一种姿态纠偏智能巡检机器人的制作方法

本发明涉及一种缆索缺陷检测机器人系统，属于缆索检测技术领域。

背景技术：

索道在桥梁等建筑中起着重要的承载作用。索道长期暴露在大气中，环境恶劣，表面易受损。索道护套损伤是造成桥梁索道体系耐久性问题的重要原因之一，索道的锈蚀断裂，绝大多数是从护套的破损、开裂、老化开始的。为保证桥梁结构的安全和正常使用需定期对索道进行外观检查，公路桥涵养护规范要求定期检查以目测观察结合仪器观测进行，必须接近各部件仔细检查其缺损情况。因此索道的性能稳定对建筑的安全性起着至关重要的作用，为保障装备的安全运转，世界各国每年需投入大量的人力物力对这些装备定期开展检测、维护作业。

目前，世界范围内广泛采用传统的人工作业方法开展相应的检测作业，不仅存在劳动强度大、作业效率低、工作周期长、成本高、问题排查不彻底，而且时常伴有安全事故发生。

因此急需一种机器人检测系统，能够实现人工智能化缆索检测。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中上述的不足，提供一种姿态纠偏智能巡检机器人。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种姿态纠偏智能巡检机器人，包括攀爬模块、缺陷检测模块、姿态纠偏模块、机器人控制器、无线模块、人机交互模块和数据处理模块，所述的机器人控制器用于通过无线模块传输接收人机交互模块的信号，并将信号传输至攀爬模块、缺陷检测模块和姿态纠偏模块，以控制姿态纠偏智能巡检机器人完成相应的姿态动作；所述的数据处理模块通过无线模块对机器人反馈的监测数据进行处理。

进一步地、所述的攀爬模块包括驱动电机，驱动电机用于驱动机器人实现攀爬。

进一步地、所述的缺陷检测模块包括外观缺陷检测模块和内部缺陷检测模块，所述的外观检测模块包括高清网络摄像头，外观检测模块用于检测缆索表面缺陷；所述的内部缺陷检测模块包括脉冲励磁传感器，内部缺陷检测模块用于检测缆索内部腐蚀和断丝缺陷。

进一步地、所述的姿态纠偏模块包括安装在机器人上的地磁感应器、陀螺仪和继动器，所述的地磁感应器和陀螺仪用于实现机器人精准的空间位置定位及三维姿态捕捉，所述的继动器用于实现机器人行走姿态补偿。

进一步地、所述的人机交互模块包括机器人远程控制端、用户指令输入模块、缺陷报警模块和缺陷显示模块，所述的用户指令输入模块将位置指令和速度指令通过机器人远程控制端传输给机器人控制器，所述的缺陷显示模块接收机器人远程控制端反馈的缆索缺陷信息并实现缆索外观缺陷和内部缺陷显示，所述的缺陷报警模块用于实现缆索缺陷信息警报。

进一步地、所述的姿态纠偏智能巡检机器人包括上车体、下车体和内部缺陷检测器安装架，上车体和下车体通过内部缺陷检测器安装架建立安装并夹紧在缆索上；

所述的上车体和下车体的结构相同，上车体和下车体均包括车架、驱动电机和行进轮，所述的车架上安装有驱动电机安装架和行进轮安装架，驱动电机安装架上固定安装有驱动电机，驱动电机的输出轴上安装有主动带轮，所述的行进轮安装架上安装有两个平行设置的平衡继动器，平衡继动器上转动安装有行进轮转轴，所述的行进轮配合安装在行进轮转轴上，所述的行进轮转轴上还安装有从动带轮，所述的主动带轮与从动带轮通过皮带配合安装；

所述的平衡继动器包括套筒、步进电机、螺旋轴、压片、弹簧和连杆，所述的套筒的内部安装有步进电机，步进电机的输出端安装有螺旋轴，压片与螺旋轴配合安装，所述的连杆滑动安装在套筒内，连杆的上端面与压片的下端面之间连接有弹簧；

压片的中心位置加工有与螺旋轴配合的螺旋孔；

所述的连杆的下端面设有行进轮安装座，行进轮转轴通过轴承安装在行进轮安装座内；

所述的套筒上加工有一处长圆孔，所述的连杆上设有一处限位凸起，连杆配合安装在套筒内，连杆上的限位凸起设置在套筒的长圆孔内；

所述的内部缺陷检测器安装架包括互为镜像设置的两个弧形卡装架，弧形卡装架的上下两端分别具有卡装部；

所述的车架上安装有缆索缺陷检测摄像头。

本发明具有以下有益效果：该智能巡检机器人可应用于各类桥梁(斜拉桥、悬索桥等)、索道、特种设备、电梯等，能够实现在各种尺寸的索道、管件上行走及进行外观及性能检测，同时由于其采用姿态纠偏设计方式，在巡检时，无论空间位置发生怎样的变化，都能使机器人保持整体姿态及运行轨迹不变，实现了机器人运行平稳，可靠性、安全性高。

