CN110861729A - 一种大直径主缆与管道检测机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大直径主缆与管道检测机器人，包括用于在大直径主缆与管道上行走的检测车体，所述检测车体底部垂直于检测车体行走方向安装有用于摄像覆盖主缆与管道上表面的摄像头组件，所述检测车体两侧垂直于检测车体行走方向安装有用于摄像覆盖主缆与管道侧壁及下表面的摄像头组件，所述检测车体上安装有配重平衡组件和辅助防偏机构。本发明解决现有检测设备结构复杂，安装不方便，易损伤大直径主缆与管道表面的问题。
Description
技术领域：
本发明涉及一种大直径主缆与管道检测机器人，属于机器人技术领域。
背景技术：
现代化大型桥梁（悬索桥）结构中采用大直径主缆（直径在1米以上的主缆）作为主要承力部件，长时间使用后主缆会出现不同程度的损伤，严重威胁桥梁安全；现代化油气运输常采用大直径管道作为运输介质，长时间使用会出现老化，腐蚀等损伤，降低使用寿命，因此对大直径主缆与管道的检测十分重要。。目前主要依靠人工沿大直径主缆与管道表面行走进行巡检，效率低下并且存在安全隐患。
现在国内研发的大直径主缆与管道检测设备普遍采用悬吊式检测车形式，允许作业过程中载人，这种设计一般结构复杂庞大，安装困难，并且因为功率需求使得驱动系统设计十分复杂。同时，这种检测车最严重的的缺陷是质量过大导致检测过程中可能会损伤主缆与管道表面。如果能发明一种轻巧灵活的机器人，代替工人完成巡检工作，并且通过传感器对主缆与管道表面数据进行采集，实时显示在上位机上，则可以大大减小劳动量，降低安全事故发生的概率，并且大大减小检测过程对主缆与管道的损伤。
发明内容：
本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种大直径主缆与管道检测机器人，解决现有检测设备结构复杂，安装不方便，易损伤主缆与管道表面的问题。
本发明的上述目的可通过以下技术方案来实现：
一种大直径主缆与管道检测机器人，包括用于在大直径主缆与管道上行走的检测车体，所述检测车体底部垂直于检测车体行走方向安装有用于摄像覆盖主缆与管道上表面的摄像头组件，所述检测车体两侧垂直于检测车体行走方向安装有用于摄像覆盖大直径主缆与管道侧壁及下表面的摄像头组件，所述检测车体上安装有配重平衡组件和辅助防偏机构。
所述的大直径主缆与管道检测机器人，所述检测车体上设置有载物台，所述的载物台上设置有一组吊耳，所述的用于摄像覆盖主缆与管道侧壁及下表面的摄像头组件、配重平衡组件、辅助防偏机构都通过所述的吊耳安装在所述载物平台上。
所述的大直径主缆与管道检测机器人，所述检测车体的两侧设置有辐轮，所述辐轮设置有偶数个且均匀对称独立悬挂于所述检测车体的两侧。
所述的大直径主缆与管道检测机器人，所述用于摄像覆盖主缆与管道上表面的摄像头组件包括用于与所述检测车体底部连接的摄像头支架轨道，所述摄像头支架轨道的两侧分别通过能在所述轨道中滑动的摄像头支架安装向下的摄像头。
所述的大直径主缆与管道检测机器人，每个所述用于摄像覆盖主缆与管道侧壁及下表面的摄像头组件包括通过铰链与所述吊耳连接的第一关节连杆，所述第一关节连杆的另一端通过铰链与第二关节连杆连接，所述第二关节连杆另一端通过铰链与第三关节连杆连接，所述第三关节连杆上安装有摄像头阵列，所述第三关节连杆的底端为弧度为π/2的弧形。
所述的大直径主缆与管道检测机器人，所述辅助防偏机构设置有偶数个且均匀对称分布在所述检测车体的两侧，每个所述的辅助防偏机构包括与所述吊耳连接通过铰链连接的第一关节臂，所述第一关节臂的另一端通过铰链与第二关节臂连接，所述第二关节臂另一端通过铰链与滑槽连接。
