CN102071638A

CN102071638A - 一种用于桥梁桥板背面检测和施工的专用特种移动机器人

Info

Publication number: CN102071638A
Application number: CN2009102306241A
Authority: CN
Inventors: 江浩
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2011-05-25

Abstract

本发明属于工程机械领域，是专门用于桥梁桥板背面检测和施工的特种移动机器人。车架前后两个水平和两个垂直油缸，将整机撑离地面完成定位；可在水平面内旋转的支撑平台7装在底盘6上，水平移动臂8在支撑平台7的水平直线机构内做往复直线运动；上平行四连杆机构4的上端与水平移动臂8的前端连接，其下端与下平行四连杆机构5的上端联接，上下平行四连杆机构4、5联动，把作业平台1送到桥梁桥板的背面；下平行四连杆机构5的下端安装转动机构，与多级伸缩臂3末端联接，实现其在水平面的转动；多级伸缩臂3由三级臂组成，可伸缩移动，其前端安装作业平台1，整个机械臂通过多个自由度机构的复合运动将作业平台1送到桥板10下方，确保作业要求。

Description

一种用于桥梁桥板背面检测和施工的专用特种移动机器人

本发明属于建筑工程机械领域中，特别是针对各种大型桥梁进行检测和施工作业的一种专用特种移动机器人。

背景技术

各种使用越来越普遍的大型桥梁工程，不仅在建造时需要各种技术装备，其正常使用寿命期内还需要常年进行检测、检修和维护施工，一些使用中的钢结构、钢索斜拉桥等桥梁，还存在一年维修一次，维修一次一年的情况，特别是对桥梁桥板背面的检测、检修和维护施工，尤其不方便甚至是非常困难。目前，这类检修和维护施工，主要采用从桥下地面向上或是从桥面向下搭建脚手架的方法进行，这种传统的工艺方法存在明显的缺点，成本高、周期长、机动性差、效率低，同时搭建脚手架进行作业还严重影响地面或桥面上的正常交通，当大型桥梁的桥墩高达几十米、跨山涧的没有桥墩的大桥离地面多达上百米、跨海大桥桥梁距水面较高时，这个问题就显得更为突出。

为此，本发明提供一种运用机器人技术的专门用于桥梁桥板背面检测和施工的专用特种移动机器人工程机械装备，该装备能够完全改变传统落后的施工工艺，结构合理、机动性强、效率高、安全可靠、能够有效地提高桥梁桥板背面的检测、检修和维护施工的方便性，同时降低成本、降低施工危险性和劳动强度、缩短施工周期。

发明内容

本发明的目的是设计一个专门用于桥梁桥板背面检测和施工的专用特种移动机器人，整个装备主要由两大部分组成：一是汽车移动底盘部分，一是机器人机械手部分，可分别完成机器人整机的移动，机器人移动底盘上安装的机械手臂的旋转、展开、伸缩，使得能够从桥梁桥面上将安装在机械臂前端的作业平台或探测检测装置送入到桥梁桥板下方的背面位置，对其进行所需的探测、检测或作业施工。

具体的技术解决方案是：

一桥梁桥板背面检测和施工专用特种移动机器人汽车移动底盘部分主要由汽车底盘6，前支撑油缸部件9，后支撑油缸部件2组成。

前支撑油缸部件9安装在汽车底盘6的车架上，位于汽车底盘的前部，后支撑油缸部件2安装在汽车底盘6的车架上，位于汽车底盘的后部，汽车移动底盘6当中所包含的汽车发动机以及相关的传动和变速系统是整个桥梁桥板背面检测和施工专用特种移动机器人的动力源系统。

二桥梁桥板背面检测和施工专用特种移动机器人的机械手部分主要由作业平台1，多级伸缩机械臂3，上平行四联杆机构4，下平行四联杆机构5，回转支撑平台7，水平直线移动机械臂8组成。

