一种无人化桥梁检测与维修装置的制作方法

本发明属于桥梁领域，涉及桥梁检测与维修，具体涉及一种无人化桥梁检测与维修装置。

背景技术：

随着大量桥梁涌现，桥梁老化损伤问题逐步增多，所以对桥梁进行定期检测与维修以延长桥梁使用寿命和确保桥梁服役期安全性是非常重要的。

现有技术中，桥梁检测主要有人工检测与无人机检测两种。目前国内外普遍采用的方法是人工检测维修。现有技术中，桥梁检测车使用悬臂将桁架或载人吊篮结构送至桥下，技术人员在桁架或载人吊篮上对桥梁进行检测。因此，桥梁检测车工作装置的结构尺寸比较大，为了预防悬臂引起的翻车问题，需要对底盘车辆提出更高要求，也使得底盘车辆不可避免地占用车道，影响交通通行能力；同时，技术人员处于高空作业，人身安全得不到有效保障，而人工检测维修效率低，增加了施工时间，并且对结构复杂的桥梁并不适用。

近期出现的一些新式桥梁检修车采用双吊点桁架结构，避免了设备结构尺寸大和占用车道的问题，但是无法通过灯珠、桥梁拉索、桥墩等。施工过程中受到桥墩、灯柱的阻挡，只能先将桁架检修台放置于桥下的地面或其他移动设备上，然后借助于人力或其他机械动力，将其转移到下一孔桥梁的下部。这样会严重影响施工效率；而桥梁有拉索时，桥梁检修车无法通过拉索，所以无法检测桥梁拉索覆盖范围。同时，施工依旧依靠人工完成，人员安全没有得到有效保障，而施工效率也低。

现有技术中，桥梁维修主要有人工维修，维修人员乘桥梁检测车在桥下对桥梁进行简易的维修，若出现较大的病害，一般采用封路、架设手脚架、人工维修的手段，这样的维修手段会对交通造成很大的影响，并且施工周期长，施工难度大，并且在一些沼泽、山岭地带手脚架很难架设，在施工过程中，人员安全也没有得到有效的保障。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种无人化桥梁检测与维修装置，解决现有技术中检测装置无法自行通过路灯、桥梁拉索，并且需要人工维修的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种无人化桥梁检测与维修装置，包括：

桥面行走机构，包括：在桥梁两侧的非交通车道上沿着行进方向纵向安装有驱动车，所述驱动车可沿非交通车道的行进方向行走；

连接机构，每个驱动车分别与一连接机构相连接，所述连接机构包括横向连接臂和竖向连接臂，所述横向连接臂与驱动车相连接，所述竖向连接臂伸出桥梁外与横向导轨相连接；

工作机构，包括：在横向导轨上横向移动的工作行走平台；

所述连接机构的横向连接臂包括横向连接头、第一孔板、第二孔板、连接杆，所述驱动车通过横向连接头与第一孔板相连接，所述竖向连接臂上连接有第二孔板，第一孔板与第二孔板相平行，且第一孔板和第二孔板上沿驱动车的行进方向上分别设有n个连接孔，第一孔板上的连接孔和第二孔板上的连接孔一一相对，所述连接杆依次穿过第一孔板上的连接孔和第二孔板上的连接孔实现第一孔板和第二孔板的固结。

进一步地，所述工作行走平台的中心设有轴承，所述轴承上设有可绕轴承旋转的圆台，所述圆台的上表面设有与圆台同轴的升降机构，所述升降机构的顶端设置有十字形工作臂，十字形工作臂的中心处设有摄像头，所述十字形工作臂上分别设有切割机构、清扫机构、粘贴胶带机构和灌注机构，所述切割机构、清扫机构、粘贴胶带机构和灌注机构可分别沿十字形工作臂移动。

进一步地，所述连接孔的内侧为漏斗状，连接孔的外侧为十字凹槽；所述连接杆的一端设有固定柱和限位柱，所述固定柱与十字凹槽相配合，所述限位柱，用于限制连接杆穿过连接孔的长度。

