一种桥梁检测机器人的制作方法

本发明涉及一种桥梁检测机器人。

背景技术：

现有技术的桥梁检测机器人检测流程一般为：通过伸缩臂的伸缩来实现沿桥宽方向单位宽度的检测，再将伸缩臂回收，发动行走轮沿桥长方向行驶单位距离，再通过伸缩臂的伸缩来实现沿桥宽方向单位宽度的检测，如此循环。因伸缩臂的伸缩冲击较大，易造成检测效率低且检测环境不理想；桥梁检测过程中机械臂不能提供与检测设备配套的移动频率与精度，检测位置不全面。在对桥梁检测作业过程中，由于桥梁下部结构复杂，工况不确定，可能会使桥梁检测机器人碰到障碍物，影响检测质量甚至损坏桥梁检测设备。因而，需要桥梁检测机器人在桥底作业时可以实时自动精确避开障碍物并自动重新规划检测路径。

又如中国专利文献CN204780579U公开了一种桥梁检测作业车，包括机械搭载平台、检测系统和总控系统，所述检测系统与所述机械搭载平台连接，所述总控系统与所述机械搭载平台及检测系统连接，所述检测系统包括万向接头和智能病害检测设备，所述智能病害检测设备与所述万向接头连接，所述智能病害检测设备包括视觉智能采集系统，所述视觉智能采集系统与所述总控系统连接。上述作业车虽然能够检测效率高、检测位置全面，但是不能自动精确避开障碍物。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是现有桥梁机器人存在检测效率低、检测位置不全面，而且不能自动精确避开障碍物的问题，提供一种新的桥梁检测机器人。使用该机器人无需专业操纵技术、智能避障检测效率高的优点。

为解决上述技术问题本发明采用的的技术方案如下：一种桥梁机器人，其特征在于：包括参数输入单元、信号采集单元、控制器和执行单元，所述参数输入单元、所述信号采集单元和所述执行单元均与所述控制器电连接。

上述技术方案中，优选地，所述执行单元包括行走轮、旋转液压装置、大臂端头、小臂端头和机械手装置，所述行走轮连接行走轮电机，行走轮所支撑的底盘上设有旋转液压装置，所述旋转液压装置上端安装有中空立杆，还包括安装在中空立杆上方的固定轴一，固定轴一上设有大臂端头，大臂端头内安装有被动齿轮一、与被动齿轮一相啮合的主动齿轮一以及与主动齿轮一相连接的第一驱动电机，大臂端头的一侧固定连接有固定轴二，固定轴二上设有小臂端头，小臂端头内部设有被动齿轮二、与被动齿轮二相啮合的主动齿轮二以及与主动齿轮二相连接的第二驱动电机，小臂端头通过小臂连接有机械手装置。

优选地，所述参数输入单元包括触摸显示屏和存储器，所述触摸显示屏和存储器安装在底盘上，所述触摸显示屏和存储器与所述控制器电连接。

优选地，所述机械手装置包括气动箱、导轨和机械手手指，所述气动箱内部设有两台气缸，每个所述气缸的伸缩杆端部上带有滑杆，所述滑杆上连接有机械手手指。

优选地，所述信号采集单元包括测距传感器、红外传感器和监测装置，所述测距传感器可以为超声波测距传感器或者激光传感器，所述测距传感器、所述红外传感器和所述监测装置分别与所述控制器电连接。

优选地，所述机械手手指上设有红外传感器。

优选地，所述监测装置包括依次连接的工控机、交换机和摄像头，所述工控机与所述控制器电连接，所述摄像头安装在底盘上。

本发明通过第一电机带动被动齿轮一旋转驱动大臂端头绕固定轴一旋转，从而带动大臂纵向摆动；本发明通过第二电机带动被动齿轮二旋转驱动小臂端头绕固定轴二旋转，从而带动小臂纵向摆动；本发明通过中空立杆下端固定安装有旋转液压装置，可实现起中空立杆的360度旋转；本发明通过气缸伸缩杆的伸缩，从而使气缸伸缩杆带动机械手手指实施抓放动作；本发明通过测距传感器和监测装置，可以实时自动精确避开障碍物并自动重新规划检测路径。

采用本发明的机器人，检测大型桥梁，费时30mins。如果检测同样桥梁，费时1个小时。因此，采用本发明的机器人时间缩短了50％，加快检测速度，提升检测效率。另外，由于该机器人机械手通过气缸伸缩杆的伸缩，从而使气缸伸缩杆带动机械手手指实施抓放动作，可用于桥梁钢材的吊装。

