【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道监测工程，具体为一种用于施工隧道各截面沉降监测的全自动化机器人。
技术介绍
1、目前，施工隧道各截面沉降监测机器人的发展背景与技术创新，旨在解决传统监测方法存在的诸多限制，并弥补工程施工过程中对实时、高效、精准监测的需求。隧道施工中的沉降监测一直是一个重要挑战，传统的监测方式通常依赖于人工测量，这种方式效率低下、耗时且不具备实时性。因此，利用机器人技术来执行这项任务将成为一种趋势。
2、然而，随着这一技术的发展，施工隧道各截面沉降监测机器人还存在一些问题需要解决。首先，机器人的应用还需要更多的实地验证和适应性测试，以确保其在不同地质环境下的稳健性和可靠性。其次，机器人的移动性和操作性需要进一步优化，特别是在复杂的地下环境中，确保机器人能够精确地到达各个监测点并完成任务。另外，隧道施工现场的多变性和挑战性也对机器人的稳定性和耐用性提出了更高的要求。最后，数据处理和算法的进一步完善也是一个重要的挑战，确保从大量采集的数据中准确分析出关键信息，提高监测结果的可信度和可操作性。
3、由于目前这些问题长期无法解决严重阻碍着监测机器人的发展，从而导致大量施工隧道沉降监测工程仍采用传统的全站仪设站监测的方法，本专利技术针对现存问题进行研究解决，对未来施工隧道智能化沉降监测机器人的研究提供指导参考价值。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于施工隧道各截面沉降监测的全自动化机器人，为弥补激光雷达测量精度问题，特加入高精度激光测距仪进行对激光雷达
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于施工隧道各截面沉降监测的全自动化机器人，包括立架式轨道结构、框架结构、数据监测结构、控制后处理结构、机器人行进结构和供电结构，所述框架结构的底端固定连接有机器人行进结构，所述框架结构的内侧设置有供电结构，所述框架结构的顶端设置有数据监测结构和控制后处理结构，所述机器人行进结构的底端与立架式轨道结构贴合；
3、所述框架结构包括一层承台和二层承台，所述一层承台的顶端通过支柱与二层承台连接，所述二层承台的顶端固定连接有竖向板；
4、所述立架式轨道结构包括u型轨道和三角架，所述u型轨道的底端通过承轨板与三角架连接；
5、所述机器人行进结构包括圆柱形轮骨和带编码器的电机，所述一层承台底部的四端设置有带编码器的电机，所述带编码器的电机的输出端固定连接有圆柱形轮骨；
6、所述控制后处理结构包括嵌入式迷你电脑，所述嵌入式迷你电脑在二层承台一端的上表面倾斜放置，所述嵌入式迷你电脑通过各通信接口控制各仪器结构的运行与数据收集处理；
7、所述数据监测结构包括激光测距传感器和激光雷达主体，所述竖向板的一端固定连接有由两个舵机组成的二维舵机云台主体，所述二维舵机云台主体远离竖向板的一端固定连接有激光测距传感器，所述框架结构内部远离嵌入式迷你电脑的一端设置有激光雷达主体，激光测距传感器由监测隧道所需监测距离确定其激光测距传感器的监测范围；
8、所述供电结构包括供电器和电源适配器，所述供电器放置在一层承台的中部位置。
9、优选的，所述u型轨道和承轨板为铝合金材质，所述u型轨道的大小和承轨板长度由圆柱形轮毂大小与监测机器人宽度确定。
10、优选的，所述一层承台的上表面设置有激光雷达通信模块，所述激光雷达主体为多线激光雷达，所述激光雷达主体通过激光雷达通信模块与嵌入式迷你电脑连接通信，由所监测隧道大小确定其激光雷达主体监测范围角度与监测形式。
11、优选的，所述二维舵机云台主体由激光测距传感器的质量和所需转动的角度范围确定相对应的舵机扭矩值和转动角度限值。
12、优选的，所述供电器为多接口类型的供电装置，由各结构仪器所需电量确定其电源适配器的种类与供电器接口类型。
13、优选的，所述二层承台的顶端设置有控制二维舵机云台的核心板，所述一层承台上表面还设置有控制带编码器电机的核心板，所述嵌入式迷你电脑用多个通信接口分别与控制带编码器电机的核心板、控制二维舵机云台的核心板、激光雷达通信模块和激光测距传感器相连。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
