[发明专利]一种用于桥梁裂缝检测的飞爬机器人

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁裂缝自动检测技术领域，尤其涉及一种用于桥梁裂缝检测的飞爬机器人。

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，申请公布号为CN107064169A的中国专利申请公开了一种桥梁裂缝检测装置，主要通过安装小车和伸缩杆机构来进行检测，该方案的主要问题在于：

第一、严重影响交通安全。桥梁检测车安全操作需占用近两个车道，且移动速度缓慢，对于桥面宽度较小的桥梁需要封闭交通。桥梁检测车长时间占道必然造成交通堵塞并严重影响交通安全，对于交通繁忙的城市干道、干线如高速公路或国道线可能导致交通瘫痪。

第二、不适用于各类型桥梁。其一，桥梁检测车工作伸臂最大下桥深度有限，无法实现对大跨度变截面混凝土箱梁桥墩梁根部截面支座位置或者高墩(山区高速公路桥梁)的测试。其二，桥梁检测车最大横向臂展有限。其三，在桥面两侧有主拱圈、吊杆和斜拉索等构件的桥梁，桥梁检测车伸臂作业空间受到限制，无法利用桥梁检测车作为工作平台进行测试。其四，超过一定高度的桥塔、斜拉索、拱圈受伸臂高度限制无法利用桥梁检测车进行测试。

第三、不适用于震后桥梁评估。一般地震灾害会给桥梁造成损伤，致使交通中断并危及交通安全。对遭受震灾损伤桥梁进行快速测试、评估及应急抢修和保通是抢险救灾工作的关键。

第四、使用和维护费用高。目前国产桥梁检测车，每台单价超过80万元，需专人员操作并定期保养；进口桥梁检测车使用和维护成本更高。

申请公布号为CN106441235A的中国专利申请公开了一种基于无人飞机机载成像的混凝土裂缝宽度识别系统，其包括云台、相机、自动避障装置、三点激光测距仪和带图传系统的多旋翼无人飞行器。然而，该方案一方面由于多旋翼无人飞行器续航能力十分有限，不能满足长时间工作的要求，这极大的降低了工作的效率和桥梁裂缝检测的可用性；另一方面，该方案对于桥梁裂缝检测精度较低，因为飞行器悬停误差较大，即使通过激光测距仪和相应的算法来进行校正，仍然难以满桥梁底面裂缝测量所需精确度的严格要求，严重影响了检测数据的真实可靠性。

发明内容

本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种用于桥梁裂缝检测的飞爬机器人，能够在确保桥梁的安全运营并减少桥梁维护成本的同时，高效地对桥梁裂缝进行检测，所获取的检测数据精确度高，能够实现大范围桥梁高可靠性的检测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。

一种用于桥梁裂缝检测的飞爬机器人，其包括：降落架、上主板、下主板、四个或者更多个主板轴、安装在主板轴末端的旋翼、通过立轴与上主板平行设置的框体结构、设置在框体结构上的至少两个动力轮、以及至少一个万向轮；

其中，四个或者更多个主板轴的一端均匀设置在上、下主板之间；动力轮由与其连接的伺服电机提供动力；旋翼和伺服电机分别通过各自的控制线和电源线与设置在上、下主板之间的控制器和电源模块连接；上、下主板之间还设置有与控制器和电源模块连接的探测设备；控制器通过复合系留缆绳向地面设备发送和/或接收数据，电源模块通过复合系留缆绳从地面设备获取电能。

优选的，所述动力轮与框体结构之间的连接机构中设置有压力传感器。

优选的，所述降落架包括至少两个T字形的降落架，其一端分别通过斜三通管连接到支撑轴，支撑轴安装在支撑轴固定座中，支撑轴固定座与下主板连接；下主板与上主板之间通过主板固定座连接。

优选的，所述探测设备包括：相机、惯性传感器、位置传感器、以及距离传感器。

优选的，所述控制器用于根据从传感器获取的数据确定机器人的姿态与位置，并根据地面设备发送的指令输出相应的控制信号，对旋翼和伺服电机进行转速控制以调整飞爬机器人的姿态、高度以及位置。

优选的，所述主板轴上安装有一个或多个彩色LED以标示飞爬机器人的姿态。