用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的爬行機器人的制作方法
【專利摘要】一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的爬行機器人，由支架、走行部、多個真空發(fā)生器、分流器、多個吸附模塊和多個真空接口組成；本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：提出了一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的爬行機器人，該爬行機器人采用履帶式走行結(jié)構(gòu)，跨越障礙能力較強，而且其吸附裝置較為離散，抗脫落能力較強。
【專利說明】
用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的爬行機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種橋梁索塔結(jié)構(gòu)健康檢測技術(shù)，尤其涉及一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的爬行機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]斜拉橋和懸索橋是大跨徑橋梁中較常見的結(jié)構(gòu)形式，其索塔既是橋梁的基本組成部分又是整個橋梁的關(guān)鍵承重構(gòu)件，索塔的健康狀況與整個橋梁結(jié)構(gòu)的安全密切相關(guān)，因此，準(zhǔn)確地掌握索塔的健康狀況，對于保證橋梁運營安全尤為重要。
[0003]索塔在服役過程中，因內(nèi)外溫差、構(gòu)造和配筋不當(dāng)以及外荷載作用等諸多因素影響而出現(xiàn)裂縫或保護層剝離等病害在所難免;索塔高度通常可達(dá)幾十米，甚至上百米，現(xiàn)有技術(shù)中，在對其進(jìn)行檢測時，主要通過人工觀察，這種檢測方法危險性大、費用高、時間長，有時還要中斷交通，并且由于索塔高度往往超百米，傳統(tǒng)方法難以安全到達(dá)一些重要部位進(jìn)行觀察，影響其健康狀態(tài)的正確分析與評價;隨著更大跨度橋梁的不斷出現(xiàn)，人工檢測的周期將更長、危險性更高、難度更大，開發(fā)用于橋梁索塔安全檢測的自動化可通達(dá)裝置，成為必然需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對【背景技術(shù)】中的問題，本發(fā)明提出了一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的爬行機器人，其結(jié)構(gòu)為:所述爬行機器人由支架、走行部、多個真空發(fā)生器、分流器、多個吸附模塊和多個真空接口組成;所述走行部由四個雙排鏈輪、四根鏈條和驅(qū)動電機組成，其中兩個雙排鏈輪同軸設(shè)置于支架的前端形成主動輪，驅(qū)動電機與主動輪傳動連接，另外兩個雙排鏈輪同軸設(shè)置于支架的后端形成從動輪;其中兩根鏈條設(shè)置于支架左側(cè)的兩個雙排鏈輪上，另外兩根鏈條設(shè)置于支架右側(cè)的兩個雙排鏈輪上，位于支架同側(cè)的兩根鏈條記為一個傳動鏈條組，多個吸附模塊設(shè)置于傳動鏈條組上兩根鏈條之間的位置處，吸附模塊兩端分別與兩側(cè)的鏈條連接，吸附模塊中部設(shè)置有吸附孔，爬行機器人運動時，與行走面貼合的吸附模塊記為吸附單元;支架兩側(cè)各設(shè)置有多個真空接口，位于支架同側(cè)的多個真空接口記為一個真空接口組，單個真空接口組內(nèi)的多個真空接口沿傳動鏈條組軸向單列分布，真空接口上排氣口的外端與吸附單元的內(nèi)側(cè)面接觸;所述排氣口的內(nèi)端與真空發(fā)生器的負(fù)壓口連通，多個真空接口與多個真空發(fā)生器一一對應(yīng);真空發(fā)生器上的壓縮空氣進(jìn)氣端與分流器上的輸氣口連通，多個真空發(fā)生器均連接至分流器，外部輸入的壓縮空氣由分流器分流后通過多個輸氣口輸出至各個真空發(fā)生器;驅(qū)動電機、真空發(fā)生器和分流器均設(shè)置于支架上，分流器的進(jìn)氣端通過管線與外部的壓縮空氣源連接，驅(qū)動電機通過電纜與外部電源連接。
