CN111775851A - 桥梁、隧道智能检测车机械臂系统 - Google Patents

Abstract

桥梁、隧道智能检测车机械臂系统，其第一节机械臂、第二节机械臂和第三节机械臂相互之间通过丝杠副驱动、或控制，其力矩大、刚性高和稳定性好，机械臂能够根据需要加长、而不受限制，仅凭装在机械臂末端的相机或其它检测设备，就能对宽幅桥梁和大型隧道进行测量。

Description

桥梁、隧道智能检测车机械臂系统

技术领域

本发明涉及桥梁、隧道检测技术领域，尤其是桥梁、隧道智能检测车机械臂系统。

背景技术

桥梁、隧道在国民经济发展中起着举足轻重的作用，同时也是我国综合实力的一种体现。而裂缝是混凝土桥梁、隧道最普遍的早期病害，也是诸多桥梁、隧道病害中较难检测的破损状态，严重危及桥梁的安全，定期对桥梁、隧道进行检测、分析和评估，是对桥梁、隧道安全的重要保障。目前的主要检测方法是人工检测，采用云梯、或检测车将检测人员托送至被检测部位附近、进行操作检测。由于人体和检测仪器较重，所以云梯或检测车也相当庞大、移动笨拙，检测效率低，投入成本高，特别是对于宽幅桥梁或大型隧道的检测更加困难。为了解决检测车存在的问题，长期以来，很多大学、科研机构和企业对检测车设备进行了探索和研究，并取得了一些成果，如已经公开的解决方案“201620852581.6、一种水平伸缩式超跨宽桥梁检测车”和“20142032496.9、多工况桥梁检测车”等等，使检测车有了较大的改善，但是，并没有从跟本上解决问题。近几年来，一些研究人员提出了桥梁、隧道自动检测概念，并采用一些现代高科技成果进行研究和试验，最主要的方案有两种：一是“微型无人机取像检测”，由于隧道的“抽风”、桥梁下方的“横风”，使无人机定位困难，无法检测、更无法标记，至今没能实用；二是采用“类似于关节机器人的机械臂、持相机、或其它检测设备取像检测”，这一方法的研究前景比较可观，这一技术，在“201420058375.9、一种桥梁检测车”中也有描述。但是，“类似于关节机器人的机械臂”不足以检测较宽幅的桥梁，因为机械臂加长，机械臂对其关节的力臂和重力同时加大，也就是说扭矩会急剧增加，到目前为止，关节机器人减速机(RV减速机)的扭矩还无法达到这一扭矩要求，所以，用“类似于关节机器人的机械臂、持相机或其它检测设备取像检测”桥梁的方法，也遇到了瓶颈。

发明内容

为了解决机械臂、持相机或其它检测设备取像检测桥梁存在的问题，本发明提供一种桥梁、隧道智能检测车机械臂系统，该机械臂系统克服了机器人减速机驱动的缺陷，使机械臂长短不受限制，满足了对宽幅桥梁和大型隧道的测量要求。

本发明采取的技术方案是：桥梁、隧道智能检测车机械臂系统包括承载车辆、底座、第一节机械臂、摆动驱动装置A、第二节机械臂、伸缩驱动装置A、摆动驱动装置B、旋转节、伸缩驱动装置B、第三节机械臂和检测设备；底座固定在承载车辆的车厢内，其轴线铅垂，第一节机械臂水平放置，通过轴承支承与底座连接，第一节机械臂能够在水平面内回转，第一节机械臂的回转由伺服电机通过减速机驱动；第二节机械臂通过铰链与第一节机械臂连接，第二节机械臂在摆动驱动装置A的控制下，能够在铅垂面内摆动，第二节机械臂至少由两节空心管构成，能够伸缩，伸缩运动由伸缩驱动装置A驱动，第二节机械臂的尾端设有旋转节，旋转节的轴线与第二节机械臂的纵向轴线同轴，旋转节由伺服通过减速机驱动旋转；旋转节后端装有第三节机械臂，第三节机械臂与旋转节通过铰链，第三节机械臂在摆动驱动装置B的控制下，能够在铅垂面内摆动，第三节机械臂至少由两节空心管构成，能够伸缩，伸缩运动由伸缩驱动装置B(9)驱动，第三节机械臂的尾端是检测设备；所述桥梁、隧道智能检测车机械臂系统，其特点是：摆动驱动装置A是能够伸缩的连杆结构，摆动驱动装置A与第一节机械臂、第二节机械臂相互之间通过三个铰链副两两相连，形成稳定的三角形结构，由伺服电机A通过减速机A、丝杠副和丝母套A驱动第二节机械臂摆动；摆动驱动装置B同样是能够伸缩的连杆结构，摆动驱动装置B(7)与第二节机械臂、第三节机械臂相互之间通过五个铰链副连接，构成稳定的多杆结构，由伺服电机通过减速机、丝杠副和丝母套驱动第三节机械臂摆动。

本发明的有益效果是，第一节机械臂、第二节机械臂和第三节机械臂相互之间通过丝杠副驱动、或控制的，其力矩大、刚性高和稳定性好，机械臂能够根据需要加长、而不受限制，仅凭装在机械臂末端的相机或其它检测设备，就能对宽幅桥梁和大型隧道进行测量。

