CN112502144B - 一种探测装置及其探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种探测装置及其探测方法，目前，大多机器人受地形限制，局限于平坦地面探测，无法完成穿越复杂地形去探测，本发明一种探测装置，包括车体、履带机构、辅助支撑机构、取芯机构、固定桩、升降装置、一号控制器、倒U形支架；固定桩包括推杆机构、夹紧机构和抓紧机构、二号控制器、电池；所述的抓紧机构固定安装在倒U形支架上，通过抓紧机构与固定桩的上端卡接；所述的升降装置上设有探测器，本发明的履带机构和辅助支撑机构共同支撑车体越过障碍和沟壑，并且可以将车体固定在空中，方便取芯机构钻桩孔；本发明的取芯机构可以便捷的钻出桩孔。

Description

一种探测装置及其探测方法

技术领域

本发明属于移动机器人技术领域，具体涉及一种探测装置及其探测方法。

背景技术

科技发展日新月异，越来越多机器人代替人类完成一些危险、困难或繁琐的工作。其中，有些工作需要机器人穿越一定的障碍，如：野外空穴探测，山体斜坡洞穴探测，外星洞穴等。目前，大多机器人受地形限制，局限于平坦地面探测，无法完成穿越复杂地形去特定洞穴探测。本发明提供一种可搭探测器的探测装置，使探测器能够顺利前往指定的斜坡洞穴、野外洞穴、外星洞穴等处在复杂地形的洞穴探测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种探测装置及其探测方法。

本发明一种探测装置，包括行进打桩模块和分离式探测模块。一个或多个分离式探测模块安装在行进打桩模块上，能够与行进打桩模块自动分离。。行进打桩模块能够在底面上行进。行进打桩模块上安装有能够在地面上开设桩孔的取芯开孔机构(4)。分离式探测模块包括固定桩(5)和探测器收放装置(6)。探测器收放装置(6)安装在固定桩(5)的顶端。固定桩(5)能够固定在桩孔中。探测器收放装置(6)能够释放出悬丝；悬丝的外端与固定桩(5)的顶部连接。

作为优选，所述的固定桩(5)包括推杆机构(51)；所述的推杆机构(51)包括一号电机(511)和多根推杆；多根推杆依次套置；相邻两根推杆均螺纹连接。位于最下面的推杆为末级推杆(514)。末级推杆(514)与软轴(515)的底端同轴固定。软轴(515)的顶端由一号电机(511)驱动旋转。

作为优选，所述的固定桩(5)的底端设置有锁紧机构(55)；所述的锁紧机构(55)包括倒钩(551)、连杆(552)、伸缩锁位杆(554)和扭簧(555)；多根倒钩(551)设置在末级推杆(514)底部的四周，内端均与矩形通槽(516)的底部铰接，外端朝向远离末级推杆(514)中心轴线的斜上方。伸缩锁位杆(554)与末级推杆(514)底端的中心孔滑动连接，且伸缩锁位杆(554)伸出末级推杆(514)的底部之外。伸缩锁位杆(554)的顶端、多根连杆(552)的一端形成复合铰链。各连杆(552)与各倒钩(551)分别位置对应。连杆(552)的另一端与对应的倒钩(551)的中部铰接；扭簧(555)为各倒钩(551)提供收拢的弹力。当伸缩锁位杆(554)向上运动时，带动各倒钩(551)克服弹力向外撑开。

作为优选，所述悬丝的端部与固定桩(5)通过夹紧机构(52)连接。所述的夹紧机构(52)包括二号电机、二号电磁铁(522)、T型滑杆(523)、一号带轮(524)和二号带轮(525)；一级推杆(512)顶端的一侧设置有悬丝通道。所述二号电磁铁(522)固定在悬丝通道的一侧。两个或两个以上的一号带轮(524)安装在二号电磁铁(522)上，各个一号带轮(524)通过皮带连接；其中一个一号带轮(524)由二号电机驱动。T型滑杆(523)的横杆部分与二号电磁铁(522)滑动连接；T型滑杆(523)的竖杆部分与二号电磁铁(522)之间设置有弹簧。T型滑杆(523)的竖杆部分采用铁磁性材料；所述的二号电磁铁(522)与T型滑杆(523)的竖杆部分之间设有压缩弹簧；T型滑杆(523)的竖杆部分的两端均通过棘轮机构安装有二号带轮(525)；两个二号带轮(525)通过皮带连接；连接各一号带轮(524)的皮带与连接各二号带轮(525)的皮带分别位于悬丝通道的两侧。悬丝的端部由两条皮带夹住。

