基于电动机械臂的智能桥梁检测车的制作方法

本实用新型涉及桥梁检测的技术领域，尤其涉及一种基于电动机械臂的智能桥梁检测车。

背景技术：

桥梁是重要的交通枢纽，我国经济建设的发展大力推动了桥梁的建设。但是桥梁在使用过程中，由于长期的载荷效应，同时伴随材料的老化、环境的侵蚀及不可抗力因素，其结构系统产生了不可避免的损伤，承载能力的下降容易诱发灾难性突发事故。为了加大桥梁使用的寿命，同时保证其安全性，必须重视使用过程中的质量情况，做好定期检查及维护工作，因而需进行大型桥梁智能检测关键技术及装备研发，此举对保障我国桥梁的建设和运营安全、保护人民生命财产及社会公共财富、推动桥梁行业可持续性发展具有重大意义。

桥梁检测车，是目前桥梁常规检测的装备之一，其主要功能是通过工作臂端部的人工或机器视觉装备对桥梁底部进行检测，从而判定质量问题。近些年发展起来的智能桥梁检测车，通过相应的运动机构和驱动装置进行工作臂的伸缩及旋转，使检测装置的运动轨迹覆盖桥底的待测表面，该类检测车在部分桥梁检测实际作业中得到了应用。其优点是检测车通过工作臂的伸展和旋转动作更大范围检测桥底质量，缺点是①工作臂的动作流程采用电气、液压等多元驱动，较为复杂，且液压管路的重量使臂架进行运动时稳定性大大降低；②两节工作臂连接关节之间的旋转角度范围有限，且可调节的精度不高，当进行变截面箱梁以及斜拉索桥梁检测时，工作臂的角度旋转范围不足且精度不高，使其无法以检测平面为基准进行精确的角度调节，导致工作臂的检测可能遇到死角或无法检测的情况，检测具有局限性；③工作臂的结构、材质和驱动装置致使整体的重量过重，动作实施时整车的稳定性不好；④工作臂动作时为了保证整车的稳定性，在车体上安装有配重，加大了整车的重量；⑤起承载、行驶作用的检测车过于庞大，大量占用桥面路段，正常检测时也只能处于走走停停的间断状态，工作效率较低；⑥桥面行驶会遇到不同的路况，工作臂的动作缺乏适应路况的流程；⑦检测车各工作臂的不同动作分开控制，检测过程遇到各类路况均需要分别多次操作，控制繁琐复杂。

为此，本实用新型的设计者鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种基于电动机械臂的智能桥梁检测车，以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于电动机械臂的智能桥梁检测车，其结构简单，操作方便，有效克服现有技术的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种基于电动机械臂的智能桥梁检测车，包括车体、回转驱动装置、立柱、一级臂旋转驱动装置、一级臂、二级臂旋转驱动装置、二级臂、三级臂旋转驱动装置、三级臂、检测装置和横移装置，其特征在于：

所述立柱的下端装有回转驱动装置且末端设置有横移装置，从而通过回转驱动装置进行360度自转和通过横移装置进行横移操作，所述一级臂的一端通过一级臂旋转驱动装置与立柱的顶端相连从而能进行360度自转；所述二级臂通过二级臂旋转驱动装置与一级臂相连从而能绕一级臂360度旋转，所述三级臂通过三级臂旋转驱动装置与二级臂相连从而能绕二级臂360度旋转，所述检测装置放置在三级臂的顶部以完成桥梁的质量检测工作；横移机构设置在车体上。

其中：所述二级臂为伸缩臂，所述伸缩臂包含固定臂、移动臂以及伸缩驱动装置，所述移动臂通过伸缩驱动装置连接至固定臂。

其中：所述伸缩驱动装置为纯电动驱动装置。

其中：所述三级臂为多级伸缩臂，所述多级伸缩臂包含固定连接臂、多级移动臂以及多级伸缩驱动装置，所述多级移动臂通过多级伸缩驱动装置相对固定连接臂进行多级伸缩。

其中：所述多级伸缩驱动装置为纯电动驱动装置。

其中：所述回转驱动装置包括蜗轮、回转电机、回转减速机和蜗杆，所述回转电机通过回转减速机连接至蜗杆，所述蜗杆啮合于蜗轮。

其中：所述一级臂旋转驱动装置包含第一伺服电机和第一rv减速机，所述第一伺服电机的输出端与第一rv减速机的输入端进行连接，第一rv减速机的输出端与一级臂连接。

其中：所述二级臂旋转驱动装置包含第二伺服电机和第二rv减速机，所述第二伺服电机的输出端与第二rv减速机的输入端进行连接，第二rv减速机的输出端与二级臂连接。

其中：所述三级臂旋转驱动装置包含第三伺服电机和第三rv减速机，所述第三伺服电机的输出端与第三rv减速机的输入端进行连接，第三rv减速机的输出端与三级臂连接。

其中：所述横移装置包括横移伺服电机、横移联轴器、丝杆、下连接板、丝母和上连接板，其中横移伺服电机通过横移联轴器与丝杆连接，所述下连接板与车体连接；丝母的中心开有与丝杆配合的螺纹孔，并且固定连接在上连接板上；所述上连接板连接在支撑装置的下端面；所述下连接板的上表面平行设有两燕尾槽导轨，且所述上连接板的下表面对应设有四个滑块，所述各滑块配合于燕尾槽导轨进行滑动。

