[實用新型]一種用于橋梁撓度檢測的飛行吸附機器人

有效

• 申請號: 202022290373.0
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN213259512U
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）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（專利權）人: 吉林大學;吉林省公路管理局（吉林省公路重點工程建設管理辦公室）;東北師范大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;G01S17/88;G01M5/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張換君

本實用新型公開了一種用于橋梁撓度檢測的飛行吸附機器人，包括飛行吸附機器人機架、飛行裝置、吸附裝置、檢測裝置、控制裝置、直流電機、旋翼、密封裝置、密封內襯、密封裙、離心裝置、離心泵、無刷電機、氣壓傳感器、相機、激光雷達、傳感器組、機載單片機。本實用新型的有益效果是：采用激光雷達作為檢測設備遠程檢測撓度，通過構建三維點云模型，實時監測橋梁各位置撓度，避免了人工讀數誤差，降低了勞動強度。選用飛行吸附機器人搭載檢測設備，能夠快速飛行并固定到橋下檢測位置，避免無人機晃動對檢測精度的影響，同時排除了橋面瀝青層對撓度檢測結果的系統誤差，擴大了檢測覆蓋面，提高了檢測精度，去除了安全隱患。

技術領域

本實用新型涉及一種飛行吸附機器人，具體為一種用于橋梁撓度檢測的飛行吸附機器人，屬于橋梁檢測技術領域。

背景技術

激光雷達是一種利用激光器作發射光源，向探測目標發射激光束，通過分析回波檢測目標位置的主動遙感設備，能夠實時獲取待測物體表面各點位置，構建三維點云模型。激光雷達初步應用于橋梁檢測領域，可用于測量橋梁隨時間或負載的變形。

飛行吸附機器人結合了無人機和爬壁機器人的優勢，可以任意切換飛行和吸附兩種工作狀態，既能彌補無人機難以抵近橋梁表面、機載檢測設備穩定性低、續航能力差的不足，又能解決爬壁機器人越障困難、檢測覆蓋面小的問題。

橋梁結構在長期使用過程中，受自重及外部荷載作用下，會出現變形，橋梁撓度是變形后各點的垂直線位移，是橋梁運營安全性評價的重要指標。橋梁靜載試驗是一種用于判斷橋梁設計和施工質量的橋梁檢測方法，通過將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置，實測荷載作用下各控制截面的撓度和應變等參數，進而分析橋梁結構的承載能力和使用條件。在橋梁靜載試驗中，需要測量加載前后梁體撓度變化，以反應橋梁承載能力是否符合設計要求，傳統的撓度檢測一般采用如下方法：

1.通過在梁體底部搭設腳手架或拉鋼絲，設置固定基點，在基點處架設千分表等位移計直接測量撓度。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固定基點的環境下檢測，而且檢測成本高、時間長、勞動強度大、存在安全隱患。

2.采用架設在橋面上的精密水準儀測量撓度，這種方法測量的撓度是加載時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，測量結果存在系統誤差。同時由于撓度測點設置在橋面上，檢測過程中常會被加載車輛占住，難以找到合適位置架設水準儀。

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

4.GPS定位法測撓度，將GPS定位器安裝在橋梁撓度測點上，利用GPS衛星定位信息測出撓度變化。這種方法采樣頻率較低，響應時間較長，成本高，在中小跨徑橋梁撓度檢測中精度不足。

實用新型內容

本實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的飛行吸附機器人，該裝置不受環境影響、精度高、檢測速度快、成本低、可以遠程實時監測橋梁所有位置撓度變化。

本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的：一種用于橋梁撓度檢測的飛行吸附機器人，包括飛行吸附機器人機架、飛行裝置、吸附裝置、控制裝置和檢測裝置；所述飛行吸附機器人機架四角分別設有飛行裝置，且所述飛行裝置用于控制飛行狀態，所述飛行吸附機器人機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，所述飛行吸附機器人機架中央支架下層設有控制裝置，且所述控制裝置用于飛行位置和姿態控制，所述飛行吸附機器人機架中央支架上層安裝有檢測裝置，且所述檢測裝置用于橋梁撓度檢測。

作為本實用新型再進一步的方案：所述飛行裝置包括直流電機和旋翼，所述直流電機輸出軸連接旋翼轉軸，通過控制所述直流電機轉動方向改變旋翼的旋轉方向，通過控制所述直流電機轉動速度改變旋翼的升力，通過四個所述旋翼配合旋轉，控制飛行吸附機器人飛行狀態。