[發明專利]大壩檢測機器人、檢測系統及檢測方法

有效

• 申請號: 202010796790.4
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112362093B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 劉富檣;馬祖興;許宇波;湯浩;柏龍;羅均;蒲華燕;陳銳;孫園喜;李奇敏;江沛
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;E02B1/00;B63C11/52;B63G8/00;B63G8/08;B08B3/12
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司 50219
• 代理人: 沈鋒

本發明公開了一種大壩檢測機器人、檢測系統和檢測方法；其中，大壩檢測機器人包括混合型機身、攝像頭、推進器組件和清掃除淤模塊；所述混合型機身包括喇叭狀殼體和固定于喇叭狀殼體前端的矩形框架；所述清掃除淤模塊包括安裝于所述矩形框架上的超聲波換能振頭和滾筒刷；大壩檢測系統包括水面雙體船、電纜、纜繩和所述檢測機器人；大壩檢測方法包括以下步驟：s1.入水；s2.循跡下降采集圖像；s3.橫移；s4.循跡上升采集圖像；s5.橫移；s6.浮出水面；本發明結合超聲波清洗原理和大壩檢測技術，從而提高了大壩表面前期清潔工作的質量和效率，提高裂縫、孔洞等檢測的準確性。

技術領域

本發明涉及一種用于大壩、橋梁等水利水電工程水下部分的結構破損高效檢測的水下機器人、檢測系統以及檢測方法。

背景技術

現有的面向大壩檢測的水下機器人主要有3種，拖纜式水下機器人(ROV)，自主式水下檢測機器人(AUV)以及兩種模式共存的混合式水下檢測機器人。拖纜式水下機器人具有作業深度大、工作時間長、出現故障易回收等特點。自主式水下檢測機器人移除了臍帶電纜，運動靈活、覆蓋面廣，但續航時間短，不適合面積寬廣的大壩表面長時間檢測。混合式水下檢測機器人綜合了二者的優點，但成本高昂，結構維修困難。

用于大壩檢測的水下機器人的本體結構主要有2種類型：流線型和框架型。框架型水下機器人較為常見，即機器人本體的外部形狀為框架形，并將推進器、密封艙、照明設備、攝像頭等安裝在框架內部。框架型ROV本體的主要優勢是總體布置很便捷，能搭載傳感器、推進器等外部設備的數量多，另外配備浮力模塊會使設備重心下降，所以抗擾流能力較強，在水下能保持高穩定的狀態運動。缺點在于框架增加了水中的阻力，需要的推進器功率和推力較大，且運動較緩慢，在水下的機動性能較差。流線型ROV本體就是其外部結構符合流線型 (如圓形、圓錐形、橢圓形等)，密封艙、相機、照明燈等安放在流線型結構內部。其顯著的優勢是行進阻力低，結構簡單，能在水下高速移動；但劣勢也很明顯，由于形狀和空間限制，不便于搭載較多的外部設備和作業模塊。

因此，本發明的一個目的是設計一種混合型的ROV本體綜合了上述兩種結構中的部分特點，同時具有優秀的水動力性能和便捷的擴展性能。可以將密封艙、攝像機和照明燈等電子設備安裝在流線型主體的內部，同時將各種傳感器和推進器等安裝在框架外側上。

另一方面，現有的大壩檢測ROV結構中，普遍存在壁面清理裝置簡單、沉積物清除不到位等問題。常規的壁面清洗裝置大多采用清潔布、滾筒刷等剛性部件與壁面接觸，并靠其上的軟性材料與壁面摩擦，進而實現清洗功能。清潔效率和質量很大程度上取決于壁面的平整程度。在面對一些凹陷部位時，難以發揮作用。而在大壩表面上的這些位置，往往也是容易出現結構損傷的地方。而超聲波清洗機利用超聲波傳播時產生的空化效應，不斷與清洗物件表面產生碰撞，來實現清洗工作，只要超聲波能傳播到的地方，就能產生沖擊振動，故使用該種方法，能極大提高清洗的覆蓋面和清洗的質量。

本發明另一個目的是結合超聲波清洗原理和大壩檢測技術，設計出一種實現超聲清洗的大壩檢測機器人，將會提高大壩表面前期清潔工作的質量和效率，提高裂縫、孔洞等檢測的準確性，為大壩、橋梁等水下結構的安全運營提供更好的信息支撐。

發明內容

有鑒于此，本發明的一種大壩檢測機器人，包括混合型機身、攝像頭、推進器組件和清掃除淤模塊；

所述混合型機身包括喇叭狀殼體和固定于所述喇叭狀殼體前端的矩形框架；所述喇叭狀殼體的前端和后端的開口分別通過透明窗玻璃板和密封端蓋封堵，使所述喇叭狀殼體內部形成封閉空間；所述攝像頭通過相機固定板固定于所述喇叭狀殼體內部；所述推進器組件包括安裝于所述矩形框架上的若干個推進器Ⅰ和推進器Ⅱ；所述推進器Ⅰ垂直于大壩壁面安裝；所述推進器Ⅱ平行于大壩壁面水平安裝；所述清掃除淤模塊包括安裝于所述矩形框架上的超聲波換能振頭和滾筒刷；

進一步，所述矩形框架兩側還安裝有若干個用于水下照明的LED燈；