所述的大直径主缆与管道检测机器人，所述配重平衡组件设置有两个并且对称安装在所述检测车体的两侧，每个所述的配重平衡组件包括两个平行安装在所述检测车体上的第一机械臂，每个所述第一机械臂的一端通过吊耳安装在所述的载物台上，另一端通过铰链与第二机械臂连接，所述第二机械臂另一端通过铰链与第三机械臂连接，两个所述的第三机械臂的底部都与承载连接件固连，配重安装在承载连接件上。
有益效果：
本发明采用在大直径主缆与管道上表面行走的移动机器人形式，使得机器人灵活轻巧，安装简便，大大降低检测过程对主缆与管道表面带来的额外损伤，同时机器人在主缆与管道上表面行走，通过检测车体的多轮独立悬挂结构可大大增强机器人对主缆与管道表面障碍的适应能力。辅助防偏机构作用于大直径主缆与管道上方用于人工检测时手扶的两条平行钢索，增加了机器人运动的侧向稳定性，且关节角度可调使得机构对不同钢索具有一定适应性。配重平衡组件降低机器人重心至大直径主缆与管道轴线以下，当机器人发生偏转时可在重力作用下提供回正力矩，增加了运动稳定性，且关节角度可调使得组件可绕过上方钢索避免运动过程中发生干涉。通过设置用于摄像覆盖主缆与管道上表面的摄像头组件和用于摄像覆盖主缆与管道侧壁及下表面的摄像头组件实现对主缆与管道表面360°检测，且关节角度通过铰链连接可调使得部件对不同主缆与管道直径具有一定适应性。
附图说明：
图1为本发明的整体立体示意图；
图2为本发明的于摄像覆盖主缆与管道上表面的摄像头组件的结构示意图；
图3为本发明的用于摄像覆盖主缆与管道侧壁及下表面的摄像头组件的结构示意图；
图4为本发明的辅助防偏机构的结构示意图；
图5为本发明的配重平衡组件的结构示意图，其中图5（a）为其侧视图，图5（b）为其主视图；
图6为本发明的机器人应用于大直径主缆检测工作状态的立体示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1-6所示，本实施例的一种大直径主缆与管道检测机器人，包括用于在大直径主缆10与管道上行走的检测车体1，所述检测车体1底部垂直于检测车体行走方向安装有用于摄像覆盖主缆与管道上表面的摄像头组件2，所述检测车体两侧垂直于检测车体行走方向安装有用于摄像覆盖主缆与管道侧壁及下表面的摄像头组件5，所述检测车体上安装有配重平衡组件4和辅助防偏机构3。
所述检测车体上设置有载物台6，所述的载物台上设置有一组吊耳7，所述的用于摄像覆盖主缆与管道侧壁及下表面的摄像头组件5、配重平衡组件4、辅助防偏机构3都通过所述的吊耳7安装在所述载物平台6上。
辐轮8设置有偶数个且均匀对称独立悬挂于检测车体的两侧，本发明设置辐轮与表面接触行走，接触点增多，越障稳定性更好。
如图2所示，本实施例中所述的用于摄像覆盖主缆与管道上表面的摄像头组件2包括用于与所述检测车体底部连接的摄像头支架轨道21，所述摄像头支架轨道的两侧分别通过能在所述轨道中滑动的摄像头支架22安装向下的摄像头23。摄像头支架22在摄像头支架轨道21中的位置可调。
如图3所示，本实施例中所述的用于摄像覆盖主缆与管道侧壁及下表面的摄像头组件5包括通过铰链与所述吊耳7连接的第一关节连杆51，所述第一关节连杆51的另一端通过铰链与第二关节连杆52连接，所述第二关节连杆52另一端通过铰链与第三关节连杆53连接，所述第三关节连杆53上安装有摄像头阵列54，所述第三关节连杆的底端为弧度为π/2的弧形。摄像头阵列包括若干个摄像头，其中至少在第三关节连杆的直段和底部的弧形段上分别安装一个摄像头，以便于能够检测到主缆与管道的侧壁及底部。
如图4所示，本实施例中所述的辅助防偏机构3设置有偶数个且均匀对称分布在所述检测车体的两侧，每个所述的辅助防偏机构3包括与所述吊耳7连接通过铰链连接的第一关节臂31，所述第一关节臂31的另一端通过铰链与第二关节臂32连接，所述第二关节臂32另一端通过铰链与滑槽33连接。滑槽用于在检测车体行走的过程中，主缆与管道上方两根平行钢索落入滑槽内并锁死关节。