附图说明

图1是本发明一种桥梁检测机器人的立体图；

图2是本发明一种桥梁检测机器人的侧视图；

图3是本发明一种桥梁检测机器人原理示意图。

附图中：

1、参数输入单元 2、信号采集单元 3、控制器

4、执行单元 11、触摸显示屏 12、存储器

21、测距传感器 22、红外传感器 23、摄像头

41、行走轮 42、旋转液压装置 43、大臂端头

44、小臂端头 45、机械手装置 46、中空立杆

47、固定轴一 48、固定轴二 49、底盘

431、被动齿轮一 432、主动齿轮一 433、第一驱动电机

441、被动齿轮二 442、主动齿轮二 443、第二驱动电机

451、气动箱 452、导轨 453、机械手手指

具体实施方式

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。

如图1、2所示，一种桥梁机器人，包括行走轮41，所述行走轮41连接行走轮电机，行走轮41所支撑的底盘49上设有旋转液压装置42，所述旋转液压装置42上端安装有中空立杆46，可实现起中空立杆46的360度旋转；还包括安装在中空立杆46上方的固定轴一47，固定轴一47上设有大臂端头43，大臂端头43内安装有被动齿轮一431、与被动齿轮一431相啮合的主动齿轮一432以及与主动齿轮一432相连接的第一驱动电机433，第一驱动电机433工作时，带动主动齿轮一432旋转，使被动齿轮一431也随着旋转，第一驱动电机433带动被动齿轮一431旋转驱动大臂端头43绕固定轴一47旋转，进而带动大臂纵向摆动。所述大臂端头43的一侧固定连接有固定轴二48，固定轴二48上设有小臂端头44，小臂端头44内部设有被动齿轮二441、与被动齿轮二441相啮合的主动齿轮二442以及与主动齿轮二442相连接的第二驱动电机443，第二驱动电机443工作时，带动主动齿轮二442旋转，使被动齿轮二441也随着旋转，第二驱动电机443带动被动齿轮二441旋转驱动小臂端头44绕固定轴二48旋转，进而带动小臂纵向摆动,所述小臂端头44通过小臂连接有机械手装置45，所述的机械手装置45包括气动箱451、导轨452和机械手手指453，所述气动箱451内部设有两台气缸，每个所述气缸伸缩杆端部上带有滑杆，所述滑杆上连接有机械手手指453，通过气缸伸缩杆的伸缩，从而使气缸伸缩杆带动机械手手指453实施抓放动作。所述底盘49上还设有摄像头23，摄像头23为两个，所述摄像头23依次连接交换机、工控机和监视显示器，所述交换机将所述摄像头所拍摄的信息输送到所述工控机，监视显示器显示工控机接收的信息。

如图3所示，所述参数输入单元1为触摸输入屏11和存储器12，所述参数输入单元1接收指令记述内容，该指令记述内容指示将反馈到控制器3；所述信号采集单元2包括测距传感器21、红外传感器22和监测装置，所述测距传感器21和监测装置用于测量机器人与桥梁或者障碍物的距离，所述红外传感器22用于检测桥梁；所述控制器3记录当前位置与桥梁或者障碍物的距离，并且与安全距离进行对比发出控制指令至执行单元4，所述执行单元4包括行走轮41、旋转液压装置42、大臂端头43、小臂端头44和机械手装置45，所述执行单元4用于执行控制器3发出的指令。

工作原理：启动所述机器人，通过所述触摸显示屏11输入安全距离数值，所述控制器3接收安全距离数值并记忆，驱动行走轮41进行移动，安装于所述底盘49前端的测距传感器21将检测到的与桥梁的距离输向所述控制器3，当机器人和桥梁的距离小于或者大于安全距离时，则所述控制器3向所述行走轮电机发出移动指令，从而带动行走轮41进行行走，行走到与桥梁的距离和所设定安全距离相同时，则所述控制器3向所述行走轮电机发出停止移动指令；然后控制器3命令旋转液压装置42旋转，旋转液压装置42旋转带动大臂、小臂及机械手摆动，同时控制大臂小臂驱动电机带动大臂小臂纵向摆动，从而带动小臂端头的机械手上的红外传感器22摆动，使得红外传感器22可以对桥梁构件进行全方位扫描，并将扫描结果予以储存、分析，确定缺陷性质及类型，以便进行维修作业。当需要吊装桥梁钢材时，控制器3命令旋转液压装置22旋转，旋转液压装置22旋转带动大臂、小臂及机械手摆动，使机械手摆动到桥梁钢材上方，控制器3驱动机械手下降，机械手下降到设定高度后，机械手停止下降，控制器3命令机械手控制气缸工作，使气缸伸缩杆带动机械手手指将桥梁钢材抓牢，然后机械手手指453提桥梁钢材上升，达到设定高度后，向桥梁墙体靠近，移动到桥梁墙体上方后慢慢向下，最后将桥梁钢材松开，完成吊装动作。当所述测距传感器21出现故障，无法进行智能避障，或者桥梁结构复杂，不适合进行智能避障时，则可通过人工方式进行避障，工作人员根据所述监视装置中的即时图像进行避障。

【实施例】：

采用图1的机器人，检测大型桥梁，费时30mins，其机器人能够自动精确避开障碍物，检测速度快，检测范围广，解决了现有桥梁机器人检测效率低、检测位置不全面，而且不能自动精确避开障碍物的问题，从而增强了桥梁检测机器人的适用性。

【比较例】：

采用中国专利文献CN204780579U公开了一种桥梁检测作业车，费时1个小时，检测范围不全面。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。