[發(fā)明專利]一種用于建筑結(jié)構(gòu)探傷的四旋翼機器人檢測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910051406.5
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109773803A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 艾青林;宋國正
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;G01N33/20;G01N33/00;B64C27/02;B64C27/08
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種用于建筑結(jié)構(gòu)探傷的四旋翼機器人檢測系統(tǒng)，包括四旋翼飛行模塊、控制模塊、電磁吸附式損傷檢測模塊以及一個光流傳感器，四旋翼飛行模塊包括一個機架、四組旋翼機臂、兩塊電池及電池固定片，每組旋翼機臂包含一個懸臂、一個電機座、一個無刷直流電機、一個旋翼和一個T型支撐柱，四組旋翼機臂的懸臂的一端安裝固定在工字型支撐塊與機架下板之間；電磁吸附式損傷檢測模塊包含一個吸盤式電磁鐵、一個套筒、一個加速度傳感器、一個彈簧、第一固定片及第二固定片；控制模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、主控單元、GPS單元、電機驅(qū)動單元、慣性導(dǎo)航單元、圖像處理單元、無線通信單元和固態(tài)繼電器。本發(fā)明檢測方式靈活、體積小、機動性強、檢測更全面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機器人領(lǐng)域，具體涉及一種用于建筑結(jié)構(gòu)探傷的四旋翼機器人檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)迅猛發(fā)展，各種復(fù)雜大型鋼結(jié)構(gòu)建筑不斷出現(xiàn)。其中，鋼結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于大型橋梁、大型空間結(jié)構(gòu)、高層建筑、大型鐵路交通樞紐、石油管道、核電站等。由于這些建筑結(jié)構(gòu)對于結(jié)構(gòu)健康要求較高，因此，加強建筑結(jié)構(gòu)健康檢測，及時進(jìn)行維修顯得尤為重要。

目前應(yīng)用較廣泛的是在建筑中特定位置安放有線或無線傳感器節(jié)點，這種檢測方法由于傳感器位置固定，存在檢測盲區(qū)并且維護(hù)困難，需要花費大量的人力物力成本；另一種檢測方法是采用移動傳感器節(jié)點，將檢測用傳感器與移動機器人小車結(jié)合起來，這種方法克服了固定式傳感器的不足，但在一些大型的建筑結(jié)構(gòu)中，由于待檢測處位于高空或攀爬困難不易到達(dá)，或者待檢測區(qū)域為鋼結(jié)構(gòu)而其余部分為非鋼結(jié)構(gòu)時，現(xiàn)有的檢測方式有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)檢測方式的安裝繁瑣，成本高，待檢測處不易到達(dá)等不足，本發(fā)明提供了一種用于建筑結(jié)構(gòu)探傷的四旋翼機器人檢測系統(tǒng)，該機器人可以自主飛行到待檢測區(qū)域，再通過其攜帶的電磁吸附式損傷檢測模塊對被測表面進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)損傷檢測工作，其具有檢測方式靈活、體積小、機動性強、檢測更為全面等特點。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于建筑結(jié)構(gòu)探傷的四旋翼機器人檢測系統(tǒng)，包括四旋翼飛行模塊、控制模塊、電磁吸附式損傷檢測模塊以及一個光流傳感器，所述四旋翼飛行模塊包括一個機架、四組旋翼機臂、兩塊電池及電池固定片，每組旋翼機臂包含一個懸臂、一個電機座、一個無刷直流電機、一個旋翼和一個T型支撐柱，四組旋翼機臂的懸臂的一端安裝固定在工字型支撐塊與機架下板之間，四組懸臂的安裝方向依次呈90°分布；所述電磁吸附式損傷檢測模塊包含一個吸盤式電磁鐵、一個套筒、一個加速度傳感器、一個彈簧、第一固定片及第二固定片；所述控制模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、主控單元、GPS單元、電機驅(qū)動單元、慣性導(dǎo)航單元、圖像處理單元、無線通信單元和固態(tài)繼電器。

進(jìn)一步，所述四旋翼飛行模塊中，機架包括機架上板、機架下板和工字型支撐塊，機架下板用于安裝控制模塊、電池、電磁吸附式損傷檢測模塊、光流傳感器，機架上板可以加強四旋翼機器人的結(jié)構(gòu)強度，并對控制模塊進(jìn)行防護(hù)，機架上板通過螺釘與工字型支撐塊連接固定，機架下板與懸臂通過螺釘與工字型支撐塊連接固定；所述控制模塊通過四根立柱固定在機架下板上，兩個電池位于控制模塊下方，電池通過電池固定片固定在機架下板上方，其中一節(jié)電池為四個無刷直流電機與吸盤式電磁鐵供電，另外一節(jié)電池為四旋翼機器人的控制模塊及各傳感器供電，光流傳感器固定在機架下板的下方，用于采集四旋翼機器人周圍的環(huán)境信息。

再進(jìn)一步，所述旋翼機臂的懸臂另一端上安裝電機座，無刷直流電機通過螺釘安裝在電機座上，所述無刷直流電機的驅(qū)動軸與旋翼通過螺釘固定連接，四個旋翼中有兩個正旋翼和兩個逆旋翼，正、逆旋翼間隔安裝，每個無刷直流電機驅(qū)動一個旋翼，無刷直流電機控制線與電機驅(qū)動單元相連，懸臂下方固定安裝T型支撐柱，作為四旋翼機器人的落地支撐點。