CN110205930A - 新型桥梁缆索智能检测机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种新型桥梁缆索智能检测机器人，包括避震单元、摄像头、电动推杆、无线传输模块和控制器；三个所述避震单元通过三组电动推杆两两相连；所述避震单元包括固定板，所述固定板的中部设置有直线轴承座，所述直线轴承座设置有支撑杆，所述支撑杆通过支撑杆固定铰链设置有轮子支架，所述轮子支架设置有轮子；所述轮子支架的两端分别通过弹簧与所述固定板相连接；所述电动推杆的两端设置在固定板上；所述避震单元与所述电动推杆之间设有固定销。所述机器人具有重量轻、检测范围广(能检测50‑300mm缆索直径)、防撞、避震、智能、操作简单的优点。
Description
技术领域
本发明涉及缆索监测装置技术领域，具体涉及一种新型桥梁缆索智能检测机器人。
背景技术
由于桥梁缆索长时间日晒雨淋难免出现PE护套老化、破损等情况，因此需要定期对桥梁缆索进行外观检测。现有斜拉索爬行机器人是有线控制的，是靠人为来观察判断机器人所处的位置，当接近斜拉索末端的时候，操作人员手动停止机器人后启动反转返回原点。在距离远、雨雾天等情况下，操作人员很难控制机器人完全检测到斜拉索末端，或容易使机器人撞上斜拉索末端。现有的检测机器人完全靠螺丝拧紧夹紧斜拉索爬行，通过轮子压紧斜拉索增加轮子和斜拉索之间的摩檫力；现有的检测机器人遇到斜拉索上的风雨线时，容易造成损坏风雨线、机器人轮子磨损、原地打滑不动等问题。且现有的机器人通过有线传输将图像传递到地面录像机后，检测人员通过反复查看录像，找出缺陷后截图，形成检测报告，利用检测人员查找缺陷不但耗时长，且存在主观性，容易出现漏看等情况。
例如，申请号为CN201410150927.3的发明专利公开了一种缆索检查机器人，包括驱动半框和抱缆半框，驱动半框内设有四个上下、左右对称布置的圆柱形驱动滚轮，四个驱动滚轮由同一驱动电机同步驱动，抱缆半框上设有抱缆电机，抱缆电机通过抱缆传动机构与抱缆半框内的压紧板连接，压紧板面向驱动半框的一面设有四个上下、左右对称布置的圆柱形压紧滚轮，驱动半框和抱缆半框闭合围抱缆索时，驱动滚轮及压紧滚轮的轮面内侧在水平面上的投影呈围抱缆索的菱形结构，缆索检查机器人还包括地面遥控装置，缆索检查机器人上设有摄像头。该技术方案在一定程度上解决了现有技术的爬缆机器人攀爬、越障能力差的问题，但是遇到斜拉索上的风雨线时容易造成磨损。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种重量轻、检测范围广、防撞、避震的新型桥梁缆索智能检测机器人。
本发明解决问题的技术方案是：一种新型桥梁缆索智能检测机器人，所述机器人包括避震单元、电动推杆、电机和控制器；三个所述避震单元通过三组电动推杆两两相连；所述避震单元包括固定框架，所述固定框架的中部设置有直线轴承座，所述直线轴承座设置有支撑杆，所述支撑杆通过支撑杆固定铰链设置有轮子支架，所述轮子支架上设置有两组V形连接架，每组所述V形连接架上设置有轮子驱动轴，每个所述轮子驱动轴设置有轮子；所述轮子支架的两端分别通过弹簧与所述固定框架相连接；所述电动推杆的两端分别设置在相邻的两个固定框架上，所述固定框架与所述电动推杆之间设有固定销；所述电机通过电机安装板安装在所述轮子支架上，所述电机与所述控制器相连接，所述电机通过传动装置与所述轮子相连接；所述固定框架上设置有摄像头、超声波传感器、补光灯和数字显示器，所述控制器与所述摄像头、所述超声波传感器、所述补光灯和所述数字显示器相连接；所述控制器与无线传输模块相连接，所述无线传输模块与无线数据发送器相连接，所述无线数据发送器与无线数据接收器相连接，所述无线数据接收器能够将信息发送给计算机。
进一步地，所述超声波传感器通过带屏蔽的双绞线与所述控制器相连接。
进一步地，所述控制器为PLC，其型号为FX3U-14MT。
进一步地，所述无线传输模块为AJ-TC58051。
进一步地，所述轮子由聚氨酯制成。
进一步地，所述轮子驱动轴通过轴承安装在轴承座上，所述轴承座设置在所述V形连接架上。