[0005]本發(fā)明的原理是:按前述方案將爬行機器人搭建好后，使用時，使吸附單元貼附在索塔外壁上，然后啟動壓縮空氣源，壓縮空氣源輸出的壓縮空氣通過分流器進(jìn)入各個真空發(fā)生器，在真空發(fā)生器的作用下，吸附孔內(nèi)就會產(chǎn)生負(fù)壓，在大氣壓的作用下，吸附單元就緊緊地吸附在索塔外壁上，從而使爬行機器人也附著在索塔上;行走時，在主動輪的傳動作用下，傳動鏈條組帶動吸附模塊運動，由于傳動鏈和吸附模塊所構(gòu)成的履帶式結(jié)構(gòu)，使得爬行機器人在運動時，始終有多個吸附單元吸附在索塔外壁上，這就使得爬行機器人可以在索塔外壁上自由行走;采用本發(fā)明后，在對索塔結(jié)構(gòu)健康進(jìn)行檢測時，就可以由爬行機器人攜帶檢測設(shè)備，行走至索塔表面各個區(qū)域進(jìn)行相關(guān)檢測，另外，本發(fā)明的爬行機器人由于采用了多個吸附模塊組成的履帶式結(jié)構(gòu)，行走至裂紋或溝槽時，雖然可能會有一兩個吸附單元失效，但由于其他吸附單元仍緊緊地吸附在索塔外壁上裂紋或溝槽以外的區(qū)域，這就有效地避免了爬行機器人在通過裂紋或溝槽時脫落，大大地提高了爬行機器人的通行能力。
[0006]優(yōu)選地，所述真空接口上端面設(shè)置有導(dǎo)向筒，支架上設(shè)置有與導(dǎo)向筒匹配的套筒，導(dǎo)向筒外套接有預(yù)緊彈簧，導(dǎo)向筒和預(yù)緊彈簧都套接在套筒內(nèi)，預(yù)緊彈簧下端與真空接口上端面接觸，預(yù)緊彈簧上端與套筒內(nèi)底面接觸，預(yù)緊彈簧能將真空接口抵緊在吸附單元內(nèi)側(cè)面上。在導(dǎo)向筒和套筒的導(dǎo)向作用下，真空接口能在垂直于索塔外壁的方向上運動，同時，在預(yù)緊彈簧的作用下，真空接口又能抵緊在吸附單元內(nèi)側(cè)面上，當(dāng)通過障礙時，真空接口就能隨著吸附單元的起伏而運動，使爬行機器人順利通過障礙，通過后，真空接口又能在預(yù)緊彈簧的作用下重新抵緊在吸附單元內(nèi)側(cè)面上，有效地改善了爬行機器人的障礙通行能力。
[0007]優(yōu)選地，所述支架上設(shè)置有機械臂，機械臂外端設(shè)置有傳感裝置。
[0008]優(yōu)選地，所述傳感裝置為視頻采集設(shè)備。
[0009]優(yōu)選地，所述負(fù)壓口和排氣口之間的管路上設(shè)置有空氣濾清器?？諝鉃V清器可以將結(jié)構(gòu)體表面的雜質(zhì)濾除，避免雜質(zhì)被吸入真空發(fā)生器內(nèi)。
[0010]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:提出了一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的爬行機器人，該爬行機器人采用履帶式走行結(jié)構(gòu)，跨越障礙能力較強，而且其吸附裝置較為離散，抗脫落能力較強。
【附圖說明】
[0011]圖1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2、本發(fā)明的頂視圖；
圖3、本發(fā)明的剖面示意圖；