回转支撑平台7安装在汽车移动底盘6上，水平直线移动机械臂8套装在回转支撑平台7的水平直线导向套筒机构内，上平行四联杆机构4的上端联接安装在水平移动机械臂8的前端，上平行四联杆机构4的下端与下平行四联杆机构5的上端联接，下平行四联杆机构5的下端安装有转动机构，并与多级伸缩机械臂3末端转动连接，多级伸缩机械臂3的前端安装作业平台1。

载有机器人机械手的移动底盘可任意停在桥梁桥面10上，整个机械手臂通过多个自由度机械臂臂架系统机构的复合运动将作业平台1送到桥梁桥板10的下方。

本发明的优点是包括有多关节机械手臂、作业平台和移动底盘的桥梁桥板背面施工专用特种机器人，能够实现在桥面上进行桥梁桥板下方背面的检测检修和维护施工作业，整机结构合理，简洁、紧凑，易于维护，制造成本低，使用移动方便，机动性强，便于推广使用。

附图说明

图1桥梁桥板背面检测和施工专用特种移动机器人的结构示意总图。

图2桥梁桥板背面检测和施工专用特种移动机器人机械臂工作时的最终展开示意图。

图3(1)-(6)桥梁桥板背面检测和施工专用特种移动机器人机械臂展开流程顺序示意图，(1)-(6)的每一个图均由整机的后视图和相应的俯视图组成。

具体实施方式：

本发明将结合附图1、附图2、附图3(1)-(6)做进一步描述。

在桥梁桥板背面检测和施工专用特种移动机器人汽车移动底盘部件中，前支撑油缸部件9固定安装在汽车底盘6的车架上，位于汽车底盘的前部，整个部件包括两个水平伸缩油缸机构和两个垂直伸缩油缸机构，后支撑油缸部件2固定安装在汽车底盘6的车架上，位于汽车底盘的后部，整个部件也是包括两个水平伸缩油缸机构和两个垂直伸缩油缸机构，前后四个水平伸缩油缸同时伸出，四个垂直伸缩油缸也相应的同时伸出，能够将机器人整机撑离地面并调至水平，完成机器人作业前的位置固定定位。机器人整机工作时的全部液压动力执行原件的驱动力由汽车移动底盘6当中所包含的汽车发动机以及相关的传动和变速系统提供，汽车发动机是整个桥梁桥板背面检测和施工的专用特种移动机器人的动力源系统。

回转支撑平台7通过螺栓联接固定安装在汽车移动底盘6上，回转支撑平台自身能够在水平面内360°旋转，其上部具有水平直线导向套筒机构；水平直线移动机械臂8套装在回转支撑平台7的水平直线导向套筒机构内，并能够在套筒内做往复直线运动；上平行四联杆机构4的上端通过销轴联接安装在水平移动机械臂8的前端，上平行四联杆机构4的下端与下平行四联杆机构5的上端用销轴联接，通过上下平行四连杆机构4、5的联动收放运动，确保能够按照作业的空间高度要求把机器人的作业平台从桥梁桥面上送到桥梁桥板的下方背面位置；下平行四联杆机构5的下端安装有转动机构，该转动机构与多级伸缩机械臂3末端通过螺栓安装联接，实现多级伸缩机械臂3在水平面上的旋转，确保其最终作业所需的方向位置要求；多级伸缩机械臂3由3级机械臂组成，多级伸缩机械臂能够沿直线方向的缩进和伸出运动，确保其前端所安装的作业平台的作业位置的选定；多级伸缩机械臂3的前端通过螺栓联接安装作业平台1，其上可以按维护作业需要载人，或者安装检测探测装置进行桥梁的检修和检测。机器人各个机构的全部运动由液压执行原件通过汽车发动机提供的动力工作。

图3(1)-(6)说明了桥梁桥板背面检测和施工专用特种移动机器人的机械臂系统从收车状态打开为工作状态的过程。

图3(1)：桥梁桥板背面检测和施工专用特种移动机器人到达施工指定位置后，汽车移动底盘平行于桥梁桥面上的行车方向停车，然后前后支撑油缸部件9、2的四个水平伸缩油缸同时伸出，四个垂直伸缩油缸也相应的同时伸出，将机器人整机撑离地面并调至水平，完成机器人作业前的位置固定定位。