进一步地，所述圆台的两侧分别竖直设有两个导向架，所述导向架的下端设有一滑动孔，所述滑动孔上通过螺栓安装有滑动轮，所述滑动轮与横向导轨的侧表面相配合。

进一步地，所述工作行走平台上设有第二电机和第一减速器，所述第二电机通过第一减速器与圆台相连接。

进一步地，所述升降机构包括第三电机、第二减速器、曲柄、摇杆、升降导轨、升降滑块，升降导轨竖向安装在圆台的上表面中心，所述第三电机通过第二减速器与曲柄的一端相连接，曲柄的另一端与摇杆的一端相连接，摇杆的另一端与升降滑块相连接，升降滑块安装在升降导轨上，所述十字形工作臂水平设置在升降滑块上。

进一步地，所述十字形工作臂的上表面设有行走滑块，所述行走滑块的下表面与十字形工作臂的下表面相配合；

所述十字形工作臂的下表面设有齿条，所述行走滑块的两侧分别设有竖向连接件，所述竖向连接件与十字形工作臂的下表面相垂直，所述竖向连接件的下端通过一横向行走轴相连接，所述横向行走轴上安装有齿轮，所述齿轮与齿条相配合；

所述行走滑块包括第一行走滑块、第二行走滑块、第三行走滑块、第四行走滑块，所述切割机构设置在第一行走滑块上，所述清扫机构设置在第二行走滑块上，所述粘贴胶带机构设置在第三行走滑块上，所述灌注机构设置在第四行走滑块上。

进一步地，所述切割机构包括切割机、液压缸、支座，所述支座安装在第一行走滑块上，切割机安装在支座上，液压缸的一端设置在支座上，液压缸的另一端与切割机相连接。

进一步地，所述清扫机构包括清扫盘、第四电机和清扫底座，所述清扫底座安装在第二行走滑块上，清扫盘安装在清扫底座上，第四电机与清扫盘相连接。

进一步地，所述粘贴胶带机构包括自动胶带机、滚轮、马达、第二液压缸、胶带机底座、转动杆，所述自动胶带机设置在胶带机底座上，自动胶带机包括出胶带部，所述出胶带部设置有滚轮，所述滚轮的端部设置有马达，胶带机底座的下表面与转动杆的一端固结，转动杆的另一端安装在第三行走滑块上，所述第二液压缸的一端与第三行走滑块上的手抓相连接，第二液压缸的另一端与转动杆相连接。

进一步地，灌注装置包括灌注枪、压力泵、第三液压缸、液箱，所述压力泵安装在第四行走滑块的一侧，第三液压缸的一端安装在第四行走滑块的另一侧，第三液压缸的另一端与灌注枪相连接，灌注枪与压力泵通过软管相连接，压力泵与设置在行走平台上的液压箱相连通。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

1、本发明检测与维修一体化，使得检测与维修匹配。

2、本发明在桥梁检测与维修时，有效减小了桥上和桥下装置的结构尺寸，从而使得检测与维修时不占用桥上行车道，减少交通负面影响；对于多层立交桥，本发明同样不会占用太大桥下空间，因而不会对下层桥梁通行带来影响；