圖4、圖3中圓圈內(nèi)結(jié)構(gòu)體放大圖；
圖中各個標(biāo)記所對應(yīng)的名稱分別為:雙排鏈輪1、鏈條2、吸附模塊3、導(dǎo)向筒4、機械臂5、空氣濾清器6、真空發(fā)生器7、分流器8、真空接口 9、套筒10、壓縮空氣管線和電源線A、保險纜B。
【具體實施方式】
[0012]一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的爬行機器人，其結(jié)構(gòu)為:所述爬行機器人由支架、走行部、多個真空發(fā)生器、分流器、多個吸附模塊3和多個真空接口組成;所述走行部由四個雙排鏈輪1、四根鏈條2和驅(qū)動電機組成，其中兩個雙排鏈輪I同軸設(shè)置于支架的前端形成主動輪，驅(qū)動電機與主動輪傳動連接，另外兩個雙排鏈輪I同軸設(shè)置于支架的后端形成從動輪;其中兩根鏈條2設(shè)置于支架左側(cè)的兩個雙排鏈輪I上，另外兩根鏈條2設(shè)置于支架右側(cè)的兩個雙排鏈輪I上，位于支架同側(cè)的兩根鏈條2記為一個傳動鏈條組，多個吸附模塊3設(shè)置于傳動鏈條組上兩根鏈條2之間的位置處，吸附模塊3兩端分別與兩側(cè)的鏈條2連接，吸附模塊3中部設(shè)置有吸附孔，爬行機器人運動時，與行走面貼合的吸附模塊3記為吸附單元;支架兩側(cè)各設(shè)置有多個真空接口，位于支架同側(cè)的多個真空接口記為一個真空接口組，單個真空接口組內(nèi)的多個真空接口沿傳動鏈條組軸向單列分布，真空接口上排氣口的外端與吸附單元的內(nèi)側(cè)面接觸;所述排氣口的內(nèi)端與真空發(fā)生器的負(fù)壓口通過管路連通，多個真空接口與多個真空發(fā)生器一一對應(yīng);真空發(fā)生器上的壓縮空氣進(jìn)氣端與分流器上的輸氣口連通，多個真空發(fā)生器均連接至分流器，外部輸入的壓縮空氣由分流器分流后通過多個輸氣口輸出至各個真空發(fā)生器;驅(qū)動電機、真空發(fā)生器和分流器均設(shè)置于支架上，分流器的進(jìn)氣端通過管線與外部的壓縮空氣源連接，驅(qū)動電機通過電纜與外部電源連接。
[0013]本領(lǐng)域技術(shù)人員在實施本發(fā)明時，還應(yīng)注意如下問題:在最初的樣機上，發(fā)明人采用橡膠吸盤來制作吸附模塊3，但經(jīng)過試驗驗證，橡膠吸盤的吸附效果不太好，其原因是:由于混凝土結(jié)構(gòu)表面灰塵較大，且表面十分粗糙，橡膠由于受自身材料特性限制，不能與混凝土結(jié)構(gòu)表面很好的貼合，漏氣較為嚴(yán)重，影響爬行機器人的行走能力，經(jīng)過多次試驗，發(fā)明發(fā)現(xiàn)，用聚醚泡沫材料制作出的吸附模塊3，具有良好的可壓縮性，當(dāng)吸附孔內(nèi)存在負(fù)壓時，聚醚泡沫材料制作出的吸附模塊3能夠緊密地貼合在混凝土結(jié)構(gòu)表面，顯著提升了吸附模塊3對于粗糙、惡劣混凝土表面的適應(yīng)性。
[0014]進(jìn)一步地，所述真空接口上端面設(shè)置有導(dǎo)向筒4，支架上設(shè)置有與導(dǎo)向筒4匹配的套筒，導(dǎo)向筒4外套接有預(yù)緊彈簧，導(dǎo)向筒4和預(yù)緊彈簧都套接在套筒內(nèi)，預(yù)緊彈簧下端與真空接口上端面接觸，預(yù)緊彈簧上端與套筒內(nèi)底面接觸，預(yù)緊彈簧能將真空接口抵緊在吸附單元內(nèi)側(cè)面上。
[0015]進(jìn)一步地，所述支架上設(shè)置有機械臂，機械臂外端設(shè)置有傳感裝置。
[0016]進(jìn)一步地，所述傳感裝置為視頻采集設(shè)備。
[0017]進(jìn)一步地，所述負(fù)壓口和排氣口之間的管路上設(shè)置有空氣濾清器。