15、1.本专利技术所述u型隧道和三角架为铝合金材质，能很好的承载监测机器人，并解决施工隧道地形环境恶劣的情况，使监测机器人能平稳行进。
16、2.本专利技术所述激光雷达为多线激光雷达，能高效实时反馈隧道截面点云坐标情况，并全面的监测到隧道的各截面。
17、3.本专利技术所述的测距传感器为高精度的测距传感器，能准确的测量隧道各界面到监测机器人的距离，从而拟合激光雷达的点云坐标，实现高精度的隧道沉降监测。
18、4.本专利技术所述控制激光测距传感器转动的舵机为二维舵机云台主体，能很好的控制激光测距传感器的各方向的转动，从而实现隧道全面的距离测量。
19、5.本专利技术所述电机为带编码器的电机，通过编码器获取轮轴所转圈数，从而实现监测机器人在轨道上的实时定位。
20、6.本专利技术所述电脑为多通信接口的嵌入式迷你电脑，能很好减轻监测机器人的载重，并通过各通信接口与各仪器设备相连，实现对各仪器设备的实时控制、数据获取和处理。
21、7.本专利技术结构简单，资金投入少，测量效率高。
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1.一种用于施工隧道各截面沉降监测的全自动化机器人，其特征在于：包括立架式轨道结构、框架结构、数据监测结构、控制后处理结构、机器人行进结构和供电结构，所述框架结构的底端固定连接有机器人行进结构，所述框架结构的内侧设置有供电结构，所述框架结构的顶端设置有数据监测结构和控制后处理结构，所述机器人行进结构的底端与立架式轨道结构贴合；
2.根据权利要求1所述的一种用于施工隧道各截面沉降监测的全自动化机器人，其特征在于：所述U型轨道（7）和承轨板为铝合金材质，所述U型轨道（7）的大小和承轨板长度由圆柱形轮骨大小与监测机器人宽度确定。
3.根据权利要求1所述的一种用于施工隧道各截面沉降监测的全自动化机器人，其特征在于：所述一层承台的上表面设置有激光雷达通信模块（2），所述激光雷达主体（1）为多线激光雷达，所述激光雷达主体（1）通过激光雷达通信模块（2）与嵌入式迷你电脑（8）连接通信。
4.根据权利要求1所述的一种用于施工隧道各截面沉降监测的全自动化机器人，其特征在于：所述二维舵机云台主体（9）由激光测距传感器（11）的质量和所需转动的角度范围确定相对应的舵
5.根据权利要求1所述的一种用于施工隧道各截面沉降监测的全自动化机器人，其特征在于：所述供电器（3）为多接口类型的供电装置，由各结构仪器所需电量确定其电源适配器的种类与供电器（3）接口类型。
6.根据权利要求1所述的一种用于施工隧道各截面沉降监测的全自动化机器人，其特征在于：所述二层承台的顶端设置有控制二维舵机云台的核心板（10），所述一层承台上表面还设置有控制带编码器电机的核心板（4），所述嵌入式迷你电脑（8）用多个通信接口分别与控制带编码器电机的核心板（4）、控制二维舵机云台的核心板（10）、激光雷达通信模块（2）和激光测距传感器（11）相连。
...【技术特征摘要】
1.一种用于施工隧道各截面沉降监测的全自动化机器人，其特征在于：包括立架式轨道结构、框架结构、数据监测结构、控制后处理结构、机器人行进结构和供电结构，所述框架结构的底端固定连接有机器人行进结构，所述框架结构的内侧设置有供电结构，所述框架结构的顶端设置有数据监测结构和控制后处理结构，所述机器人行进结构的底端与立架式轨道结构贴合；
2.根据权利要求1所述的一种用于施工隧道各截面沉降监测的全自动化机器人，其特征在于：所述u型轨道（7）和承轨板为铝合金材质，所述u型轨道（7）的大小和承轨板长度由圆柱形轮骨大小与监测机器人宽度确定。
3.根据权利要求1所述的一种用于施工隧道各截面沉降监测的全自动化机器人，其特征在于：所述一层承台的上表面设置有激光雷达通信模块（2），所述激光雷达主体（1）为多线激光雷达，所述激光雷达主体（1）通过激光雷达通信模块（2）与嵌入式迷你电脑（8）连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄博，陈鹏，金跃明，崔晓璐，黄诗渊，王邵锐，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：
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