3、本发明通过连接杆配合，使得本发明装置能自行通过灯柱、桥梁拉索，可以顺利检测与维修桥梁拉索区域的桥梁底面，不需要因为灯柱、拉索阻碍而频繁拆装；

4、本发明的工作机构能够无级连续横向行走、旋转、升降，确保该发明适宜于不同宽度的桥梁及变幅桥梁的检测与维修作业需求，扩大装置的适用范围；

5、本发明使用机械臂取代桥下的人工维修方法，有效保障了作业人员的安全性和设备的稳定性；

6、本发明可实现无人化桥梁检测与维修作业，实现全过程自动化。

附图说明

图1是本发明装置的整体结构示意图。

图2是图1的局部结构放大示意图。

图3是横向连接臂的结构示意图。

图4是工作机构与横向导轨的连接示意图。

图5是工作机构的结构示意图。

图6是切割机构的结构示意图。

图7是清扫机构的结构示意图。

图8是粘贴胶带机构的结构示意图。

图9是灌注机构的结构示意图。

图10是孔板的结构示意图。

图11是连接杆的结构示意图。

图中各个标号的含义为：1-桥梁，2-驱动车，3-横向连接臂，3-1-横向连接头，3-2-第一孔，3-3-第二孔板，3-4-连接杆，3-4-1-固定柱，3-4-2-限位柱，4-竖向连接臂，5-横向导轨，6-工作行走平台，7-圆台，8-升降机构，8-1-曲柄，8-2-摇杆，8-3-升降导轨，8-4-升降滑块，9-十字形工作臂，10-切割机构，10-1-切割机，10-2-支座，10-3-液压缸，11-清扫机构，11-1-清扫盘，11-2-第四电机，11-3-清扫底座，12-粘贴胶带机构，12-1-自动胶带机，12-2-滚轮，12-3-马达，12-4-胶带机底座，12-5-第二液压缸，12-6-转动杆，13-灌注机构，13-1-灌注枪，13-2-压力泵，13-3-第三液压缸，13-4-液箱，14-1-第一行走滑块，14-2-第二行走滑块，14-3-第三行走滑块，14-4-第四行走滑块，15-1齿条，15-2-连接件，15-3-齿轮，16-1-导向架，16-2-滑动轮。

以下结合附图对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

需要说明的是如图1所示，本申请中的纵向指的是桥梁上车辆的行进主方向，横向指的是桥梁的宽度方向，横向和纵向相互垂直，竖向指的是垂直于横向和纵向所形成的平面的方向。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

如图1、2所示，本实施例给出一种桥梁检测装置，包括：桥面行走机构，包括：在桥梁1两侧的非交通车道上沿着行进方向纵向安装有驱动车2，所述驱动车2可沿非交通车道的行进方向行走；驱动车2上都设置有配重块、电机，电机带动驱动车2沿桥梁纵向上行进。

本实施例中的桥面行走机构的具体结构可以是申请号2016100127105中公开的桥面行走机构的结构。

连接机构，每个驱动车2分别与一连接机构相连接，所述连接机构包括横向连接臂3和竖向连接臂4，所述横向连接臂3的一端与驱动车2固结，横向连接臂3的另一端伸出桥梁外侧并且与竖向连接臂4的一端固结，竖向连接臂4的另一端安装有一个能够在桥梁底部横向运动的移动臂；横向相对的两对移动臂通过其相对端部的对接和脱离形成一对横向导轨5；

本实施例中竖向连接臂4与移动臂的连接方式可以是申请号2016100127105中公开的结构。

工作机构，包括：在横向导轨5上横向移动的工作行走平台6；

本实施例可以通过在工作行走平台下方设置四个行走轮，通过行走轮在横向导轨5上的移动来实现工作行走平台的横向移动。

所述工作行走平台6的中心设有轴承，所述轴承上设有可绕轴承旋转的圆台7，所述圆台7的上表面设有与圆台7同轴的升降机构8，所述升降机构8的顶端设置有十字形工作臂9，十字形工作臂的中心处设有摄像头，所述十字形工作臂9上分别设有切割机构10、清扫机构11、粘贴胶带机构12和灌注机构13，所述切割机构10、清扫机构11、粘贴胶带机构12和灌注机构13可分别沿十字形工作臂9移动；这样，十字形工作臂9的四个工作臂可以完成不同的维修工作，处于十字形工作臂中心处的摄像头会实时的传回拍摄的桥梁图像数据，工作人员可通过分析确认桥梁需维修处的损伤情况和位置，通过工作装置的旋转、升降以及每个工作臂上维修装置的移动，实现全自动的维修。

本实施例中的工作行走平台6上设有第二电机和第一减速器，所述第二电机通过第一减速器与圆台7相连接，这样通过第二电机带动圆台绕轴承旋转。

所述连接机构的横向连接臂3包括横向连接头3-1、第一孔板3-2、第二孔板3-3、连接杆3-4，所述驱动车2通过横向连接头3-1与第一孔板3-2相连接，所述竖向连接臂4上连接有第二孔板3-3，第一孔板3-2与第二孔板3-3相平行，且第一孔板3-2和第二孔板3-3上沿驱动车2的行进方向上分别设有n个连接孔，其中n≥6，第一孔板3-2上的连接孔和第二孔板3-3上的连接孔一一相对，所述连接杆3-4依次穿过第一孔板3-2上的连接孔和第二孔板3-3上的连接孔实现第一孔板3-2和第二孔板3-3的固结。

