[发明专利]一种基于隧道穹顶检测的旋翼飞行机器人系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于隧道穹顶检测的旋翼飞行机器人系统及控制方法，涉及隧道检测技术领域。本发明包括四旋翼飞行器、混联检测平台、被动式柔性探测头、二自由度起落架和视觉导航单元；混联检测平台与四旋翼飞行器连接，视觉导航单元安装于四旋翼飞行器底部，二自由度起落架均布在四旋翼飞行器周侧且两者固定连接，被动式柔性探测头与四旋翼飞行器主体连接；四旋翼飞行器吊舱中分别安装有控制单元、执行单元、报警单元、监控中心和监控传输设备。本发明解决了隧道穹顶数据无法实时检测，检测数据精度低，检测设备成本高且无法维修的问题，大大提高了隧道穹顶检测的工作效率和灵活性。

技术领域

本发明属于隧道检测技术领域，特别是涉及一种基于隧道穹顶检测的旋翼飞行机器人系统及控制方法。

背景技术

进入21世纪以来，交通基础设施建设一直是国民经济基础建设的重要内容，其中隧道建设是交通基础建设中的重要环节。常见的隧道问题有隧道渗漏、穹顶下沉、洞壁开裂、衬砌表面变异等，因此隧道需要定期检测与维护。目前，隧道检测主要靠人工完成，费时耗力，容易存在漏检、误检的问题。尤其是隧道穹顶，人工很难对其缺陷进行检测。如何提高隧道穹顶检测效率、降低人工检测成本一直是国内外探索的难题。

当前隧道穹顶检测方式一般分为两种，第一种方式是采用全站仪人工检测，即由检测员对隧道内的标记点逐一进行检测，但这种方式不能实时监测检测数据，也不能保证检测的精度，甚至还会对危险地段漏检；第二种方式是在隧道穹顶埋设检测管，每个检测管内放置多个传感器，用于检测穹顶裂纹和下沉情况，但这种方式需要在穹顶土层内埋设检测管，成本较高，同时当传感器发生故障时不利于维修。为此，我们设计了一种基于隧道穹顶检测的旋翼飞行机器人系统及控制方法，用以解决上述中的技术问题。

发明内容

本发明提供的一种基于隧道穹顶检测的旋翼飞行机器人系统及控制方法，解决了目前市场上存在的隧道穹顶数据无法实时检测，检测数据精度低，检测设备成本高且无法维修的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于隧道穹顶检测的旋翼飞行机器人系统，包括四旋翼飞行器、混联检测平台、被动式柔性探测头、二自由度起落架和视觉导航单元；其中，所述混联检测平台通过螺栓与四旋翼飞行器连接，所述视觉导航单元安装于四旋翼飞行器底部，多个所述二自由度起落架均布在四旋翼飞行器周侧且两者固定连接，所述被动式柔性探测头与四旋翼飞行器主体连接；所述四旋翼飞行器吊舱中分别安装有控制单元、执行单元、报警单元、监控中心和监控传输设备；其中所述执行单元与控制单元相连，所述报警单元与控制单元的输出端相连；所述控制单元包括有控制四旋翼飞行器的飞行运动控制子单元、控制二自由度起落架的运动控制子单元和控制视觉导航单元中云台的运动控制子单元；所述监控中心包括航迹规划软件、数据分析软件和控制指令生成软件。

进一步地，所述四旋翼飞行器包括有电调、上下设置的上底板和下底板，所述上底板与下底板之间通过多个支撑组架固定连接；所述支撑组架由两支撑架组成，两支撑架之间固定有机臂，所述机臂远离四旋翼飞行器的一端安装有电机底座，所述电机底座顶部安装有无刷电机，所述无刷电机输出端安装有碳素桨叶。

所述下底板底部固定有若干短架，所述短架底部固定有吊板，所述吊板与下底板之间形成吊舱且吊舱内部设置有锂电池。

进一步地，所述混联检测平台包括有上下设置的弹簧上底座和弹簧下底座，所述弹簧上底座与弹簧下底座之间通过支架杆固定连接。

所述弹簧上底座周侧面安装有若干弹簧连接器，所述弹簧下底座上表面固定有若干连接块，所述连接块与弹簧连接器之间连接有弹簧；所述弹簧上底座上表面分别安装有防触球和传感器支撑架，所述防触球位于传感器支撑架内侧，且所述传感器支撑架的凹槽中安装有传感器。