通过上述结构可知，本实用新型的基于电动机械臂的智能桥梁检测车具有如下效果：

1、两节工作臂之间可完成360度任意角度旋转，解决了旋转角度限制造成的检测范围不足的问题，可应对多形式桥梁截面，灵活调整旋转角度来进行检测，同时，精确的角度定位可以更好地对死角进行检测，扩大了应用面积；

2、工作臂伸缩和旋转驱动采用纯电力的伺服电机和rv减速机，整车的重量和体积大大减小，解决运动过程中整车稳定性不足的问题，让运动过程更加安全；

3、检测车上设置有横移装置，在工作臂动作时可将工作臂整体进行横移，改变整车的重心，解决了整车需要增加配重而增大重量的问题，且改善了重心位置，加强了整车稳定性；

4、检测车为通用形式电动车，体积小，能够正常在路面、桥面行驶，不干扰堵塞其他车辆，同时，正常检测状态下车辆也在行进，即检测的过程中，检测车边行驶工作臂上检测装置边进行检测，解决了检测车大量占用车道和工作效率低的问题；

5、该检测车在桥面行驶工作，若遇到电线杆或需要通过桥墩的情况时，无法以此刻检测的工作臂状态继续行驶，此时工作臂会根据路况完成相应的动作流程，顺利通过障碍，解决了无法适应多种路况的问题；

6、检测车的正常检测状态到工作臂收回的动作流程、遇到电线杆和过桥墩的路况可以通过遥控分别一键控制，解决了控制按钮较多造成的操作复杂的问题。

7、材质的不同降低了整车的重量，也达到了优化稳定性的效果。

本实用新型的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本实用新型的基于电动机械臂的智能桥梁检测车的结构示意图。

图2a至图2h显示了本实用新型的动作流程示意图。

具体实施方式

参见图1，显示了本实用新型的基于电动机械臂的智能桥梁检测车。

所述基于电动机械臂的智能桥梁检测车主要包括车体1、回转驱动装置2、立柱3、一级臂旋转驱动装置4、一级臂5、二级臂旋转驱动装置6、二级臂7、三级臂旋转驱动装置8、三级臂9、检测装置10和横移装置11。其中车体1作为检测车的整体承载和行走装置；所述立柱3的下端装有回转驱动装置2且末端设置有横移装置11，通过回转驱动装置2可绕自身轴心进行360度自转，并通过横移装置11进行横移操作，所述一级臂5的一端通过一级臂旋转驱动装置4与立柱3的顶端相连，通过一级臂旋转驱动装置4可绕自身轴心进行360度自转；所述二级臂7通过二级臂旋转驱动装置6与一级臂5相连，通过二级臂旋转驱动装置6可在一级臂5端部进行360度旋转，所述二级臂7为伸缩臂，所述伸缩臂包含固定臂、移动臂以及伸缩驱动装置，所述移动臂通过伸缩驱动装置连接至固定臂，所述伸缩驱动装置为纯电力驱动装置，从而在二级臂7旋转完成后，可进行精确伸缩；所述三级臂9通过三级臂旋转驱动装置8与二级臂7相连，通过三级臂旋转驱动装置8可在二级臂7端部360度旋转，所述三级臂9也可为多级伸缩臂，所述多级伸缩臂包含固定连接臂、多级移动臂以及多级伸缩驱动装置，所述多级移动臂通过多级伸缩驱动装置相对固定连接臂进行多级伸缩，所述多级伸缩驱动装置为纯电力驱动装置，旋转完成后，三级臂9可进行精确伸缩；所述检测装置10放置在三级臂9的顶部，以完成桥梁的质量检测工作；横移机构11设置在车体1上，位于立柱3下方，可根据工作臂动作时重心的改变将工作臂进行整体横移来调节整车的重心，以此保证动作时整车的稳定性。由此，本实用新型的基于电动机械臂的智能桥梁检测车通过驱动机构使三个工作臂完成各自的动作，通过工作臂的伸缩和旋转改变检测装置与桥梁待测面的相对位置，使其在检测各个需求面时一直处于最佳检测方位，达到大范围精确定位检测的目的。