附图说明

图1是本发明的系统结构连接关系图；

图2是一种轻量化智能巡检机器人的结构视图；

图3是一种轻量化智能巡检机器人的主视图；

图4是内部缺陷检测器安装架的结构视图；

图5是平衡继动器的结构安装示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种姿态纠偏智能巡检机器人，包括攀爬模块、缺陷检测模块、姿态纠偏模块、机器人控制器、无线模块、人机交互模块和数据处理模块，所述的机器人控制器用于通过无线模块传输接收人机交互模块的信号，并将信号传输至攀爬模块、缺陷检测模块和姿态纠偏模块，以控制姿态纠偏智能巡检机器人完成相应的姿态动作；所述的数据处理模块通过无线模块对机器人反馈的监测数据进行处理。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种姿态纠偏智能巡检机器人，所述的攀爬模块包括驱动电机，驱动电机用于驱动机器人实现攀爬。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种姿态纠偏智能巡检机器人，所述的缺陷检测模块包括外观缺陷检测模块和内部缺陷检测模块，所述的外观检测模块包括高清网络摄像头，外观检测模块用于检测缆索表面缺陷；所述的内部缺陷检测模块包括脉冲励磁传感器，内部缺陷检测模块用于检测缆索内部腐蚀和断丝缺陷。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种姿态纠偏智能巡检机器人，所述的姿态纠偏模块包括安装在机器人上的地磁感应器、陀螺仪和继动器，所述的地磁感应器和陀螺仪用于实现机器人精准的空间位置定位及三维姿态捕捉，所述的继动器用于实现机器人行走姿态补偿。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种姿态纠偏智能巡检机器人，所述的人机交互模块包括机器人远程控制端、用户指令输入模块、缺陷报警模块和缺陷显示模块，所述的用户指令输入模块将位置指令和速度指令通过机器人远程控制端传输给机器人控制器，所述的缺陷显示模块接收机器人远程控制端反馈的缆索缺陷信息并实现缆索外观缺陷和内部缺陷显示，所述的缺陷报警模块用于实现缆索缺陷信息警报。

具体实施方式六：结合图2-图5说明本实施方式，本实施方式的一种姿态纠偏智能巡检机器人，包括上车体1、下车体2和内部缺陷检测器安装架3，上车体1和下车体2通过内部缺陷检测器安装架3建立安装并夹紧在缆索19上；所述的上车体1和下车体2的结构相同，上车体1和下车体2均包括车架4、驱动电机5和行进轮6，所述的车架4上安装有驱动电机安装架7和行进轮安装架8，驱动电机安装架7上固定安装有驱动电机5，驱动电机5的输出轴上安装有主动带轮9，所述的行进轮安装架8上安装有两个平行设置的平衡继动器10，平衡继动器10上转动安装有行进轮转轴11，所述的行进轮6配合安装在行进轮转轴11上，所述的行进轮转轴11上还安装有从动带轮12，所述的主动带轮9与从动带轮12通过皮带配合安装；

平衡继动器10包括套筒101、步进电机102、螺旋轴103、压片104、弹簧105和连杆106，所述的套筒101的内部安装有步进电机102，步进电机102的输出端安装有螺旋轴103，压片104与螺旋轴103配合安装，所述的连杆106滑动安装在套筒101内，连杆106的上端面与压片104的下端面之间连接有弹簧105；

所述的连杆106的下端面设有行进轮安装座20，行进轮转轴11通过轴承安装在行进轮安装座20内；

所述的套筒101上加工有一处长圆孔107，所述的连杆106上设有一处限位凸起108，连杆106配合安装在套筒101内，连杆106上的限位凸起108设置在套筒101的长圆孔107内；

所述的内部缺陷检测器安装架3包括互为镜像设置的两个弧形卡装架16，弧形卡装架16的上下两端分别具有卡装部17；

所述的车架4上安装有缆索缺陷检测摄像头18。

在本实施方式中，上车体1和下车体2安装在缆索19上，随后通过内部缺陷检测器安装架3将上车体1和下车体2建立连接，在使用时，通过控制驱动电机5转动，驱动电机5通过主动带轮9带动从动带轮12转动，在从动带轮12的作用下行进轮转轴11能够带动行进轮6转动，进而行进轮6在缆索19上实现行走，完成对缆索缺陷的实时检测，本实施方式的新型模块化结构设计可对不同直径的缆索有很大的适应性，可实现多级调速控制，可搭载多种无损检测传感器。经过优化后的附着模块可以让机器人适应不同直径的缆索，越过不同尺寸的障碍，并且使机器人在爬行过程中与缆索紧密贴合，不会出现螺旋式爬升的现象；

平衡继动器10能够实施纠正一种轻量化智能巡检机器人的行走姿态，当机器人在缆索上行走发生行走路线偏移时，平衡继动器10中，套筒101内的步进电机102转动带动压片104沿套筒101内部向下位移，此时压片104压动弹簧105压缩，使得连杆106向下滑动，此时，安装在平衡继动器10上转的行进轮转轴11单侧发生位置偏移，这种位置上的偏移实现了行进轮在缆索上行走位移补偿，因此通过本实施方式的平衡继动器10能够使得整个巡检机器人行走稳定性得到大幅提升，满足巡检机器人在缆索上巡检稳定性需求。本实施方式中压片104的中心位置加工有与螺旋轴103配合的螺旋孔；

内部缺陷检测器安装架3的弧形卡装架16能够夹持内部缺陷检测器，进而实现对缆索内部缺陷(腐蚀/断丝)进行监测；

内部缺陷检测器是基于脉冲励磁原理的脉冲励磁漏磁传感器，获得缆索宽范围的频率成分，结合智能算法实现内部缺陷的检测与空间定位。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。