CN108680924A - 基于无人机的墙体吸附机器人检测装置、控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无人机的墙体吸附机器人检测装置、控制系统及检测方法，所述检测装置包括无人机、吊装装置和机器人，所述控制系统包括地面控制系统、设置在无人机内的无人机控制系统和设置在机器人内的机器人控制系统，本发明通过结合现有的无人机和爬墙机器人的优势，设计一种组合型检测装置及其控制系统、方法，达到对高耸建筑物和高危建筑物的无人检测，安全高效，适用于精密检测和内部缺陷的检测，通过设置吊装装置上的锁扣与锁孔，实现无人机与机器人的分离与连接。

Description

基于无人机的墙体吸附机器人检测装置、控制系统及方法

技术领域

本发明涉及墙体检测的技术领域，尤其涉及基于无人机的墙体吸附机器人检测装置、控制系统及方法。

背景技术

现有的无人机一般是通过非接触式检测方法，也即通过视频或图像对目标进行检测。优势在于检测范围大，检测速度快，但有一定的局限性，不适用于精密检测和内部缺陷的检测。

而对于内部缺陷的检测，现在一般使用专用设备进行检测，如回弹仪、超声检测仪等。这些设备一般需要工人现场进行检测，有极大的安全风险。

近年来有不少企业开发爬墙机器人，用于墙体检测，这种检测方法的优势在于将传统检测方法的生命危险几乎降至零，但这种机器人的局限性在于，受到电量或电缆的控制，其工作范围有很大的局限性。

基于此，结合现有的无人机和爬墙机器人的优势，设计一种组合型检测装置及其控制系统、方法，达到对高耸建筑物和高危建筑物的无人检测，安全高效，适用于精密检测和内部缺陷的检测。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，结合现有的无人机和爬墙机器人的优势，设计一种组合型检测装置及其控制系统、方法，达到对高耸建筑物和高危建筑物的无人检测，安全高效，适用于精密检测和内部缺陷的检测。

本发明是通过以下技术方案实现：

本发明的第一方面涉及基于无人机的墙体吸附机器人检测装置，包括无人机、吊装装置和机器人；所述吊装装置包括第一吊装支架和第二吊装支架，所述第一吊装支架的上端连接无人机，所述第一吊装支架的下端可转动设置有第一连接板，所述第一连接板上可转动设置有锁扣，所述第二吊装支架的上端可转动设置有第二连接板，所述第二连接板上设置有与锁扣相适配的锁孔，所述第二吊装支架的下端连接机器人；所述机器人包括电池盒、设置在电池盒上的非接触式传感器、设置在电池盒上的摄像头、设置在电池盒上的机械臂、设置在机械臂端部的接触式传感器和至少一个通过连接杆与电池盒连接的吸盘；

其中，所述锁扣通过转轴连接有驱动装置，所述驱动装置电性连接控制装置，所述控制装置设置在无人机上的无人机控制系统内，所述机器人内设置有机器人控制系统，所述无人机控制系统通过接收控制信号以控制锁扣与锁孔的连接与分离，所述机器人控制系统通过接受控制信号以控制机器人实现相应的姿态，所述无人机通过锁扣与锁孔实现对机器人的连接与分离。

在第一方面所述的基于无人机的墙体吸附机器人检测装置的基础上，本发明例示的第二方面为，所述锁扣为具有对称设置的旋转臂的蝶形结构，所述锁孔为与锁扣结构相适应的蝶形孔结构。

在第一方面所述的基于无人机的墙体吸附机器人检测装置的基础上，本发明例示的第三方面为，所述驱动装置为微型电机。

在第一方面所述的基于无人机的墙体吸附机器人检测装置的基础上，本发明例示的第四方面为，所述电池盒所在的平面以电池盒为圆心均布设置有若干吸盘，所述吸盘通过对应的连接杆与电池盒连接。

在第四方面所述的基于无人机的墙体吸附机器人检测装置的基础上，本发明例示的第五方面为，所述电池盒外缘设置有容纳电池盒的固定环，所述连接杆贯穿设置固定环并在外端部设置有吸盘，所述固定环上端连接设置有第二吊装支架。

