[发明专利]一种基于爬墙机器人的隧道衬砌结构病害检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于爬墙机器人的隧道衬砌结构病害智能检测装置，其特征在于，包括依次连接的爬墙机器人单元、机械臂和检测设备承载单元；其中，所述爬墙机器人单元用于连接多个爬墙机器人，所述检测设备承载单元用于安装病害检测设备；所述多个爬墙机器人均与控制模块连接，所述控制模块用于控制所述多个爬墙机器人的协同运动；

所述检测设备承载单元包括底板，通过可移动挡板固定病害检测设备；

每个爬墙机器人上均设有距离传感器；所述底板四个角上均设有与驱动电机连接的电动推杆，与病害检测设备相接触；机械臂转动使检测设备贴近检测对象，在机械臂不再转动后，电动推杆根据距离传感器测得的数据上升或下降来实现距离补偿，使得检测设备紧贴检测对象；

所述爬墙机器人包括爬墙机器人车身主体和位于车身主体两侧的履带，履带为空心结构，履带外表面均匀嵌有吸盘附件；履带内表面均匀设置齿状结构，且履带内前后两端设有齿轮，齿轮与履带内表面的齿状结构相啮合；履带内两个齿轮之间设有两排齿轮，两排齿轮分别与履带内表面的齿状结构相接触，均通过支撑件安装在一根支撑杆的两侧；

相邻爬墙机器人之间用刚性弹簧进行连接，多个爬墙机器人在运动时可在凹槽轨道里滑动。

2.如权利要求1所述的基于爬墙机器人的隧道衬砌结构病害智能检测装置，其特征在于，所述爬墙机器人单元内部设有容纳通道，所述容纳通道相对的两个内壁上设有凹槽轨道；每个所述爬墙机器人车身主体前后各设有相应的凸槽，通过所述凹槽轨道安装于爬墙机器人单元内部。

3.如权利要求2所述的基于爬墙机器人的隧道衬砌结构病害智能检测装置，其特征在于，相邻爬墙机器人之间通过刚性弹簧连接；

并且，每个爬墙机器人上均设有距离传感器和速度传感器，均与控制模块连接，分别用于检测该爬墙机器人与相邻爬墙机器人之间的距离，和该机器人的运动速度。

4.如权利要求1所述的基于爬墙机器人的隧道衬砌结构病害智能检测装置，其特征在于，所述机械臂为三节机械臂，包括一个肩关节和两个肘关节，与步进电机连接，所述步进电机与控制模块连接。

5.如权利要求1所述的基于爬墙机器人的隧道衬砌结构病害智能检测装置，其特征在于，所述驱动电机与控制模块连接。

6.如权利要求1所述的基于爬墙机器人的隧道衬砌结构病害智能检测装置，其特征在于，所述病害检测设备上设有测距传感器，与控制模块连接，用于检测与被测表面之间的距离。

7.如权利要求1所述的基于爬墙机器人的隧道衬砌结构病害智能检测装置，其特征在于，所述病害检测装置还包括定位模块，所述定位模块的发射单元设于检测设备搭载单元上，四个接收基站用于安装在待检测隧道的四个角落。

8.如权利要求1所述的基于爬墙机器人的隧道衬砌结构病害智能检测装置，其特征在于，所述病害检测装置还包括信号采集与无线传输模块，能够与移动客户端建立连接，向所述移动客户端发送病害检测信息。

9.一种基于如权利要求1-8任一项所述病害智能检测装置的检测方法，其特征在于，包括：

电源打开后，控制多个爬墙机器人吸附住被测表面；

实时接收病害检测设备与被测表面之间的距离，控制机械臂转动使得病害检测设备贴近被测表面，待机械臂停止转动后，控制电动推杆上升或下降实现距离补偿；

接收移动客户端发送的检测路径，根据所述检测路径行进，同时执行病害检测，将病害检测信息和当前位置信息均发送至移动客户端。

10.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于，行进过程中，实时接收各爬墙机器人之间的距离，和各爬墙机器人的运动速度；

所述多个爬墙机器人在直线行进时，控制多个爬墙机器人以同一速度行进；

所述多个爬墙机器人在左转或右转时，控制最内侧的爬墙机器人内侧履带的行进速度，以该履带的行进速度为基准，根据各个爬墙机器人车身之间的距离，控制所有履带以不同的速度行进，使多个爬墙机器人以相同的角速度行进。