[发明专利]一种结合巡检与典检的桥梁支座实时监测系统及方法

权利要求书

1.一种结合巡检与典检的桥梁支座实时监测系统，其特征在于，包括智能支座单元、桥梁检测爬行机器人及定期巡检无人机；

所述智能支座单元用于长期监测；

所述桥梁检测爬行机器人用于问题典检；

所述定期巡检无人机用于定期巡检。

2.根据权利要求1所述的结合巡检与典检的桥梁支座实时监测系统，其特征在于，所述智能支座单元包括上顶板（21）、不锈钢板（22）、聚四氟乙烯滑板（23）、中间钢板（24）、橡胶块（25）、下底盆（26）及光纤光栅应变传感器元件组（27）；

所述上顶板（21）、不锈钢板（22）、聚四氟乙烯滑板（23）、中间钢板（24）及橡胶块（25）放置于下底盆（26）内部，在底盆的内侧壁上，其和橡胶板接触部位设置有凹槽，凹槽内螺栓固定有光纤光栅应变传感器元件组（27），传感器通过贯穿底盆的导线和外部光纤连接。

3.根据权利要求1所述的结合巡检与典检的桥梁支座实时监测系统，其特征在于，所述桥梁检测爬行机器人主要包括机器人主体（31）、俯仰关节（32）、偏航关节（33）、摄像头（34）、运动腿（35）及吸盘结构（36）；

所述机器人主体（31）结构包括电路板、单片机、电源和真空产生装置；

所述摄像头（34 ）由控制电路连接控制；

在机器人的主体（31）的左右两侧对称布置有四条运动腿（35），相对机体呈对称分布，每条运动腿（35）腿部都安装三个驱动伺服电机，驱动伺服电机通过单片机进行控制，每条运动腿的足部都带有真空吸盘结构（36）；

每条运动腿（35）的大腿与身体躯干位置安装一个驱动伺服电机，通过控制伺服电机来实现在垂直平面的旋转，从而控制腿关节的下落与抬起功能；

每条运动腿（35）的大腿与小腿之间安装一个驱动伺服电机，负责完成脚掌在水平面内的上下运动，实现脚掌在接触面的前后移动；

每条运动腿（35）的足部安装一个驱动伺服电机，负责电磁装置在接触面上的吸附与脱附工作，吸盘结构（36）产生吸附力可以承受机器人自身的重量以及机器人上搭载的检测设备和其他的仪器的重量；

在机器人主体（31）躯干中间区域增加俯仰关节（32）和偏航关节（33）两个驱动电机。

4.根据权利要求1所述的结合巡检与典检的桥梁支座实时监测系统，其特征在于，所述桥梁检测爬行机器人的控制系统主要包括上位机人机交互系统和下位机控制系统两部分；

上位机人机交互系统负责完成对桥梁检测爬行机器人的监控，通过无线通信模块实现与下位机控制系统实时通信传输，使操作人员能够通过无线通信实现对机器人远程控制；

下位机控制系统负责执行上位机发送的任务命令，控制机器人完成移动、翻越与摄像这些任务，并将传感器实时采集的机器人内外部环境状态数据传送给上位机；

下位机控制系统主要包括中央控制模块、无线通信模块、伺服电机及运动机构模块、吸附机构模块、传感器检测模块、电源模块；

控制系统硬件电路主要包括中央控制模块、无线通信模块、舵机运动机构模块、吸附机构模块、传感器检测模块、电源模块；机器人的硬件功能主要通过中央控制模块实现与地面的上位机之间的通信，执行上位机传过来的指令，并上传摄像机和其他传感器采集的数据，通过图像处理，增加用于训练神经网络的图片集；将获取的桥梁支座病害照片划分训练集和测试集；建立卷积神经网络，得到具有自动识别桥梁支座病害功能的神经网络模型；掌握支座有无裂纹、脱空，计算裂纹尺寸及脱空程度。