附图说明

图1是桥梁、隧道智能检测车机械臂收回状态示意图。

图2是桥梁、隧道智能检测车机械臂展开状态主视示意图。

图3是桥梁、隧道智能检测车机械臂展开状态左视示意图。

图4是图2剖视示意图。

图5是图4中第二节机械臂摆动驱动机构的剖视局部放大示意图。

图6是图4中第三节机械臂摆动驱动机构的剖视局部放大示意图。

图7是图4中第三节机械臂摆动驱动装置A的三维示意图。

图中：1.承载车辆，2.底座，3.第一节机械臂，4.摆动驱动装置A，5.第二节机械臂，6.伸缩驱动装置A,7.摆动驱动装置B,8.旋转节，9.伸缩驱动装置B,10.第三节机械臂，11.检测设备，401.伺服电机A，402.减速机A，403.丝杠副，404.丝母套A。

具体实施方式

如图1～图4所示，是本发明实施例，桥梁、隧道智能检测车机械臂系统包括承载车辆(1)、底座(2)、第一节机械臂(3)、摆动驱动装置A(4)、第二节机械臂(5)、伸缩驱动装置A(6)、摆动驱动装置B(7)、旋转节(8)、伸缩驱动装置B(9)、第三节机械臂(10)和检测设备(11)；底座(2)固定在承载车辆(1)的车厢内，其轴线铅垂，第一节机械臂(3)水平放置，通过轴承支承与底座(2)连接，第一节机械臂(3)能够在水平面内回转，第一节机械臂(3)的回转由伺服电机通过减速机驱动；第二节机械臂(5)通过铰链与第一节机械臂(3)连接，第二节机械臂(5)在摆动驱动装置A(4)的控制下，能够在铅垂面内摆动，第二节机械臂(5)至少由两节空心管构成，能够伸缩，伸缩运动由伸缩驱动装置A(6)驱动，第二节机械臂(5)的尾端设有旋转节(8)，旋转节(8)的轴线与第二节机械臂(5)的纵向轴线同轴，旋转节(8)由伺服通过减速机驱动旋转；旋转节(8)后端装有第三节机械臂(10)，第三节机械臂(10)与旋转节(8)通过铰链，第三节机械臂(10)在摆动驱动装置B(7)的控制下，能够在铅垂面内摆动，第三节机械臂(10)至少由两节空心管构成，能够伸缩，伸缩运动由伸缩驱动装置B(9)驱动，第三节机械臂(10)的尾端是检测设备(11)；所述桥梁、隧道智能检测车机械臂系统，其特点是：摆动驱动装置A(4)是能够伸缩的连杆结构，摆动驱动装置A(4)与第一节机械臂(3)、第二节机械臂(5)相互之间通过三个铰链副两两相连，形成稳定的三角形结构，由伺服电机A(401)通过减速机A(402)、丝杠副(403)和丝母套A(404)驱动第二节机械臂(5)摆动；摆动驱动装置B(7)同样是能够伸缩的连杆结构，摆动驱动装置B(7)与第二节机械臂(5)、第三节机械臂(10)相互之间通过五个铰链副连接，构成稳定的多杆结构，由伺服电机通过减速机、丝杠副和丝母套驱动第三节机械臂(10)摆动；第一节机械臂(3)、第二节机械臂(5)和第三节机械臂(10)相互之间通过丝杠副驱动、或控制，所以，其力矩大、刚性高和稳定性好，所以，更长机械臂也能够可靠运行。

如图5、图7所示，摆动驱动装置A(4)的端部为交叉轴万向节接结构，以消除机械臂的制造位置误差。

如图6所示，摆动驱动装置B(7)优先选用电缸。

如图2、图3、图4、图5所示，伸缩驱动装置A(6)包括伺服电机、减速机、链轮和链条。

如图4、图6所示，伸缩驱动装置B(9)包括伺服电机、减速机、一组绳轮和绳索。

Claims (5)

1.桥梁、隧道智能检测车机械臂系统，包括承载车辆(1)、底座(2)、第一节机械臂(3)、摆动驱动装置A(4)、第二节机械臂(5)、伸缩驱动装置A(6)、摆动驱动装置B(7)、旋转节(8)、伸缩驱动装置B(9)、第三节机械臂(10)和检测设备(11)，其特征是：摆动驱动装置A(4)是能够伸缩的连杆结构，摆动驱动装置A(4)与第一节机械臂(3)、第二节机械臂(5)相互之间通过三个铰链副两两相连，形成稳定的三角形结构，由伺服电机A(401)通过减速机A(402)、丝杠副(403)和丝母套A(404)驱动第二节机械臂(5)摆动；摆动驱动装置B(7)同样是能够伸缩的连杆结构，摆动驱动装置B(7)与第二节机械臂(5)、第三节机械臂(10)相互之间通过五个铰链副连接，构成稳定的多杆结构，由伺服电机通过减速机、丝杠副和丝母套驱动第三节机械臂(10)摆动。

2.根据权利要求1所述的桥梁、隧道智能检测车机械臂系统，其特征是：摆动驱动装置A(4)的端部为交叉轴万向节接结构。

3.根据权利要求1所述的桥梁、隧道智能检测车机械臂系统，其特征是：摆动驱动装置B(7)优先选用电缸。

4.根据权利要求1所述的桥梁、隧道智能检测车机械臂系统，其特征是：伸缩驱动装置A(6)包括伺服电机、减速机、链轮和链条。

5.根据权利要求1所述的桥梁、隧道智能检测车机械臂系统，其特征是：伸缩驱动装置B(9)包括伺服电机、减速机、一组绳轮和绳索。

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