个波包为发射信号，第2个波包为接收信号，根据超声波在管涵内部传播的速度，结合两个波包的传播时间，测量出两个探头的间距x1，由于步骤（1）中的固定方法，该站测距x1是沿水平路径的距离，故得知桩号b距离桩号a的相对长度；由于桩号a位于管涵入口，最终推算出桩号b的位置；当管涵内部出现T、L型拐点时，将桩号b设置在拐弯处，桩号a与桩号b水平设置，在桩号a与桩号b处各设置机器人，测量水平距离x1，并将a点的机器人移至桩号b的垂直位置，测量垂直距离x2，完成检测路径的转向；（4）在完成一站的测量后，将桩号b的机器人固定，移动桩号a处的机器人至更深的位置，并重复步骤（1）-步骤（3），测量第2站的距离x2，以此类推，完成整个管涵的检测工作。

全文数据：

权利要求：

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