[實(shí)用新型]一種用于橋梁撓度檢測(cè)的飛行吸附機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202022290373.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN213259512U
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚國金;楊正;付巍;尹冬梅;楊潤超;李坤霖;王勇;曲大波;吳春利;周培蕾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué);吉林省公路管理局（吉林省公路重點(diǎn)工程建設(shè)管理辦公室）;東北師范大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J11/00
• 分類號(hào): B25J11/00;G01S17/88;G01M5/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張換君

本實(shí)用新型公開了一種用于橋梁撓度檢測(cè)的飛行吸附機(jī)器人，包括飛行吸附機(jī)器人機(jī)架、飛行裝置、吸附裝置、檢測(cè)裝置、控制裝置、直流電機(jī)、旋翼、密封裝置、密封內(nèi)襯、密封裙、離心裝置、離心泵、無刷電機(jī)、氣壓傳感器、相機(jī)、激光雷達(dá)、傳感器組、機(jī)載單片機(jī)。本實(shí)用新型的有益效果是：采用激光雷達(dá)作為檢測(cè)設(shè)備遠(yuǎn)程檢測(cè)撓度，通過構(gòu)建三維點(diǎn)云模型，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁各位置撓度，避免了人工讀數(shù)誤差，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。選用飛行吸附機(jī)器人搭載檢測(cè)設(shè)備，能夠快速飛行并固定到橋下檢測(cè)位置，避免無人機(jī)晃動(dòng)對(duì)檢測(cè)精度的影響，同時(shí)排除了橋面瀝青層對(duì)撓度檢測(cè)結(jié)果的系統(tǒng)誤差，擴(kuò)大了檢測(cè)覆蓋面，提高了檢測(cè)精度，去除了安全隱患。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種飛行吸附機(jī)器人，具體為一種用于橋梁撓度檢測(cè)的飛行吸附機(jī)器人，屬于橋梁檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

激光雷達(dá)是一種利用激光器作發(fā)射光源，向探測(cè)目標(biāo)發(fā)射激光束，通過分析回波檢測(cè)目標(biāo)位置的主動(dòng)遙感設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)獲取待測(cè)物體表面各點(diǎn)位置，構(gòu)建三維點(diǎn)云模型。激光雷達(dá)初步應(yīng)用于橋梁檢測(cè)領(lǐng)域，可用于測(cè)量橋梁隨時(shí)間或負(fù)載的變形。

飛行吸附機(jī)器人結(jié)合了無人機(jī)和爬壁機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)，可以任意切換飛行和吸附兩種工作狀態(tài)，既能彌補(bǔ)無人機(jī)難以抵近橋梁表面、機(jī)載檢測(cè)設(shè)備穩(wěn)定性低、續(xù)航能力差的不足，又能解決爬壁機(jī)器人越障困難、檢測(cè)覆蓋面小的問題。

橋梁結(jié)構(gòu)在長期使用過程中，受自重及外部荷載作用下，會(huì)出現(xiàn)變形，橋梁撓度是變形后各點(diǎn)的垂直線位移，是橋梁運(yùn)營安全性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。橋梁靜載試驗(yàn)是一種用于判斷橋梁設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量的橋梁檢測(cè)方法，通過將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置，實(shí)測(cè)荷載作用下各控制截面的撓度和應(yīng)變等參數(shù)，進(jìn)而分析橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和使用條件。在橋梁靜載試驗(yàn)中，需要測(cè)量加載前后梁體撓度變化，以反應(yīng)橋梁承載能力是否符合設(shè)計(jì)要求，傳統(tǒng)的撓度檢測(cè)一般采用如下方法：

1.通過在梁體底部搭設(shè)腳手架或拉鋼絲，設(shè)置固定基點(diǎn)，在基點(diǎn)處架設(shè)千分表等位移計(jì)直接測(cè)量撓度。這種方法不能在橋下有水的跨河橋或跨線跨山谷橋等無法架設(shè)固定基點(diǎn)的環(huán)境下檢測(cè)，而且檢測(cè)成本高、時(shí)間長、勞動(dòng)強(qiáng)度大、存在安全隱患。

2.采用架設(shè)在橋面上的精密水準(zhǔn)儀測(cè)量撓度，這種方法測(cè)量的撓度是加載時(shí)橋面瀝青層和梁體的共同變形，無法排除橋面瀝青層變形的影響，測(cè)量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差。同時(shí)由于撓度測(cè)點(diǎn)設(shè)置在橋面上，檢測(cè)過程中常會(huì)被加載車輛占住，難以找到合適位置架設(shè)水準(zhǔn)儀。

3.采用全站儀測(cè)量撓度，這種方法基于三角高程原理，通過全站儀測(cè)量橋上兩點(diǎn)間水平距離和豎直角，再計(jì)算出高度差，間接測(cè)量撓度。這種方法的局限性在于測(cè)量精度較低，并且全站儀視角不能被橋梁附近的障礙物遮擋，受橋梁附近環(huán)境影響大。

4.GPS定位法測(cè)撓度，將GPS定位器安裝在橋梁撓度測(cè)點(diǎn)上，利用GPS衛(wèi)星定位信息測(cè)出撓度變化。這種方法采樣頻率較低，響應(yīng)時(shí)間較長，成本高，在中小跨徑橋梁撓度檢測(cè)中精度不足。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就在于為了解決問題而提供一種用于橋梁撓度檢測(cè)的飛行吸附機(jī)器人，該裝置不受環(huán)境影響、精度高、檢測(cè)速度快、成本低、可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁所有位置撓度變化。

本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：一種用于橋梁撓度檢測(cè)的飛行吸附機(jī)器人，包括飛行吸附機(jī)器人機(jī)架、飛行裝置、吸附裝置、控制裝置和檢測(cè)裝置；所述飛行吸附機(jī)器人機(jī)架四角分別設(shè)有飛行裝置，且所述飛行裝置用于控制飛行狀態(tài)，所述飛行吸附機(jī)器人機(jī)架底部安裝有吸附裝置，且所述吸附裝置用于吸附橋梁表面，所述飛行吸附機(jī)器人機(jī)架中央支架下層設(shè)有控制裝置，且所述控制裝置用于飛行位置和姿態(tài)控制，所述飛行吸附機(jī)器人機(jī)架中央支架上層安裝有檢測(cè)裝置，且所述檢測(cè)裝置用于橋梁撓度檢測(cè)。

作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案：所述飛行裝置包括直流電機(jī)和旋翼，所述直流電機(jī)輸出軸連接旋翼轉(zhuǎn)軸，通過控制所述直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變旋翼的旋轉(zhuǎn)方向，通過控制所述直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度改變旋翼的升力，通過四個(gè)所述旋翼配合旋轉(zhuǎn)，控制飛行吸附機(jī)器人飛行狀態(tài)。