CN110640762A - 一种水利大坝安全巡检机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水利大坝安全巡检机器人，包括履带吸附式车体，还包括底盘，所述底盘两侧安装有履带式行走机构，所述底盘上还包括涡轮扇叶，安装在伸缩支架上的混凝土检测探头，防水微型摄像头，所述履带吸附式车体侧部还配置有激光导航模块，所述履带吸附式车体上部还设置有LED照明灯、防水摄像机、驱动电机、有缆接口及混凝土无损检测仪，所述履带吸附式车体侧部还配置有控制器及无线传输模块，所述控制器与缆线接口连接；所述底盘上还安装有水下深度传感器及陀螺仪，可以实现下水前无需对水下路径提前规划，实现检测过程全自主式，无需人员干预，有效减轻人员操作实现大坝检测的劳动强度，提高坝体水下检测效率。

Description

一种水利大坝安全巡检机器人
技术领域
本发明涉及巡检机器人，特别是一种水利大坝安全巡检机器人。
背景技术
随着国家基础建设的不断加强，水利大坝的建造数量逐年增加。水力发电厂大坝安全是重中之重，不仅关乎着人民百姓生活居住的安全，生态环境的安全，更关乎到国防安全。就目前而言对大坝裂缝检测通常依靠人工定期测量，耗费大量人力、物力、工作复杂、且效率低下，容易出现运维人员巡检不及时或疏忽大意漏检的情况。随着科技的不断发展，装备智能化、信息化程度的提高，为确保大坝安全稳定运行，有必要对水力发电厂内各重要裂缝进行自动监测，保证水力发电厂的安全。
在申请号201710257621.1的专利中，公开了一种用于大坝检测的水下机器人系统及其检测方法，在水下机器人平台下水之前在水面监控箱上完成航迹点的设置，对水下扫描路径提前规划，下水后，水下机器人平台按照规划路线完成坝体自动的扫描，多普勒计程仪与惯性导航单元配合使用，实现对规划航迹的跟踪及水下航位推算，利用差分GPS系统完成对单次扫描结果的位置修正，通过合理的传感器组合、安装和实施方案步骤，实现大坝坝体的连续无遗漏的光学视频检测。可见实现大坝的自动监测要解决水下机器人行走路线问题和检测设备问题。
在上述专利中是对水下扫描路径提前规划，水下机器人平台按照规划路线完成坝体自动的扫描，通过合理的传感器组合、安装和实施方案步骤，实现大坝坝体的连续无遗漏的光学视频检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水利大坝安全巡检机器人，可以实现下水前无需对水下路径提前规划，实现检测过程全自主式，无需人员干预，有效减轻人员操作实现大坝检测的劳动强度，提高坝体水下检测效率，提升经济效益。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种水利大坝安全巡检机器人，包括履带吸附式车体，还包括底盘，所述底盘两侧安装有履带式行走机构，所述底盘上还包括涡轮扇叶，安装在伸缩支架上的混凝土检测探头，防水微型摄像头，所述履带吸附式车体侧部还配置有激光导航模块，所述履带吸附式车体上部还设置有LED照明灯、防水摄像机、驱动电机、有缆接口及混凝土无损检测仪，所述履带吸附式车体侧部还配置有控制器及无线传输模块，所述控制器与缆线接口连接；所述底盘上还安装有水下深度传感器及陀螺仪。
所述混凝土无损检测仪型号为SCE-MATS-S。
所述履带吸附式车体侧部还设置有警示灯，所述警示灯下方安装有手提把柄。
所述激光导航模块为高仙GS-SR002激光导航模块。
本发明采用控制器遥控巡检方式，一方面通过控制器与缆线接口连接来控制机器人运动，另一方面可通过无线传输模块控制机器人运动。机器人初次工作之前可利用高仙GS-SR002激光扫描导航模块进行工作区域人工地域地图扫描，控制器控制机器人行驶到大坝墙体边缘，车体顶部内置的无刷电机驱动涡轮扇叶通过车体电机驱动开始高速运转，其产生的真空吸力使机器人牢牢的吸附在混凝土表面。在机器人行驶时其驱动电机的驱动动力大于真空吸附力，结合履带式的运动方式使机器人在大坝混凝土表面工作时能够安全平稳地行驶。通过机器人前视IP68级防水摄像机监控画面，控制机器人行驶到到大坝混凝土墙体表面裂缝位置，由于裂缝位置位于机器人车体底部处于前视摄像机视角盲区。经过控制器切换视频画面通过车体底部履带两侧内部防水微型摄像头所显示的画面来调整机器人位置，以确保机器人车体底部位于大坝裂缝位置正上方。位置调整完成后，通过控制器混凝土检测探头升降功能使车体底部伸缩支架混凝土检测探头下降到接触裂缝表面位置并开始检测，其车体底部升降检测探头的位置布局可以使机器人在大坝裂缝周围任意位置都可以检测到相关数据。
附图说明
图1是本发明整体结构框架示意图；
图2是本发明车体底部结构功能示意图；
图3是本发明的后视结构示意图；