如图10、11，所述连接孔的内侧为漏斗状，连接孔的外侧为十字凹槽。所述连接杆的一端设有固定柱3-4-1和限位柱3-4-2，所述固定柱3-4-1与十字凹槽相配合，所述限位柱3-4-2，用于限制连接杆3-4穿过连接孔的长度。

本实施例中的n取12，横向连接头与竖向连接臂通过12根均匀布置的连接杆连接在一起，连接杆上的固定柱与第二孔板上的十字形凹槽配合固定。如图3所示，驱动车前进遇到灯柱和桥梁拉索，图3所示位置，灯柱即将通过第1，2根连接杆，将第1，2连接杆向桥内侧拉，拉至连接杆上的限位柱与第一孔板接触时，停止拉出，驱动车前进，整个装置避开了前进方向灯柱的阻碍，同时至少有3根连接杆处于横向连接头两侧，保证装置的平稳与良好的力学状态。通过第1，2根连接杆后，向桥梁外侧推出第1，2连接杆，经过第二孔板漏斗状孔引导，插入第二孔板中，并且转动连接杆，使连接杆上的固定柱与第二孔板上的十字形凹槽配合固定，此时限位柱会阻挡连接杆继续向外推动。

其他10根连接杆是同样操作方式，遇到灯柱阻碍时，拉出距离灯柱最近的一根连接杆5，拉至连接杆5上的限位柱5-2与横向连接头3端的孔板4接触时，停止拉出，驱动车2前进，这样就避开了前进方向灯柱的阻碍，通过该连接杆5后，向桥梁外侧推出连接杆5，经过孔板4漏斗状孔引导，插入孔板4中，并且转动连接杆5，使连接杆5上的固定柱5-1与孔板4上的凹槽配合固定，此时限位柱5-2会阻挡连接杆5继续向外推动。如此循环。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上提供了圆台7的两侧分别竖直设有两个导向架16-1，所述导向架16-1的下端设有一滑动孔，所述滑动孔上通过螺栓安装有滑动轮16-2，所述滑动轮16-2与横向导轨5的侧表面相配合。这样可通过螺栓调节导向轮的压紧力，放置工作机构侧翻。

实施例3

如图5，本实施例在实施例1的基础上提供了升降结构，包括第三电机、第二减速器、曲柄8-1、摇杆8-2、升降导轨8-3、升降滑块8-4，升降导轨8-3竖向安装在圆台7的上表面中心，所述第三电机通过第二减速器与曲柄8-1的一端相连接，曲柄8-1的另一端与摇杆8-2的一端相连接，摇杆8-2的另一端与升降滑块8-4相连接，升降滑块8-4安装在升降导轨8-3上，所述十字形工作臂9水平设置在升降滑块8-4上。

本实施例中，第三电机与减速器安装在圆台7边缘位置，如此构成曲柄滑块系统，在第三电机的驱动下，升降滑块在升降导轨上滑动，实现高度的调节。

实施例4

如图6至图9所示，本实施例在实施例1的基础上提供了切割机构10、清扫机构11、粘贴胶带机构12和灌注机构13是如何实现分别沿十字形工作臂移动的结构，所述十字形工作臂9的上表面设有行走滑块，所述行走滑块的下表面与十字形工作臂9的下表面相配合；

所述十字形工作臂9的下表面设有齿条15-1，所述行走滑块的两侧分别设有竖向连接件15-2，所述竖向连接件15-2与十字形工作臂9的下表面相垂直，所述竖向连接件15-2的下端通过一横向行走轴相连接，所述横向行走轴上安装有齿轮15-3，所述齿轮15-3与齿条15-1相配合；行走滑块外侧设置有手抓。

所述行走滑块包括第一行走滑块14-1、第二行走滑块14-2、第三行走滑块14-3、第四行走滑块14-4，所述切割机构10设置在第一行走滑块14-1上，所述清扫机构11设置在第二行走滑块14-2上，所述粘贴胶带机构12设置在第三行走滑块14-3上，所述灌注机构13设置在第四行走滑块14-4上。

实施例5

如图6所示，本实施例在实施例1的基础上提供了切割机构的具体结构，包括切割机10-1、液压缸10-3、支座10-2，所述支座10-2安装在第一行走滑块14-1上，切割机10-1安装在支座10-2上，液压缸10-3的一端设置在支座10-2上，液压缸10-3的另一端与切割机10-1相连接。