基于无人机的墙体吸附机器人检测装置的控制系统，所述控制系统包括地面控制系统、设置在无人机内的无人机控制系统和设置在机器人内的机器人控制系统，所述地面控制系统分别和无人机控制系统、机器人控制系统无线通信连接以控制无人机和机器人之间的连接与分离，所述地面控制系统包括控制站、与控制站相互通信的通讯系统、与通讯系统相互通信的控制模块以及与通讯系统连接的信息接收模块，所述无人机控制系统包括第一处理器和分别与第一处理器相连接的第一激光测距仪、电子陀螺、第一GPS模块、高度传感器、第一电源控制模块、控制装置，所述机器人控制系统包括第二处理器和分别与第二处理器相连接的视频信号模块、红外信号模块、第二激光测距仪、第二GPS模块、第二电源控制模块、机械臂控制装置；其中，

所述控制模块用于通过无线传输接收第一处理器和第二处理器的信号并将信号传输至通讯系统以使通讯系统发出对应的控制信号给第一处理器和第二处理器，以控制无人机和机器人之间实现相应的连接与分离；

所述信息接收模块用于通过无线传输接收视频信号模块和红外信号模块的信号并将信号传输至通讯系统以使通讯系统发出对应的控制信号给第二处理器，以控制机器人的机械臂实现相应的姿态。

进一步地，所述第一激光测距仪用于测量墙面距离，所述第二激光测距仪用于测量目标对象的距离。

基于无人机的墙体吸附机器人检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、通过无人机将机器人送至指定位置附近，再通过无人机上的第一吊装支架投放机器人，使机器人通过吸盘吸附在墙体表面；

步骤二、地面工作人员通过远程控制的方法操作机器人，通过机器人上的传感器和摄像头对墙体表面进行检测，并通过无线传输的方法实时监测检测结果；

步骤三、通过设置在机器人上的第二激光测距仪对有问题的地方进行定位，并将位置传回地面；

步骤四、通过无人机上的第一吊装支架上的锁扣与机器人上的第二吊装支架上的锁孔连接，释放吸盘压力，使机器人脱离墙体表面，再通过无人机将墙体机器人送回至地面。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过结合现有的无人机和爬墙机器人的优势，设计一种组合型检测装置及其控制系统、方法，达到对高耸建筑物和高危建筑物的无人检测，安全高效，适用于精密检测和内部缺陷的检测，通过设置吊装装置上的锁扣与锁孔，实现无人机与机器人的分离与连接。

附图说明

图1为本发明中安装有第一吊装支架21的无人机1的结构示意图；

图2为本发明中安装有第二吊装支架22的机器人3的结构示意图；

图3为本发明中第一吊装支架21和第二吊装22支架配合使用的结构示意图；

图4为本发明中锁扣212与锁孔222互相配合时松紧状态下的局部放大结构示意图；

图5为本发明中锁扣212与锁孔222在松紧状态下的局部放大结构示意图；

图6为本发明中锁扣212与锁孔222互相配合时锁紧状态下的局部放大结构示意图；

图7为本发明中控制系统的结构图示意图。

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，以下结合附图及实施例，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。

请参照图1至图7，本发明提供了基于无人机的墙体吸附机器人检测装置，包括无人机1、吊装装置2和机器人3；所述吊装装置包括第一吊装支架21和第二吊装支架22，所述第一吊装支架21的上端连接无人机1，所述第一吊装支架21的下端可转动设置有第一连接板211，所述第一连接板211上可转动设置有锁扣212，所述第二吊装支架22的上端可转动设置有第二连接板221，所述第二连接板221上设置有与锁扣212相适配的锁孔222，所述第二吊装支架22的下端连接机器人3；所述机器人3包括电池盒31、设置在电池盒31上的非接触式传感器32、设置在电池盒31上的摄像头33、设置在电池盒31上的机械臂34、设置在机械臂34端部的接触式传感器35和至少一个通过连接杆36与电池盒31连接的吸盘37；