附图标记：履带吸附式车体1、混凝土检测探头2、防水微型摄像头3、高仙GS-SR002激光导航模块4-5、LED照明灯6、IP68级防水摄像机7、驱动电机8、有缆接口9、SCE-MATS-S混凝土多功能无损检测仪10、红蓝警示灯11、伸缩支架12、无刷电机驱动涡轮扇叶13、控制器14、无线传输模块15、手提把柄16、水下深度传感器17、陀螺仪18。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
具体实施例：请参阅图1-3，一种水利大坝巡检机器人，其中包括：履带吸附式车体1、混凝土检测探头2、防水微型摄像头3、高仙GS-SR002激光导航模块4-5、LED照明灯6、IP68级防水摄像机7、驱动电机8、有缆接口9、SCE-MATS-S混凝土多功能无损检测仪10、红蓝警示灯11、伸缩支架12、无刷电机驱动涡轮扇叶13、控制器14、无线传输模块15、手提把柄16、水下深度传感器17、陀螺仪18。其中，包括履带吸附式车体1，还包括底盘，所述底盘两侧安装有履带式行走机构，所述底盘上还包括无刷电机驱动涡轮扇叶13，安装在伸缩支架上的混凝土检测探头2，防水微型摄像头3，所述履带吸附式车体侧部还配置有高仙GS-SR002激光导航模块4-5，所述履带吸附式车体上部还设置有LED照明灯6、IP68级防水摄像机7、驱动电机8、有缆接口9及SCE-MATS-S混凝土多功能无损检测仪10，所述履带吸附式车体侧部还配置有控制器14及无线传输模块15，所述控制器14与有缆线接口9连接；所述底盘上还安装有水下深度传感器17及陀螺仪18。
机器人采用控制器遥控巡检方式，一方面通过控制器14与缆线接口9连接来控制机器人运动，另一方面可通过无线传输模块控制机器人运动。机器人初次工作之前可利用高仙GS-SR002激光扫描导航模块4-5进行工作区域人工地域地图扫描，控制器控制机器人行驶到大坝墙体边缘，车体顶部内置的无刷电机驱动涡轮扇叶13通过车体电机驱动开始高速运转，其产生的真空吸力使机器人牢牢的吸附在混凝土表面。在机器人行驶时其驱动电机8的驱动动力大于真空吸附力，结合履带式的运动方式使机器人在大坝混凝土表面工作时能够安全平稳地行驶。
控制器通过机器人前视IP68级防水摄像机7监控画面，控制机器人行驶到到大坝混凝土墙体表面裂缝位置，由于裂缝位置位于机器人车体底部处于前视摄像机视角盲区。经过控制器切换视频画面通过车体底部履带两侧内部防水微型摄像头3所显示的画面来调整机器人位置，以确保机器人车体底部位于大坝裂缝位置正上方。位置调整完成后，通过控制器混凝土检测探头升降功能使车体底部伸缩支架12混凝土检测探头2下降到接触裂缝表面位置并开始检测，其车体底部升降检测探头的位置布局可以使机器人在大坝裂缝周围任意位置都可以检测到相关数据。
在机器人检测的同时，裂缝检测数据通过无线传输模块15或有缆传输9把传送到控制器视频画面显示中。工作人员根据机器人检测大坝表面混凝土材质（弹性模量、强度）、厚度、结构尺寸、缺陷（内部空洞、剥离、表面劣化）、裂缝位置、裂缝深度等反馈数据进行记录和报备，并根据检测到的相关数据对裂缝位置进行补救措施。
在另一种实施方式中，首次激光扫描4-5地图建立完成后机器人可在建立的地图里自主智能巡行检测工作，后期跟据大坝混凝土表面裂缝位置的变化可再次建图，进一步提高了机器人的自主反应能力和智能化水平。由于机器人采用防水材质，并且其各功能器件混凝土检测探头2、防水微型摄像头3、高仙GS-SR002激光导航模块4-5、LED照明灯6、IP68级防水摄像机7、驱动电机8、有缆接口9、SCE-MATS-S混凝土多功能无损检测仪10、红蓝警示灯11、伸缩支架12、无刷电机驱动涡轮扇叶13、也具有防水功能所以机器人在一定程度上可以在浅水区域进行检测工作。

Claims (4)

1.一种水利大坝安全巡检机器人，包括履带吸附式车体，其特征在于，还包括底盘，所述底盘两侧安装有履带式行走机构，所述底盘上还包括涡轮扇叶，安装在伸缩支架上的混凝土检测探头，防水微型摄像头，所述履带吸附式车体侧部还配置有激光导航模块，所述履带吸附式车体上部还设置有LED照明灯、防水摄像机、驱动电机、有缆接口及混凝土无损检测仪，所述履带吸附式车体侧部还配置有控制器及无线传输模块，所述控制器与缆线接口连接；所述底盘上还安装有水下深度传感器及陀螺仪。
2.根据权利要求1所述的一种水利大坝安全巡检机器人，其特征在于，所述混凝土无损检测仪型号为SCE-MATS-S。
3.根据权利要求1所述的一种水利大坝安全巡检机器人，其特征在于，所述履带吸附式车体侧部还设置有警示灯，所述警示灯下方安装有手提把柄。
4.根据权利要求1所述的一种水利大坝安全巡检机器人，其特征在于，所述激光导航模块为高仙GS-SR002激光导航模块。
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