进一步地，所述传动装置包括减速器、齿轮和两组链条；所述电机与所述减速器相连接，所述减速器包括减速器输出轴，所述齿轮安装在所述减速器输出轴上，所述齿轮通过所述链条与所述轮子驱动轴相连接。
相对于现有技术，本发明的有益效益是：(1)所述机器人设置有工业级的超声波传感器，环境适应性强，超声波检查距离在20-3000mm内，当机器人前方有障碍物的时候，超声波传感器能够检测到前方3米处有障碍物，此时控制器发出预警信号并实时显示障碍物距离机器人的距离，当机器人距离障碍物1米的时候机器人停止运作，10秒无操作将自动返回原点，从而达到防撞的效果。(2)所述机器人设置有避震单元，从而使轮子围成的空间具有一定的伸缩性，遇到风雨线时能自动调节伸缩程度，从而避免损害风雨线。(3)所述机器人特有的固定框架和V形连接架，减轻了整个机器人的重量。(4)所述机器人能够通过无线数据发送器和计算机实时连接，机器人将拍摄的视频无线传输给计算机，从而使计算机能够分析采集到的视频信息。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明另一角度的结构示意图。
图3为所述避震单元的结构示意图。
图4为本发明的控制原理图。
附图标记说明：1-避震单元；11-固定框架；12-轮子支架；122-V形连接架；13-轮子驱动轴；14-轴承座；15-支撑杆；151-支撑杆固定铰链；16-直线轴承座；17-轮子；18-弹簧；19-固定销；2-超声波传感器；3-摄像头；4-电动推杆；5-无线传输模块；6-无线数据发送器；7-无线数据接收器；8-计算机；9-双绞线；10-控制器；21-补光灯；22-数字显示器；23-电机；24-减速器；25-链条；27-减速器输出轴；28-齿轮；29-电机安装板；30-传动装置。
具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示，所述机器人包括避震单元1、电动推杆4、电机23和控制器10；三个所述避震单元1通过三组电动推杆4两两相连；所述避震单元1包括固定框架11，所述固定框架11的中部设置有直线轴承座16，所述直线轴承座16内滑动地设置有支撑杆15，所述支撑杆15能够在直线轴承座16的约束下垂直于所述固定框架11移动；所述支撑杆15通过支撑杆固定铰链151设置有轮子支架12，所述轮子支架12能够在支撑杆固定铰链151的约束下转动；所述轮子支架12上设置有两组V形连接架122，每组所述V形连接架122上设置有轮子驱动轴13，每个所述轮子驱动轴13设置有轮子12；所述轮子支架12的两端分别通过弹簧18与所述固定框架11相连接；所述电动推杆4的两端分别设置在相邻的两个固定框架11上，所述固定框架11与所述电动推杆4之间设有固定销19；所述电机23通过电机安装板29安装在所述轮子支架12上，所述电机23与所述控制器10相连接，所述23通过传动装置30与所述轮子17相连接；所述固定框架11上设置有摄像头3、超声波传感器2、补光灯21和数字显示器22，所述控制器10与所述摄像头3、所述超声波传感器2、所述补光灯21和所述数字显示器22相连接；所述控制器10与无线传输模块5相连接，所述无线传输模块5与无线数据发送器6相连接，所述无线数据发送器6与无线数据接收器7相连接，所述无线数据接收器7能够将信息发送给计算机8。
进一步地，所述超声波传感器2通过带屏蔽的双绞线9与所述控制器10相连接。
进一步地，所述控制器10为PLC，其型号为FX3U-14MT。
进一步地，所述无线传输模块5为AJ-TC58051。
进一步地，所述轮子12由聚氨酯制成，因而具有一定弹性，并能够保持与缆索之间的摩擦力。
进一步地，所述轮子驱动轴13通过轴承安装在轴承座14上，所述轴承座14设置在所述V形连接架122上。
进一步地，所述传动装置30包括减速器24、齿轮28和两组链条25；所述电机23与所述减速器24相连接，所述减速器24包括减速器输出轴27，所述齿轮28安装在所述减速器输出轴27上，所述齿轮28通过所述链条25与所述轮子驱动轴13相连接。
所述机器人采用三边夹紧的方式夹紧斜拉索，通过电机23带动两组链条25驱动轮子17的轮子驱动轴13，从而使前后的轮子17转动；机器人中心直径变化由电动推杆4的伸缩控制，能够变大或变小。