其中，所述锁扣212通过转轴连接有驱动装置(图示未画出)，所述驱动装置电性连接控制装置107，所述控制装置107设置在无人机上的无人机控制系统内，所述机器人3内设置有机器人控制系统，所述无人机控制系统通过接收控制信号以控制锁扣212与锁孔222的连接与分离，所述机器人控制系统通过接受控制信号以控制机器人3实现相应的姿态，所述无人机1通过锁扣212与锁孔222实现对机器人的连接与分离。

具体实施时，所述锁扣212为具有对称设置的旋转臂的蝶形结构，所述锁孔222为与锁扣212结构相适应的蝶形孔结构，通过转轴带动锁扣212实现与锁孔222之间松开、配合及旋紧的各种状态，进而实现无人机1与机器人3之间的连接与分离。

具体实施时，所述驱动装置为微型电机。

具体实施时，所述电池盒31所在的平面以电池盒31为圆心均布设置有若干吸盘37，所述吸盘37通过对应的连接杆36与电池盒31连接。

具体实施时，所述电池盒31外缘设置有容纳电池盒31的固定环38，所述连接杆36贯穿设置固定环38并在外端部设置有吸盘37，所述固定环38上端连接设置有第二吊装支架22，提高了机器人3爬墙的稳定性。

基于无人机的墙体吸附机器人检测装置的控制系统，所述控制系统包括地面控制系统201、设置在无人机1内的无人机控制系统101和设置在机器人3内的机器人控制系统301，所述地面控制系统201分别和无人机控制系统101、机器人控制系统301无线通信连接以控制无人机1和机器人3之间的连接与分离，所述地面控制系统201包括控制站202、与控制站202相互通信的通讯系统203、与通讯系统203相互通信的控制模块204以及与通讯系统203连接的信息接收模块205，所述无人机控制系统101包括第一处理器104和分别与第一处理器104相连接的第一激光测距仪102、电子陀螺103、第一GPS模块108、高度传感器105、第一电源控制模块106、控制装置107，所述机器人控制系统301包括第二处理器304和分别与第二处理器304相连接的视频信号模块302、红外信号模块303、第二激光测距仪305、第二GPS模块307、第二电源控制模块308、机械臂控制装置306；其中，

所述控制模块204用于通过无线传输接收第一处理器104和第二处理器304的信号并将信号传输至通讯系统203以使通讯系统发出对应的控制信号给第一处理器104和第二处理器304，以控制无人机1和机器人3之间实现相应的连接与分离；

所述信息接收模块205用于通过无线传输接收视频信号模块302和红外信号模块303的信号并将信号传输至通讯系统203以使通讯系统203发出对应的控制信号给第二处理器304，以控制机器人3的机械臂34实现相应的姿态。

具体实施时，所述第一激光测距仪102用于测量墙面距离，所述第二激光测距仪305用于测量目标对象的距离。

在上述技术方案中，所述第一GPS模块和第二GPS模块可以实时将无人机1和机器人3的位置传送给地面控制系统201，所述视频信号模块302可以设置为在上述检测装置中的摄像头33，所述红外信号模块可以设置为上述检测装置中的非接触式传感器32。

基于无人机的墙体吸附机器人检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、通过无人机1将机器人3送至指定位置附近，再通过无人机1上的第一吊装支架21投放机器人3，使机器人3通过吸盘37吸附在墙体表面；

步骤二、地面工作人员通过远程控制的方法操作机器人3，通过机器人3上的传感器和摄像头对墙体表面进行检测，并通过无线传输的方法实时监测检测结果；

步骤三、通过设置在机器人3上的第二激光测距仪对有问题的地方进行定位，并将位置传回地面；

步骤四、通过无人机1上的第一吊装支架21上的锁扣212与机器人3上的第二吊装支架22上的锁孔222连接，释放吸盘37压力，使机器人3脱离墙体表面，再通过无人机1将墙体机器人1送回至地面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于无人机的墙体吸附机器人检测装置，其特征在于：包括无人机、吊装装置和机器人；所述吊装装置包括第一吊装支架和第二吊装支架，所述第一吊装支架的上端连接无人机，所述第一吊装支架的下端可转动设置有第一连接板，所述第一连接板上可转动设置有锁扣，所述第二吊装支架的上端可转动设置有第二连接板，所述第二连接板上设置有与锁扣相适配的锁孔，所述第二吊装支架的下端连接机器人；所述机器人包括电池盒、设置在电池盒上的非接触式传感器、设置在电池盒上的摄像头、设置在电池盒上的机械臂、设置在机械臂端部的接触式传感器和至少一个通过连接杆与电池盒连接的吸盘；