图3(2)：完成机器人作业前的位置固定定位后，回转支撑平台7连同安装在其上的全部机械手臂在水平方向上旋转90°。

图3(3)：水平直线移动机械臂8在回转支撑平台7上部的水平直线导向套筒机构内向外移动，同时，多级伸缩机械臂3在水平面上的向内旋转。

图3(4)：上下平行四连杆机构4、5的联动，将多级伸缩机械臂3水平送至桥梁桥板下方，同时，多级伸缩机械臂3在水平面上向内转动。

图3(5)：在上下平行四连杆机构4、5联动的作用下，多级伸缩机械臂3一直被送至能够满足维护施工作业的高度，同时继续旋转至平行于桥梁桥板的位置。

图3(6)：多级伸缩机械臂3继续旋转至与桥梁桥板垂直的方向，其2级和3级伸缩机械臂可按施工作业的具体位置要求确定伸缩量，同时，水平直线移动机械臂8亦向内直线移动，从而完成桥梁桥板背面检测和施工专用特种移动机器人整个机械手臂通过多个自由度臂架机构的复合运动将作业平台1送到桥梁桥板10下方的过程。

Claims

1.一种涉及建筑工程机械领域的能够实现在桥面上进行桥梁桥板背面检测与施工的专用特种移动机器人，可完成机器人整机的移动，机器人机械手臂的旋转、展开、伸缩，使得能够从桥梁桥面上将安装在机械臂前端的作业平台或探测检测装置送入到桥梁桥板下方的背面位置，对其进行所需的探测、检测或作业施工。整个装备由两大部分组成，一是汽车移动底盘部分，一是机器人机械手部分，其特征是机械手作业平台1通过螺栓联接安装在多级伸缩臂3的前端，多级伸缩臂3的末端通过螺栓联接与下平行四联杆机构5下端的旋转机构安装固定，下平行四联杆机构5的上端与上平行四联杆机构4的下端通过销轴安装联接，上平行四联杆机构4的上端通过销轴联接安装在直线移动臂8的前端，直线移动臂8套装在回转支座机构7上部的直线套筒机构内，回转支座机构7安装在移动底盘6上，移动底盘6上安装有保证整个机器人装备安全稳定作业的支撑机构2、9，载有机器人机械手的移动底盘可任意停在桥梁桥面10上，整个机械手臂通过自身多个自由度臂架机构的复合运动将作业平台1送到桥梁桥板10的下方。

2.按照权利要求1所述，桥梁桥板背面检测与施工专用特种移动机器人，其特征是：前端安装作业平台1的机械臂是一种多级机械伸缩臂3，能够沿直线伸出和缩进运动。

3.按照权利要求1所述，桥梁桥板背面检测与施工专用特种移动机器人，其特征是：多级机械伸缩臂3的末端与下平行四联杆机构5的下端是转动联接，能够实现多级机械伸缩臂3在水平面内的转动。

4.按照权利要求1所述，桥梁桥板背面检测与施工专用特种移动机器人，其特征是：下平行四联杆机构5的上端与上平行四联杆机构4的下端通过销轴安装联接，上平行四联杆机构4的上端通过销轴联接安装在直线移动臂8上的前端。

5.按照权利要求1所述，桥梁桥板背面检测与施工专用特种移动机器人，其特征是：作业平台1和多级伸缩臂3伸向桥梁下方，是通过机械手臂上安装的上平行四联杆机构4和下平行四联杆机构5的联动实现的。

6.按照权利要求1所述，桥梁桥板背面检测与施工专用特种移动机器人，其特征是：直线移动臂8套装在回转支座机构7上部的直线套筒机构内，实现其往复直线运动。

7.按照权利要求1所述，桥梁桥板背面检测与施工专用特种移动机器人，其特征是：回转支座机构7安装在汽车移动底盘6上，能够在水平面内360°旋转。