所述机器人的控制系统由原来的传统电气系统更改为现代工业控制的PLC为控制器，这样节省很多的线路布置以及更加的稳定和可更改性。通过工业级的超声波传感器2模拟量信号输入来分析当前机器人距障碍物之间的距离。超声波传感器2是0-10V的模拟量输出，再由控制器10PLC接收模拟量信号判断当前机器人距障碍物间的距离，执行相应的动作。超声波传感器2通过带有屏蔽线的双绞线9与控制器10相连接，因为双绞线9带有屏蔽线，加上采用工业级的PLC，所述机器人具有良好的抗干扰以及抗热等，能在高温、下雨天以及带电干扰等环境下稳定运行。所述机器人的无线数据发送器6将PLC以及摄像头3的数据发送至计算机8，进行实时数据回传。检测人员能实时监控机器人的行走距离以及机器人距障碍物的实时位置。当计算机接收到机器人的图像数据后，机器人自动分析系统能够自动分析缆索表面的各种缺陷情况，并在检测完一根斜拉索后自动生成整条缆索的检测报告。所述机器人装设有三个摄像头，三个摄像头通过JR-45接口和交换机连接，交换机uplink输出口和无线传输模块发送端进行JR-45连接，无线传输模块接收端通过网口和计算机连接，机器人和PC之间采用onvif http协议，从而使自动分析软件获取机器人上三个摄像头的画面，再利用神经网络深度学习新开发的算法采集三个摄像头画面上缺陷的特征及虚化无关的特征从而获得斜拉索PE外层的好坏特征，自动分析缺陷特征、损坏面积的大小及颜色深度区分缺陷种类，区分后的缺陷种类对应提前固定编写好的损坏报告生成CSV格式的文件存放到计算机。
由于搭载了超声波传感器2，所述机器人能够在临近缆索末端的时候发出预警警报，当机器人离缆索末端低于1米的时候能自动停止运动并能自动返回原点。能在睛天及雨雾天等环境下稳定工作，解决了桥梁缆索检测机器人容易撞在缆索末端的情况。避震单元1能够有效地解决机器人轮子的摩擦损坏、原地打滑和对风雨线造成损伤的情况。图像自动分析系统有效地提高了桥梁缆索检测的准确度以及减低了人工观看的重复性和劳动力。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种新型桥梁缆索智能检测机器人，其特征在于：一种新型桥梁缆索智能检测机器人，所述机器人包括避震单元、电动推杆、电机和控制器；三个所述避震单元通过三组电动推杆两两相连；所述避震单元包括固定框架，所述固定框架的中部设置有直线轴承座，所述直线轴承座设置有支撑杆，所述支撑杆通过支撑杆固定铰链设置有轮子支架，所述轮子支架上设置有两组V形连接架，每组所述V形连接架上设置有轮子驱动轴，每个所述轮子驱动轴设置有轮子；所述轮子支架的两端分别通过弹簧与所述固定框架相连接；所述电动推杆的两端分别设置在相邻的两个固定框架上，所述固定框架与所述电动推杆之间设有固定销；所述电机通过电机安装板安装在所述轮子支架上，所述电机与所述控制器相连接，所述电机通过传动装置与所述轮子相连接；所述固定框架上设置有摄像头、超声波传感器、补光灯和数字显示器，所述控制器与所述摄像头、所述超声波传感器、所述补光灯和所述数字显示器相连接；所述控制器与无线传输模块相连接，所述无线传输模块与无线数据发送器相连接，所述无线数据发送器与无线数据接收器相连接，所述无线数据接收器能够将信息发送给计算机。
2.根据权利要求1所述的新型桥梁缆索智能检测机器人，其特征在于：所述超声波传感器通过带屏蔽的双绞线与所述控制器相连接。
3.根据权利要求1所述的新型桥梁缆索智能检测机器人，其特征在于：所述控制器为PLC，其型号为FX3U-14MT。
4.根据权利要求1所述的新型桥梁缆索智能检测机器人，其特征在于：所述无线传输模块为AJ-TC58051。
5.根据权利要求1所述的新型桥梁缆索智能检测机器人，其特征在于：所述轮子由聚氨酯制成。
6.根据权利要求1所述的新型桥梁缆索智能检测机器人，其特征在于：所述轮子驱动轴通过轴承安装在轴承座上，所述轴承座设置在所述V形连接架上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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