[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

说明书

本发明提供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，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)。

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，主要涉及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。

背景技术

钢管混凝土(Concrete-Filled Steel Tube)组合结构是指在钢管中填充混凝土形成的组合结构，利用钢管和混凝土在受力过程中相互作用使混凝土处于复杂的应力状态，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性得到改善。钢管混凝土组合结构充分发挥了钢材与混凝土两种材料的优点，具有：重量轻，在力学性能方面耐疲劳、强度高、耐冲击、延性好，在施工性能方面架设轻便、省工省料、施工速度快等优势，被广泛应用于厂房、高层建筑和大跨结构和桥梁中，受施工工艺和材料自身特性等因素的影响，加之钢管混凝土拱桥设计规范和理论的不完善，现役钢管混凝土组合结构中已出现不同程度的病害，应当引起高度重视。钢管混凝土组合结构的损伤类型主要包括：管内混凝土界面脱空现象、钢管局部鼓曲、钢管局部锈蚀等，其中以钢管混凝土的管壁脱空现象最为普遍，但是，钢管混凝土外部为钢管结构，其内部发生脱空现象，无法通过肉眼发现，存在难以观测、难以检测等问题。

我们研究发现，对混凝土填充密实的构件表面施加脉冲力激励时，冲击瞬间会发出直接声波，而对构件表面的脱空损伤部位施加脉冲力激励时，局部脱空区域的钢板壳受短时冲击力的作用，将发生持续的振动响应，其响应在局部板壳的自振频率处十分明显。因此，本发明通过声压传感器麦克风拾取激励点上空的声压信号，对声压信号进行分析处理，判断构件表面的振动情况，通过振动特性的频率、速度和幅值等参数的差异来判断是否存在脱空损伤。

发明内容

本发明是针对钢管混凝土浇筑过程中难以观测、难以检测等问题，发明了一种可在钢管混凝土上爬行的用于检测钢管混凝土脱空损伤的机器人。该检测机器人利用可吸附履带及其远程遥控功能克服了传统检测手段存在检测盲区的缺点，同时该检测机器人利用无线传输功能实现了信息即时传输、分析的功能。

本发明的检测机器人，采用如下技术方案：

一种检测机器人，用于检测钢管混凝土浇筑质量，包括机械电磁混合敲击锤、麦克风和摄像头，机械电磁混合敲击锤和麦克风均通过可调节夹具分别固定于机器人上的敲击锤机械臂和麦克风机械臂的一端，敲击锤机械臂和麦克风机械臂的另一端均固定在机器人上的控制转垛上，控制转垛上设有基座，基座上安装有转向器，转向器上安装有摄像头。

进一步的，控制转垛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和麦克风机械臂转动。

进一步的，所述机械电磁混合敲击锤包括电动机、半齿齿轮、电磁线圈、隔板、齿杆钢棒、软铁层、回位弹簧、弹簧和敲击锤，电动机带动半齿齿轮旋转，半齿齿轮带动齿杆钢棒向上移动，并压缩弹簧做功，当半齿齿轮旋转半圈后进入无齿阶段，并与齿杆钢棒脱离，齿杆钢棒与敲击锤一起在弹簧的做功下向下弹射，当弹射至弹簧平衡位置,齿杆钢棒开始减速运动，而此时敲击锤在惯性作用下保持原有速度继续运动，并于与齿杆钢棒脱离，直至撞击到待检测钢管表皮，敲击锤在钢管表皮及回位弹簧的作用下，向上反弹，此时，电磁线圈开始通电，并使齿杆钢棒一侧软铁层具有磁性，确保软铁层在与敲击锤一侧软铁层相遇时，牢牢吸住敲击锤,避免其二次敲击钢管表皮。

进一步的，敲击锤内安装有力传感器，力传感器将每次敲击时产生的力的数值传输给检测设备，力传感器前端装有锤帽，锤帽用于保护力传感器。