[发明专利]一种用于检测桥梁裂缝的负压吸附攀爬式机器人

说明书

技术领域

本发明属于桥梁检测技术领域，更具体地，涉及一种用于检测桥梁裂缝的负压吸附攀爬式机器人。

背景技术

混凝土桥梁表面裂缝是其内部损伤积累过程中的突变，是内部损伤达到的危险程度的集中表现，故其信息含量很大，对于预示和征兆桥梁险情，具有关键性意义。大多数桥梁的结构裂缝主要产生在桥梁底部，检测起来很困难，同时桥梁结构形式日趋大型化和新颖化，使裂缝的检测问题更加难于解决。因此，若能在混凝土桥梁裂缝出现的早期，就能够及时检测到，并跟踪它的发展情况，据此及时加以维护修补，可大大降低维护成本，同时能有效地保障公共交通的安全运行。

对于混凝土桥梁底面裂缝的检测，目前国内外主要检测方法是人工检测。人工检测主要是通过望远镜远距离观察桥底裂缝，或是通过桥梁检测车或脚手架搭建桥底平台，检测人员在检测平台上行走，近距离用肉眼或手持式裂缝侧宽仪观察桥梁底面裂缝，记录长度及宽度等参数。市面上现有的手持式裂缝测宽仪由液晶屏主机、显微放大探头构成，测量时首先需要人眼锁定裂缝目标后，才能利用仪器将探头紧靠被测裂缝，由此在液晶显示屏上看到被放大的裂缝图像，微调探头使裂缝与电子刻度标尺基本垂直，根据裂缝所占刻度线的多少判读出裂缝宽度。

研究表明，现有的桥梁裂缝检测方式主要存在以下的缺陷或不足：（1）由于检测过程需要借助检测平台，如脚手架或是桥梁检测车，许多桥梁长达数百米，甚至上千米，要完成检测工作，需要耗费大量的人力、物力；（2）在检测过程中往往存在人的主观干扰因素，不同的检测人员判断的结果不相同，而且长时间的肉眼观察易造成视觉疲劳，影响人的观察力和判断力，进而影响工作效率；（3）存在安全隐患：人工检测需要工作人员站在移动平台上悬空检测，对于复杂的工况环境存在巨大的安全隐患。因此，在相关领域中亟需寻找更为完善的桥梁裂缝检测方式及设备，以便实现对桥梁裂缝或其他类似场合更为便利、精确高效的检测过程。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种用于检测桥梁裂缝的负压吸附攀爬式机器人，其中通过采用对其构造及其关键组件的设计，能够以便于操控、快速准确的方式执行桥梁裂缝检测，同时可有效排除人的主观干扰因素，降低检测成本，并尤其适用于各类复杂的桥梁底面检测场合。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于检测桥梁裂缝的负压吸附攀爬式机器人，其特征在于，该机器人包括摄像单元、前机械足、后机械足和无线通信单元，其中：

所述前机械足和后机械足通过关节联接机构相互联接，它们各自具备负压吸附组件和驱动行走组件，由此可吸附在不同工况的桥梁表面上并执行攀爬行走；

所述摄像单元设置在前机械足上，用于拍摄待检测区域，并将拍摄结果发送至所述无线通信单元；

所述无线通信单元设置在后机械足上，用于接收摄像单元的拍摄结果并将其传输至控制终端，同时接收来自控制终端的操控指令。

作为进一步优选地，所述负压吸附组件从上到下依次包括风机电动机、主体支撑板、离心风扇、导流罩、吸盘和橡胶密封裙，其中风机电动机设置在主体支撑板上侧，且其主轴向下贯穿主体支撑体；离心风扇固联在风机电动机主轴上，并通过导流罩与吸盘相连；橡胶密封裙设置在吸盘下侧并对其负压腔执行密封。

作为进一步优选地，所述橡胶密封裙的下部边沿还带有毛刷，以便在负压吸附组件内部实现气流循环，同时避免在负压吸附过程中吸入固体颗粒。

作为进一步优选地，所述驱动行走组件包括轮驱动电机、全向轮和电机支座，其中电机支座对称设置在主体支撑板的两侧，各个电机支座上分别安装有轮驱动电机，全向轮对应于各个轮驱动电机的驱动轴安装在负压吸附组件的两侧，由此在轮驱动电机的驱动下带动机器人来回运动。

作为进一步优选地，所述摄像单元包括第一臂、第二臂和CCD摄像头，其中第一臂和第二臂各自的一端相连以组成转动副，第二臂的另外一端通过旋转平台设置在前机械足上；所述CCD摄像头可自由转动地安装在第一臂的另外一端。

作为进一步优选地，所述第一臂和第二臂的连接处设置有臂驱动电机，由此实现两个臂在竖直面内的旋转；所述CCD摄像头与第一臂的连接处同样设置有电机，用于调整CCD摄像头的俯仰角。

作为进一步优选地，所述CCD摄像头用于拍摄待检测区域的图像或视频。