[发明专利]一种检测机器人及使用该检测机器人检测钢管混凝土浇筑质量的方法

权利要求书

1.一种应用检测机器人检测钢管混凝土浇筑质量的方法，其特征在于：

所述检测机器人为履带式检测机器人，该检测机器人包括机械电磁混合敲击锤(1)、麦克风(3)和摄像头(7)，机械电磁混合敲击锤(1)和麦克风(3)均通过可调节夹具(5)分别固定于机器人上的敲击锤机械臂(2)和麦克风机械臂(4)的一端，敲击锤机械臂(2)和麦克风机械臂(4)的另一端均固定在机器人上的控制转垛(8)上，控制转垛(8)上设有基座(9)，基座(9)上安装有转向器(10)，转向器(10)上安装有摄像头(7)；

所述机械电磁混合敲击锤(1)包括电动机、半齿齿轮(14)、电磁线圈(15)、隔板(16)、齿杆钢棒(17)、软铁层(18)、回位弹簧(19)、弹簧(21)和敲击锤(22)，弹簧(21)固定在隔板(16)上，电磁线圈(15) 设置在齿杆钢棒(17)上，电动机带动半齿齿轮(14)旋转，半齿齿轮(14)带动齿杆钢棒(17)向上移动，并压缩弹簧(21)做功，当半齿齿轮(14)旋转半圈后进入无齿阶段，并与齿杆钢棒(17)脱离，齿杆钢棒(17)与敲击锤(22)一起在弹簧(21)的做功下向下弹射，当弹射至弹簧(21)平衡位置,齿杆钢棒(17)开始减速运动，而此时敲击锤(22)在惯性作用下保持原有速度继续运动，并于与齿杆钢棒(17)脱离，直至撞击到待检测钢管表皮，敲击锤(22)在钢管表皮及回位弹簧(19)的作用下，向上反弹，此时，电磁线圈(15)开始通电，并使齿杆钢棒(17)一侧软铁层具有磁性，确保软铁层在与敲击锤(22)一侧软铁层(18)相遇时，牢牢吸住敲击锤(22)，避免其二次敲击钢管表皮；

所述敲击锤(22)内安装有力传感器(20)，力传感器(20)将每次敲击时产生的力的数值传输给检测设备；

应用检测机器人检测钢管混凝土浇筑质量的方法包括如下步骤：

1)运用人工敲击听音法或红外热成像技术对待检测的钢管混凝土整体结构进行快速检测，初步确定可能发生局部脱空损伤的区域；

2)在该局部脱空损伤的区域划分等间距的10×10测点网格，在每一个网格敲击点处使用检测机器人上的机械电磁混合敲击锤(1)敲击，局部脱空损伤处的钢壳在机械电磁混合敲击锤(1)激励下产生振动；

3)通过麦克风(3)拾取敲击点上空的声压信号，对从机械电磁混合敲击锤(1)采集的力信号与敲击点上空采集的声压信号进行分析处理，求得每个敲击点的频响函数曲线，提取一阶峰值频率，并求出一阶峰值频率处的声压模态柔度，以声压模态柔度的数值矩阵作为损伤指标作敲击点网格的损伤云图；

4)根据损伤云图识别脱空损伤区域的面积大小与形状；

5)通过板壳振动的频域特征模型进行验证与校核，确定损伤的具体位置后，对损伤区域进行钻孔灌浆加固处理。

2.如权利要求1所述的应用检测机器人检测钢管混凝土浇筑质量的方法，其特征在于：控制转垛(8)通过内部转动机构与机器人车身相连，提供360度的转向，并带动敲击锤机械臂(2)和麦克风机械臂(4)转动。

3.如权利要求1所述的应用检测机器人检测钢管混凝土浇筑质量的方法，其特征在于：所述力传感器(20)前端装有锤帽(23)，锤帽(23)用于保护力传感器(20)。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的应用检测机器人检测钢管混凝土浇筑质量的方法，其特征在于：所述麦克风(3)呈圆柱体，下部为音频录入口，上部为输出端，通过数据线将音频信息传到机器人车身上的存储设备。

5.如权利要求1-3中任意一项所述的应用检测机器人检测钢管混凝土浇筑质量的方法，其特征在于：摄像头(7)能相对转向器(10)上下转动，转向器(10)能相对于基座(9)左右转动，摄像头(7)用以观测敲击锤所敲击的地方，并将拍摄视频实时传输给操作人员，并呈现在遥控器屏幕上，以方便操作人员的实时操作。

6.如权利要求1-3中任意一项所述的应用检测机器人检测钢管混凝土浇筑质量的方法，其特征在于：该机器人还包括数据采集模块(13)和无线传输模块(12)，数据采集模块(13)是将采集的信号数据化并通过无线传输模块(12)实时将数据无线传输给操作人员，便于其判断检测处混凝土的浇筑情况。

7.如权利要求1-3中任意一项所述的应用检测机器人检测钢管混凝土浇筑质量的方法，其特征在于：该机器人还包括遥控设备，遥控设备主要实现两大功能，一是实现机器人的爬行功能，包括：前进，倒退，以及左右转向；二是实现检测机器人的控制，包括：遥控敲击锤机械臂(2)和麦克风机械臂(4)在竖直平面内自由转动，以及控制转垛(8)的旋转，以实现所述敲击锤机械臂(2)和麦克风机械臂(4)在水平方向的旋转。