[0018]具體使用時，為了進(jìn)一步提高安全性，還可在壓縮空氣管線和電源線上系掛保險纜，在爬行機器人失足落下時，保險纜可以防止爬行機器人進(jìn)一步跌落。
[0019]對于爬行機器人的動作控制，可采用現(xiàn)有技術(shù)中十分成熟的遙控控制手段實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1.一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的爬行機器人，其特征在于:所述爬行機器人由支架、走行部、多個真空發(fā)生器、分流器、多個吸附模塊(3)和多個真空接口組成;所述走行部由四個雙排鏈輪(I)、四根鏈條(2)和驅(qū)動電機組成，其中兩個雙排鏈輪(I)同軸設(shè)置于支架的前端形成主動輪，驅(qū)動電機與主動輪傳動連接，另外兩個雙排鏈輪(I)同軸設(shè)置于支架的后端形成從動輪;其中兩根鏈條(2)設(shè)置于支架左側(cè)的兩個雙排鏈輪(I)上，另外兩根鏈條(2)設(shè)置于支架右側(cè)的兩個雙排鏈輪(I)上，位于支架同側(cè)的兩根鏈條(2)記為一個傳動鏈條組，多個吸附模塊(3)設(shè)置于傳動鏈條組上兩根鏈條(2)之間的位置處，吸附模塊(3)兩端分別與兩側(cè)的鏈條(2)連接，吸附模塊(3)中部設(shè)置有吸附孔，爬行機器人運動時，與行走面貼合的吸附模塊(3)記為吸附單元;支架兩側(cè)各設(shè)置有多個真空接口，位于支架同側(cè)的多個真空接口記為一個真空接口組，單個真空接口組內(nèi)的多個真空接口沿傳動鏈條組軸向單列分布，真空接口上排氣口的外端與吸附單元的內(nèi)側(cè)面接觸;所述排氣口的內(nèi)端與真空發(fā)生器的負(fù)壓口通過管路連通，多個真空接口與多個真空發(fā)生器一一對應(yīng);真空發(fā)生器上的壓縮空氣進(jìn)氣端與分流器上的輸氣口連通，多個真空發(fā)生器均連接至分流器，外部輸入的壓縮空氣由分流器分流后通過多個輸氣口輸出至各個真空發(fā)生器;驅(qū)動電機、真空發(fā)生器和分流器均設(shè)置于支架上，分流器的進(jìn)氣端通過管線與外部的壓縮空氣源連接，驅(qū)動電機通過電纜與外部電源連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的爬行機器人，其特征在于:所述真空接口上端面設(shè)置有導(dǎo)向筒(4)，支架上設(shè)置有與導(dǎo)向筒(4)匹配的套筒，導(dǎo)向筒(4)夕卜套接有預(yù)緊彈簧，導(dǎo)向筒(4)和預(yù)緊彈簧都套接在套筒內(nèi)，預(yù)緊彈簧下端與真空接口上端面接觸，預(yù)緊彈簧上端與套筒內(nèi)底面接觸，預(yù)緊彈簧能將真空接口抵緊在吸附單元內(nèi)側(cè)面上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的爬行機器人，其特征在于:所述支架上設(shè)置有機械臂，機械臂外端設(shè)置有傳感裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的爬行機器人，其特征在于:所述傳感裝置為視頻采集設(shè)備。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的爬行機器人，其特征在于:所述負(fù)壓口和排氣口之間的管路上設(shè)置有空氣濾清器。
【文檔編號】B62D57/024GK106043486SQ201610524687
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月6日
【發(fā)明人】周建庭, 武維, 張洪, 辛景舟, 劉朝濤, 鄭丹, 藍(lán)章禮, 廖棱, 趙瑞強
【申請人】重慶交通大學(xué)