其中，所述锁扣通过转轴连接有驱动装置，所述驱动装置电性连接控制装置，所述控制装置设置在无人机上的无人机控制系统内，所述机器人内设置有机器人控制系统，所述无人机控制系统通过接收控制信号以控制锁扣与锁孔的连接与分离，所述机器人控制系统通过接受控制信号以控制机器人实现相应的姿态，所述无人机通过锁扣与锁孔实现对机器人的连接与分离。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的墙体吸附机器人检测装置，其特征在于：所述锁扣为具有对称设置的旋转臂的蝶形结构，所述锁孔为与锁扣结构相适应的蝶形孔结构。

3.根据权利要求1所述的基于无人机的墙体吸附机器人检测装置，其特征在于：所述驱动装置为微型电机。

4.根据权利要求1所述的基于无人机的墙体吸附机器人检测装置，其特征在于：所述电池盒所在的平面以电池盒为圆心均布设置有若干吸盘，所述吸盘通过对应的连接杆与电池盒连接。

5.根据权利要求4所述的基于无人机的墙体吸附机器人检测装置，其特征在于：所述电池盒外缘设置有容纳电池盒的固定环，所述连接杆贯穿设置固定环并在外端部设置有吸盘，所述固定环上端连接设置有第二吊装支架。

6.基于无人机的墙体吸附机器人检测装置的控制系统，其特征在于：所述控制系统包括地面控制系统、设置在无人机内的无人机控制系统和设置在机器人内的机器人控制系统，所述地面控制系统分别和无人机控制系统、机器人控制系统无线通信连接以控制无人机和机器人之间的连接与分离，所述地面控制系统包括控制站、与控制站相互通信的通讯系统、与通讯系统相互通信的控制模块以及与通讯系统连接的信息接收模块，所述无人机控制系统包括第一处理器和分别与第一处理器相连接的第一激光测距仪、电子陀螺、第一GPS模块、高度传感器、第一电源控制模块、控制装置，所述机器人控制系统包括第二处理器和分别与第二处理器相连接的视频信号模块、红外信号模块、第二激光测距仪、第二GPS模块、第二电源控制模块、机械臂控制装置；其中，

所述控制模块用于通过无线传输接收第一处理器和第二处理器的信号并将信号传输至通讯系统以使通讯系统发出对应的控制信号给第一处理器和第二处理器，以控制无人机和机器人之间实现相应的连接与分离；

所述信息接收模块用于通过无线传输接收视频信号模块和红外信号模块的信号并将信号传输至通讯系统以使通讯系统发出对应的控制信号给第二处理器，以控制机器人的机械臂实现相应的姿态。

7.根据权利要求6所述的基于无人机的墙体吸附机器人检测装置，其特征在于：所述第一激光测距仪用于测量墙面距离，所述第二激光测距仪用于测量目标对象的距离。

8.基于无人机的墙体吸附机器人检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、通过无人机将机器人送至指定位置附近，再通过无人机上的第一吊装支架投放机器人，使机器人通过吸盘吸附在墙体表面；

步骤二、地面工作人员通过远程控制的方法操作机器人，通过机器人上的传感器和摄像头对墙体表面进行检测，并通过无线传输的方法实时监测检测结果；

步骤三、通过设置在机器人上的第二激光测距仪对有问题的地方进行定位，并将位置传回地面；

步骤四、通过无人机上的第一吊装支架上的锁扣与机器人上的第二吊装支架上的锁孔连接，释放吸盘压力，使机器人脱离墙体表面，再通过无人机将墙体机器人送回至地面。