实施例6

如图7所示，本实施例在实施例1的基础上提供了清扫机构的具体结构，包括清扫盘11-1、第四电机11-2和清扫底座11-3，所述清扫底座11-3安装在第二行走滑块14-2上，清扫盘11-4安装在清扫底座11-3上，第四电机11-2与清扫盘11-1相连接。

实施例7

如图8所示，本实施例在实施例1的基础上提供了粘贴胶带机构的具体结构，包括自动胶带机12-1、滚轮12-2、马达12-3、第二液压缸12-5、胶带机底座12-4、转动杆12-6，所述自动胶带机12-1设置在胶带机底座12-4上，自动胶带机12-1包括出胶带部，所述出胶带部设置有滚轮12-2，所述滚轮12-2的端部设置有马达12-3，胶带机底座12-4的下表面与转动杆12-6的一端固结，转动杆12-6的另一端安装在第三行走滑块14-3上，所述第二液压缸12-5的一端与第三行走滑块14-3上的手抓相连接，第二液压缸12-5的另一端与转动杆12-6相连接。

实施例8

如图9所示，本实施例在实施例1的基础上提供了灌注机构的具体结构，包括灌注枪13-1、压力泵13-2、第三液压缸13-3、液箱13-4，所述压力泵13-2安装在第四行走滑块14-4的一侧，第三液压缸13-3的一端安装在第四行走滑块14-4的另一侧，第三液压缸13-3的另一端与灌注枪13-1相连接，灌注枪13-1与压力泵13-2通过软管相连接，压力泵13-2与设置在行走平台6上的液压箱13-4相连通。

本发明的具体工作过程如下所述：

处于升降导轨上端的摄像机会实时的传回实时检测拍摄的图像数据。驱动车在桥面上沿着纵向移动，带动整个装置纵向移动；工作行走平台在横向导轨上横向移动；圆台做回转运动，十字形工作臂就可以在水平面上转动；升降机构中升降滑块可以竖直滑动，带动十字形工作臂，竖直升降。由此，工作机构就可以行走至桥下任何位置。

(1)工作机构行至修补位置。通过摄像机拍摄的图像确定裂缝的位置与深度。工作机构移动至裂缝下方位置，升降滑块带动十字形工作臂升高至与桥梁底面距离适当的高度，工作机构到达需要修补的位置。

(2)切割裂缝附近的变质混凝土，开出灌注槽。使切割机构对应的工作臂旋转至对应位置。控制第一液压缸使切割机抬高，接触并切割桥梁裂缝附近变质混凝土，控制第一液压缸伸缩，从而控制切割深度。

第一行走滑块可以在十字形工作臂上滑动，从而带动切割装置移动，切割机就切出了灌注槽。

(3)清扫灌注槽。切割机开出灌注槽后，使清扫机构对应的工作臂旋转至对应位置。清扫盘转动清扫掉灌注槽内部和附近的废料，为下一步粘贴胶带和灌注做准备。

(4)粘贴胶带，形成灌注腔。清扫盘清扫作业完成后，使粘贴胶带机构对应的工作臂旋转至对应位置。马达驱动下，滚轮转动并且带动胶带随着滚轮转动。控制第二液压缸，带动胶带机底座抬高，滚轮升高到与桥梁底面接触，并压紧桥梁底面，第三行走滑块带动粘贴胶带装置移动，移动轨迹与切割机运动轨迹相同，在灌注槽上粘贴上胶带，得到灌注腔。

当粘贴胶带装置移动至裂缝结束位置时，自动胶带机自动切断胶带，留下灌注口。

(5)灌注桥梁修补液，修补桥梁。粘贴胶带作业完成后，使灌注机构对应的工作臂旋转至对应位置。控制第三液压缸活塞杆伸出，直至灌注枪移动到适当位置，灌注枪旋转枪头，插入灌口。盛装在液箱中的桥梁修补液经过进料软管吸入压力泵内，压力泵加压通过灌注枪灌注到灌注腔内，灌注完成。

(6)裂缝灌注桥梁修补液完成，计算机记录当前修补位置，以备后期需要。