[发明专利]一种用于运营期隧道衬砌检测及病害诊断的多臂机器人

权利要求书

1.一种用于运营期隧道衬砌检测及病害诊断的多臂机器人，其特征在于，包括：移动平台，所述的移动平台为轮轨式复合移动平台，轮式结构可用于公路隧道行进，移动平台的前后设置可探出式轨道轮，可行进于带轨道的隧道，所述移动平台上设有环境探测装置和病害检测装置，其中，病害检测装置通过多自由度机械臂设于移动平台上，每个多自由度机械臂上均设置姿态检测模块；

控制器接收环境探测装置和姿态检测模块感测的环境数据和机械臂姿态数据，根据环境数据向移动平台和多自由度机械臂发送控制指令，实现机器人的运动；所述控制器上设置有近红外结构光双目立体成像相机，所述控制器接收近红外结构光双目立体成像相机获取的数据，对光照不均匀的隧道环境进行定位及构图，控制机器人自主行进；所述病害检测装置包括宽频段空气耦合雷达，所述宽频段空气耦合雷达通过可折叠机械臂设于移动平台上；所述机械臂的第一节臂固定于移动平台上，最后一节臂连接可折叠支撑结构；所述可折叠支撑结构包括多段相互铰接的支撑杆，且其中一个支撑杆与最后一节臂呈垂直角度固定连接；每个支撑杆上均设有一个宽频段空气耦合雷达；

控制器接收病害检测装置感测的隧道衬砌结构数据，进行病害诊断。

2.如权利要求1所述的用于运营期隧道衬砌检测及病害诊断的多臂机器人，其特征在于，所述的病害检测装置还包括X光背散射检测装置；所述环境探测装置包括线阵照相机阵列、近红外双目立体成像相机和外热成像装置中的一个或多个。

3.如权利要求1所述的用于运营期隧道衬砌检测及病害诊断的多臂机器人，其特征在于，每个支撑杆均通过可调节支架与宽频段空气耦合雷达连接；所述可调节支架包括弧形导轨、伸缩杆和撑开杆，其中，伸缩杆和撑开杆交叉旋转连接，且二者的端部均与弧形轨道滑动连接；伸缩杆的另一个端部连接于支撑杆上；宽频段空气耦合雷达通过滑动云台设于弧形轨道上。

4.如权利要求3所述的用于运营期隧道衬砌检测及病害诊断的多臂机器人，其特征在于，所述伸缩杆与撑开杆的交叉连接处设有齿轮，与步进电机连接，撑开杆的轴向上设有滑道结构，滑道内壁设有齿条，与伸缩杆上的齿轮相啮合；控制器通过步进电机控制齿轮旋转。

5.如权利要求2所述的用于运营期隧道衬砌检测及病害诊断的多臂机器人，其特征在于，所述X光背散射检测装置通过负载机械臂设于移动平台上，所述负载机械臂为三节机械臂结构；其中，第一节臂固定与移动平台上，第二节臂内置供电及水冷散热系统，第三节臂末端通过辐射屏蔽部件连接X光背散射检测装置，所述辐射屏蔽部件内置射线源及单光子探测器阵列。

6.如权利要求5所述的用于运营期隧道衬砌检测及病害诊断的多臂机器人，其特征在于，还包括液压系统，液压系统一端与移动平台连接，另一端与第二、三节臂关节处连接。

7.如权利要求1所述的用于运营期隧道衬砌检测及病害诊断的多臂机器人，其特征在于，移动平台底部设置吸附式载重平衡组件，所述吸附式载重平衡组件采用多腔负压吸附结构，当负载机械臂工作时，通过真空补气迅速产生负压吸附于地表。

8.如权利要求1所述的用于运营期隧道衬砌检测及病害诊断的多臂机器人，其特征在于，移动平台底部还设有动力及充电模块。

9.如权利要求1所述的用于运营期隧道衬砌检测及病害诊断的多臂机器人，其特征在于，移动平台的移动机构为探出式轨道轮。