如图5所示，本实施例中所述的配重平衡组件4设置有两个并且对称安装在所述检测车体的两侧，每个所述的配重平衡组件包括两个平行安装在所述检测车体上的第一机械臂41，每个所述第一机械臂41的一端通过吊耳7安装在所述的载物台6上，另一端通过铰链与第二机械臂42连接，所述第二机械臂42另一端通过铰链与第三机械臂43连接，两个所述的第三机械臂43的底部都与承载连接件44固连，配重45安装在承载连接件上。
如图6所示，本实施例的机器人应用于大直径主缆检测时，需预先安装好机器人结构，机器人行走在主缆上表面从而避免通过吊杆11障碍，只需克服索夹12台阶障碍，调整辅助防偏机构3关节角度使得主缆上方两根平行钢索9落入滑槽33内并锁死关节，调整配重平衡部件4关节角度使得机器人重心降低至主缆轴线以下并锁死关节，调整用于摄像覆盖主缆与管道上表面的摄像头组件2的水平位置和摄像覆盖主缆与管道侧壁及下表面的摄像头组件5的关节角度实现360°检测并锁死关节。
上述的对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种大直径主缆与管道检测机器人，其特征在于，包括用于在大直径主缆与管道上行走的检测车体，所述检测车体底部垂直于检测车体行走方向安装有用于摄像覆盖主缆与管道上表面的摄像头组件，所述检测车体两侧垂直于检测车体行走方向安装有用于摄像覆盖主缆与管道侧壁及下表面的摄像头组件，所述检测车体上安装有配重平衡组件和辅助防偏机构。
2.根据权利要求1所述的大直径主缆与管道检测机器人，其特征在于，所述检测车体上设置有载物台，所述的载物台上设置有一组吊耳，所述的用于摄像覆盖主缆与管道侧壁及下表面的摄像头组件、配重平衡组件、辅助防偏机构都通过所述的吊耳安装在所述载物平台上。
3.根据权利要求1所述的大直径主缆与管道检测机器人，其特征在于，所述检测车体的两侧设置有辐轮，所述辐轮设置有偶数个且均匀对称独立悬挂于所述检测车体的两侧。
4.根据权利要求1或2所述的大直径主缆与管道检测机器人，其特征在于，所述用于摄像覆盖主缆与管道上表面的摄像头组件包括用于与所述检测车体底部连接的摄像头支架轨道，所述摄像头支架轨道的两侧分别通过能在所述轨道中滑动的摄像头支架安装向下的摄像头。
5.根据权利要求2所述的大直径主缆与管道检测机器人，其特征在于，每个所述用于摄像覆盖主缆与管道侧壁及下表面的摄像头组件包括通过铰链与所述吊耳连接的第一关节连杆，所述第一关节连杆的另一端通过铰链与第二关节连杆连接，所述第二关节连杆另一端通过铰链与第三关节连杆连接，所述第三关节连杆上安装有摄像头阵列，所述第三关节连杆的底端为弧度为π/2的弧形。
6.根据权利要求2所述的大直径主缆与管道检测机器人，其特征在于，所述辅助防偏机构设置有偶数个且均匀对称分布在所述检测车体的两侧，每个所述的辅助防偏机构包括与所述吊耳连接通过铰链连接的第一关节臂，所述第一关节臂的另一端通过铰链与第二关节臂连接，所述第二关节臂另一端通过铰链与滑槽连接。
7.根据权利要求2所述的大直径主缆与管道检测机器人，其特征在于，所述配重平衡组件设置有两个并且对称安装在所述检测车体的两侧，每个所述的配重平衡组件包括两个平行安装在所述检测车体上的第一机械臂，每个所述第一机械臂的一端通过吊耳安装在所述的载物台上，另一端通过铰链与第二机械臂连接，所述第二机械臂另一端通过铰链与第三机械臂连接，两个所述的第三机械臂的底部都与承载连接件固连，配重安装在承载连接件上。
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