一种吸附攀爬式桥梁裂缝检测机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机器人领域，更具体地，涉及一种吸附攀爬式桥梁裂缝检测机器人。
【背景技术】
[0002]随着我国经济建设迅猛发展，我国桥梁总量已位居世界前列。截至2012年底，我国公路桥梁总量达62.19万座，总长2726.06万米。然而，由于结构设计缺陷，施工质量不高，检测维护不力，超负荷运营等原因引起的桥梁事故时有发生，而我国的危桥数量目前有很多，这严重威胁着人民的生命财产安全。因此，加强桥梁检测，及时进行维修显得尤为重要。
[0003]种种桥梁缺陷中，桥梁裂缝是主导因素，是内部损伤达到的危险程度的集中表现，故其信息含量很大，对于预示和征兆桥梁险情，具有关键性意义。不仅如此，桥梁出现裂缝，会导致桥梁内部的钢筋水泥受到外界空气和雨水不断侵蚀，引发更严重的危害。据有关资料统计显示，76%的桥梁缺陷由桥梁裂缝导致。因此，若能在混凝土桥梁裂缝出现的早期，及时发现裂缝并采取补救措施，将大大降低桥梁坍塌事故发生率。
[0004]然而，目前国内外桥梁底面裂缝的检测方法基本上是使用大型机械设备如升降式检测车、吊篮式检测车和桁架式检测车搭载检修人员进行肉眼观察或人工携带小型设备进行观察记录，存在检测费用高，设备笨重，效率低，人员安全难以保证以及检测质量过分依赖于人员素质，无法保证准确性和稳定性等缺陷。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种吸附攀爬式桥梁裂缝检测机器人，其可通过吸盘吸附在桥底表面，通过翻转运动和工业相机对整个桥底进行扫描，实现裂缝检测的无人化工作。
[0006]为实现上述目的，按照本发明，提供了一种吸附攀爬式桥梁裂缝检测机器人，其特征在于:包括膝关节模块、相机模块和两踝关节模块，其中，
[0007]所述膝关节模块包括舵机A和两连接件，所述两连接件通过舵机A可转动连接在一起，所述舵机A的外壳安装在其中一所述连接件上，舵机A的转动固定连接在另一所述连接件上，从而实现两连接件的可转动连接；
[0008]每个踝关节模块分别固定安装在膝关节模块的一连接件上，并且每个踝关节模块均包括踝关节支架和安装在踝关节支架上的驱动单元和吸盘模块，其中，所述踝关节支架包括可转动连接在一起的第一支架和第二支架，所述第一支架固定安装在所述连接件上；所述吸盘模块包括吸盘、吸盘转轴和真空泵单元，所述真空泵单元固定安装在所述第一支架上，其用于使吸盘产生负压从而使吸盘吸附于桥底面，所述吸盘通过所述吸盘转轴可转动连接在所述第二支架上；所述驱动单元能驱动所述第一支架相对于所述第二支架转动，以及驱动所述第二支架绕吸盘转轴的轴线转动；
[0009]所述相机模块为一个以上，所述相机模块可转动安装在踝关节支架上，其用于拍摄桥底面的缺陷。
[0010]优选地，每个驱动单元均包括大锥齿轮和两个动力传动单元，所述两个动力传动单元并排并对称安装在踝关节支架上，其中，每个动力传动单元均包括舵机B、直齿轮传动机构和小锥齿轮，所述舵机B的外壳固定安装在所述踝关节支架上，所述直齿轮传动机构包括相互啮合的第一直齿轮和第二直齿轮，所述第一直齿轮固定连接在所述舵机B的转轴上，所述第二直齿轮通过齿轮转轴连接所述的小锥齿轮，所述第一支架和第二支架通过所述齿轮转轴可转动在一起；所述两个小锥齿轮均与所述大锥齿轮啮合，所述大锥齿轮固定连接在所述吸盘转轴上；两舵机B上的转轴的同向旋转能带动所述第一直齿轮绕第二直齿轮上的齿轮转轴轴线的转动，从而实现第一支架相对第二支架上的转动，两舵机B上的转轴的异向旋转能带动所述第一支架绕吸盘转轴轴线的转动，从而实现踝关节支架绕吸盘转轴轴线的转动。
[0011]优选地，所述相机模块包括相机支架、相机和舵机C，所述相机和舵机C均固定安装在相机支架上，其中，所述舵机C的外壳固定安装在相机支架上，其转轴固定安装在所述踝关节支架上，舵机C的转轴的转动能实现相机支架与踝关节支架的相对转动，从而调整相机的拍摄角度。
[0012]优选地，所述相机模块还包括安装在相机支架上的超声波传感器，以用于检测机器人与桥底上的障碍物的距离。
[0013]优选地，所述超声波传感器包括超声探头，所述超声探头的轴线与所述相机镜头的法线垂直。
[0014]优选地，每个吸盘上均安装有气压传感器，用于检测吸盘内的气压。
[0015]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果:
[0016]I)两踝关节模块不但可以正常的翻转，也可以在平行于桥底面的平面内旋转，可以实现转弯动作；
[0017]2)超声波传感器与相机固定在同一个连接件上，在机械结构上保证了二者垂直的要求，使机器人工作更加稳定；
[0018]3)采用翻滚式前进，速度快和越障方便，在面对内90度障碍时，只需控制各舵机旋转角度，即可完成越障；
[0019]4)踝关节模块采用锥齿轮系的结构，选用合理的齿轮系，舵机并排布置，通过同时正转和反转舵机可以实现两个转动自由度的运动，使得机器人整体结构极为紧凑；
[0020]5)相机模块上选用微型舵机，充分减少重量，实现扭矩与负载的匹配。
[0021]6)吸盘模块装有气压传感器，可以有效避免裂缝使机器人失去吸附力掉落的危险。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的结构示意图；
[0023]图2是本发明中膝关节模块的结构示意图；
[0024]图3是本发明中相机模块的结构示意图；
[0025]图4是本发明中吸盘模块的结构示意图；
[0026]图5是本发明中踝关节模块的结构示意图；
[0027]图5a是本发明的踝关节模块中的真空泵单元的立体组合图；
[0028]图5b是本发明的踝关节模块中的灌装盒单元的立体组合图；
[0029]图5c是本发明的踝关节模块中的驱动单元的立体组合图；
[0030]图6是本发明另一视角下的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0032]如图1?图4、图5a?图5c、图6所示，一种吸附攀爬式桥梁裂缝检测机器人，其特征在于:包括膝关节模块1、相机模块2和两踝关节模块3，其中，
[0033]所述膝关节模块I包括舵机A12和两连接件，两连接件分别为第一连接件11和第二连接件13，所述两连接件通过舵机A12可转动连接在一起，所述舵机A12的外壳安装在其中一所述连接件上，舵机A12的转动固定连接在另一所述连接件上，从而实现两连接件的可转动连接；
[0034]每个踝关节模块3分别固定安装在膝关节模块I的一连接件上，并且每个踝关节模块均包括一踝关节支架30和安装在踝关节支架30上的驱动单元和吸盘模块4，其中，所述踝关节支架30包括可转动连接在一起的第一支架31和第二支架32，每个第一支架31分别固定安装在一所述连接件上；所述吸盘