[发明专利]一种桥梁检测机器人

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁自动检测技术领域，尤其是一种桥梁检测机器人。

背景技术

我国是桥梁大国，截止2015年底，全国公路桥梁、铁路桥梁、市政桥梁底已突破87万座。与全球第一的光芒并存的是，我国约有9.4万座危桥、20-30%桥梁存在潜在隐患的阴暗面。近5年，我国有37 座桥梁垮塌，致 182人丧生、177 人受伤，平均每年有7.4座 ‘夺命桥’根据中华人民共和国行业标准《公路桥涵养护规范》的规定，桥梁定期检查最长不得超过三年，依据现行桥梁检测资金配套水平1万元/座计算，仅公路桥梁检测市场将超过25亿/年。现有技术中多是通过桥梁检测车加人工检测的方式进行。

现有的检测方式包括：

（一）搭建脚手架、桥梁检测车等人工检测方式。

目前国内大部分桥梁的检测方式为搭建脚手架、高空作业平台和桥梁检测车等人工检测方式。如图1所示，对于一般的高度较低的公路桥梁，可以采用搭建简易脚手架或者是划船等，并用人工检测的方式进行检测。如果是高度较高则需要借助工程机械——桥梁检测车进行人工检测；但人工检测方式存在以下问题：

①存在严重的安全隐患

在此种桥梁检测过程中，如果检测车一旦出现问题后工作人员存在很大的人身风险。为了保证工人的安全，一般采用低速检测的方式，这就导致了工作效率低下的问题。

②机动性差、检测手段落后

对于在水面上的桥梁，则一般采取在水面上的船只上搭设支架的方式展开桥梁检测作业。还有一些由于辅助工具的高度有限、不便于携带接近、作业比较危险，就很难找到合适的方式解决桥梁检测问题。

③成本高、耗时长

由于桥梁检测工作中需要搭设脚手架，脚手架虽然可以检测到大部分关键的部件，但是搭设一次脚手架需要的资金往往约占桥梁检测总资金的80%，而且脚手架从前期的施工准备到搭设完成再到最后完成检测作业后的拆除，这整个周期需要较长的时间，通过这种方式展开的桥梁检测作业，没有办法保证效率。桥梁车等大型设备虽然可以保证检测效果，但是不适合经常检查，首先检测车存有量少，再者购买和租用的成本高，使得使用率低。

④妨碍公共交通、安全性较小

不管是搭设脚手架的方式还是通过桥梁检测车展开的桥梁检测作业，必定会对公共交通运行和航道通航产生一定的影响。由于作业周期长，还有的检测车检测时需要占用道路甚是封路，极易造成航道和道路交通堵塞。此外，考虑到施工质量和检测环境等，检测作业也存在一定的危险性。

⑤检测范围小

由于不同的桥梁环境和搭设脚手架等各方面的限制，目前的检测方式很难对被检测的桥梁的所有部分都开展有效检测，只能进行局部的检测，这使得检测人员不能全面的了解被检测桥梁的实际情况，从而影响桥梁质量的评估和后期的维护工作。

（二）爬壁机器人

对于一些新型的一些检测方法大都采用的是机器人检测，以减少成本以及降低危险性，从而提高工作效率。其中应用比较广泛的有爬壁机器人、无人机等。爬壁机器人是科学家以壁虎为研究对象研制出的仿生机器人，不仅可以在地面快速运动，而且还能吸附在垂直壁面、天花板面等不同法平面进行灵活工作，它把地面移动机器人技术与吸附技术有机结合起来。

各类型爬壁机器人具有以下的缺陷：

①吸附式机器人对吸附表面要求高

由于桥梁检测需要检测桥梁底面的部分，我们需要有一点的承重能力及灵活性，而爬壁机器人对于壁面的凹凸性、壁面材料等都有一定的要求，如真空吸附法具有不受壁面材料限制的优点，但当壁面凸凹不平时，容易使吸盘漏气，从而使吸附力下降，承载能力降低;

②磁吸附爬壁机器人要求导磁材料的应用环境。

磁吸附法可分为电磁体和永磁体两种，电磁体式维持吸附力需要电力，但控制较方便。永磁体式不受断电的影响，使用中安全可靠，但控制较为麻烦。磁吸附方式对壁面的凸凹适应性强，且吸附力远大于真空吸附方式，不存在真空漏气的问题，但要求壁面必须是导磁材料，因此严重地限制了爬壁机器人的应用环境。

③越障能力低，且工作速度慢

吸盘式能跨越很小的障碍，但移动速度慢;车轮式移动速度快、控制灵活，但维持一定的吸附力较困难;履带式对壁面适应性强，着地面积大，但不易转弯。

因为种种原因的限制，所以爬壁机器人在桥梁检测领域还多处于研发阶段。

（三）无人机桥梁检测