[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

说明书

本发明公开了一种用于运营期隧道衬砌检测及病害诊断的多臂机器人，包括：移动平台，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；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。本发明能够实现隧道衬砌表面和内部的全面自动检测。

技术领域

本发明属于隧道病害检测领域，尤其涉及一种用于运营期隧道衬砌检测及病害诊断的多臂机器人。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着隧道工程的大量建设并陆续投入运营，其安全运营的重要性尤为重要。在其长期服役过程中，在自然环境及气候变化及行车等周期性疲劳荷载等多种因素作用下，大量运营期隧道结构存在诸如衬砌开裂、钢筋锈涨、内部脱空、渗水漏泥等结构隐蔽病害，上述病害极易造成隧道衬砌结构性能退化，导致隧道寿命折减，甚至引发安全事故，影响行车安全，威胁人民人身财产安全，并造成恶劣的社会影响。

目前对隧道结构内部病害检测仍然以人工巡检为主，且对病害的诊断多依赖检测人员的主观经验，易漏检误报，且检测时间长、人力成本高、智能化水平低。现有的隧道综合检测车需要借助车辆作为移动载体，难以实现隧道环境的自主进行与自主检测。随着信息技术与自动化技术的发展，巡检机器人以其高效、智能、可用于危险环境等特点，近年来逐渐应用于桥梁、大坝等大型基础设施检测。在隧道等地下工程领域，现有的巡检机器人大多针对电缆隧道等固定检测线路，机器人以导轨式为主，需在隧道中安装机器人专用的行进轨道，难以适用于公路、铁路及地铁隧道。新兴的用于隧道病害检测的爬墙式、飞行式、足式机器人负载小，远远无法满足对体积且质量较大的精密无损检测设备的载重需求。

已有的用于地铁隧道等有轨隧道的巡检机器人多搭载线扫或面扫高清相机、红外成像仪、激光三维扫描仪等表面检测设备，存在以下问题：1)面扫高清相机、红外成像设备获取的表面检测图像拼接后极易发生畸变，严重影响检测效果；2)激光三维扫描仪够获取绝对位移的图像，图像无畸变，但扫描速度慢，导致检测速度慢；3)线扫相机成像速度快、图像畸变小，但成像效果受光源与相机焦距变化影响严重，在无固定运行轨道的公路隧道中，易受车辆运行轨迹偏移等影响，现有方法需固定焦距或针对不同隧道洞径重新调节，难以在公路隧道中应用推广；4)上述检测设备仅能对隧道结构表面的裂缝、脱落及渗漏水病害进行检测，无法满足对结构内部损伤检测的迫切需求。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于运营期隧道衬砌检测及病害诊断的多臂机器人，可对隧道结构进行自动化快速巡检，并对毫米级损伤进行精细检测与智能诊断，可极大提高衬砌病害检测和诊断的便捷性、快速性与准确性。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种用于运营期隧道衬砌检测及病害诊断的多臂机器人，包括：移动平台，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；

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。

进一步地，所述病害检测装置包括宽频段空气耦合雷达和/或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。