其中，所述回转驱动装置2包括蜗轮、回转电机、回转减速机和蜗杆，所述回转电机通过回转减速机连接至蜗杆，所述蜗杆啮合于蜗轮。

其中，所述一级臂旋转驱动装置4包含第一伺服电机和第一rv减速机，所述第一伺服电机的输出端与第一rv减速机的输入端进行连接，第一rv减速机的输出端与一级臂连接。

其中，所述二级臂旋转驱动装置6包含第二伺服电机和第二rv减速机，所述第二伺服电机的输出端与第二rv减速机的输入端进行连接，第二rv减速机的输出端与二级臂连接。

其中，所述三级臂旋转驱动装置8包含第三伺服电机和第三rv减速机，所述第三伺服电机的输出端与第三rv减速机的输入端进行连接，第三rv减速机的输出端与三级臂连接。

其中，所述横移装置11包括横移伺服电机、横移联轴器、丝杆、下连接板、丝母和上连接板，其中横移伺服电机通过横移联轴器与丝杆连接，所述下连接板与车体连接；丝母的中心开有与丝杆配合的螺纹孔，并且固定连接在上连接板上；所述上连接板连接在支撑装置的下端面；所述下连接板的上表面平行设有两燕尾槽导轨，且所述上连接板的下表面对应设有四个滑块，所述各滑块配合于燕尾槽导轨进行滑动。

本实用新型的基于电动机械臂的智能桥梁检测车的动作流程包括检测车的正常工作状态(步骤一)和工作臂收回的动作步骤(步骤二～步骤八)。遇过桥墩路况时，检测车从步骤一的正常工作状态执行步骤二～步骤三的动作流程，通过桥墩以后再反向执行动作流程回到正常检测状态。过电线杆时检测车从步骤一的正常工作状态执行步骤二～步骤八的动作流程，通过电线杆后再反向执行动作流程回到正常检测状态。检测完成时，检测车从步骤一的正常工作状态执行步骤二～步骤八的动作流程，此后检测车同普通车辆一样正常行驶。动作流程具体步骤如下：

步骤一：如图2a所示，桥梁检测车处于正常工作状态，三级臂位于桥梁下方，对桥梁的底部进行检测工作；

步骤二：如图2b所示，检测车准备收回所有工作臂，通过遥控完成一键控制。首先三级臂通过伸缩动作完全收回；

步骤三：如图2c所示，三级臂通过旋转动作完成90度旋转(该角度与实际桥面情况有关)，此时二、三级臂处于平行状态，均位于竖直位置；

步骤四：如图2d所示，二级臂通过伸缩动作完全收回，此时，二级臂的收回动作使二、三级臂同时向上提升；

步骤五：如图2e所示，一级臂通过旋转动作绕自身轴线旋转90度，此时三种工作臂均位于水平面上且二、三级臂作为一个整体与一级臂呈90度；

步骤六：如图2f所示，二、三级臂作为整体通过二级臂旋转驱动完成旋转动作，同时，横移装置运动使工作臂总体向左方移动，改变整车重心位置此时二三级臂和一级臂的轴线平行，此后三个工作臂一直保持相对静止状态；

步骤七：如图2g所示，三个工作臂作为一个整体，通过一级臂旋转驱动完成旋转动作，工作臂翻转90度；

步骤八：如图2h所示，三个工作臂和立柱保持相对静止，通过立柱的旋转动作，使其整体绕立柱轴心旋转90度，此时工作臂的轴线和车体长度方向平行，工作臂收回动作全部完成，检测车呈正常行驶状态。

由此，本实用新型的优点在于：

1、两节工作臂之间可完成360度任意角度旋转，解决了旋转角度限制造成的检测范围不足的问题，可应对多形式桥梁截面，灵活调整旋转角度来进行检测，同时，精确的角度定位可以更好地对死角进行检测，扩大了应用面积；

2、工作臂伸缩和旋转驱动采用纯电力的伺服电机和rv减速机，整车的重量和体积大大减小，解决运动过程中整车稳定性不足的问题，让运动过程更加安全；

3、检测车上设置有横移装置，在工作臂动作时可将工作臂整体进行横移，改变整车的重心，解决了整车需要增加配重而增大重量的问题，且改善了重心位置，加强了整车稳定性；

4、检测车为通用形式电动车，体积小，能够正常在路面、桥面行驶，不干扰堵塞其他车辆，同时，正常检测状态下车辆也在行进，即检测的过程中，检测车边行驶工作臂上检测装置边进行检测，解决了检测车大量占用车道和工作效率低的问题；

5、该检测车在桥面行驶工作，若遇到电线杆或需要通过桥墩的情况时，无法以此刻检测的工作臂状态继续行驶，此时工作臂会根据路况完成相应的动作流程，顺利通过障碍，解决了无法适应多种路况的问题；

6、检测车的正常检测状态到工作臂收回的动作流程、遇到电线杆和过桥墩的路况可以通过遥控分别一键控制，解决了控制按钮较多造成的操作复杂的问题。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本实用新型的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本实用新型不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本实用新型的教导的特定例子，本实用新型的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。