作为优选，所述的探测器收放装置(6)包括探测器支架、收卷电机、绕线辊和悬丝。绕线辊支承在探测器支架上，由收卷电机驱动旋转；悬丝的内端缠绕固定在绕线辊上，外端连接到固定桩(5)的顶部。

作为优选，所述的固定桩(5)与行进打桩模块通过抓紧机构(53)连接。抓紧机构(53)采用磁流变夹爪、机械夹爪、气动夹爪或液压夹爪。

作为优选，所述的行进打桩模块还包括车体(1)和履带机构(2)；车体(1)底部的两侧各安装有一个履带机构(2)。

作为优选，所述的行进打桩模块还包括辅助支撑机构(3)。所述的辅助支撑机构(3)包括n根爬行支腿单元，n≥3。n根爬行支腿单元均安装在行进打桩模块的周围。爬行支腿单元包括五号电机(31)、一级腿(32)、二级腿(33)、一号推杆(34)、二号推杆(35)、一号连接架(36)和二号连接架(37)；一号连接架(36)由五号电机(31)驱动旋转。一级腿(32)的一端与一号连接架(36)的底部铰接；一级腿(32)的另一端与二号连接架(37)的中部铰接；一号推杆(34)的一端与一号连接架(36)铰接；一号推杆(34)的另一端与二号连接架(37)铰接；二级腿(33)的内端与二号连接架(37)的外端固定；二号推杆(35)的一端与二号连接架(37)的下端铰接；所述二号推杆(35)的另一端与一级腿(32)下侧的内端铰接。

作为优选，所述的取芯开孔机构(4)包括钻头支架(41)、三号电机(42)、四号电机(43)、取芯钻头(44)、电机支架(45)、滑轮组(46)和液压推杆(47)；钻头支架(41)的底端与车体(1)顶部的一端转动连接；两根液压推杆(47)的一端与车体(1)顶部的两侧分别构成球面副，另一端均与钻头支架(41)的顶部构成球面副。电机支架(45)与钻头支架(41)滑动连接；三号电机(42)固定在电机支架(45)内；所述的取芯钻头(44)的顶端与三号电机(42)的主轴固连；电机支架(45)在动力元件的驱动下能够沿着滑动，带动取芯钻头(44)在底面上钻孔。

该探测装置的探测方法具体如下：

步骤一、行进打桩模块运动到被探测自然孔洞的一侧。

步骤二、取芯开孔机构(4)在被探测自然孔洞的一侧开设桩孔。

步骤三、行进打桩模块带动固定桩(5)移动到桩孔的正上方；固定桩(5)插入桩孔中，并与行进打桩模块分离。

步骤四、被释放的固定桩对应的探测器收放装置(6)释放悬丝，使得探测器收放装置(6)进入到被探测的自然洞穴中。

同时，行进打桩模块行进到下一个需要探测的自然洞穴处，或回到基站补充新的固定桩(5)和探测器收放装置(6)。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明采用履带机构和辅助支撑机构，从而使探测装置可以载着探测器收放装置内的探测器穿越障碍和沟壑前往斜坡洞穴、野外洞穴、外星洞穴探测。

2、本发明的推杆机构的级数设置成3～6级，可以延伸的更长，使固定桩扎得更深，更牢固，从而减小了探测器悬挂在探测器收放装置上的晃动，使探测过程更稳定。

3、本发明的取芯钻头上设有电磁式单向阀，取芯钻头内形成负压，电磁式单向阀反向截止，取芯钻头将钻取的土壤吸起，主控制器控制车体向后移动一段距离，电磁式单向阀通电导通，外界空气通过电磁式单向阀流入取芯钻头内，取芯钻头内的负压消失，取芯钻头内的土壤落下，车体重新回到桩孔处，取芯钻头继续钻取桩孔内的土壤，如此循环，减少了倾倒土壤的过程，使钻桩孔的过程更便捷。

4、本发明的辅助支撑机构能够将车体撑起并固定在空中，使固定在车前端的取芯钻头在钻取土壤时，取芯钻头的定位更加稳定，减少了车体移动对取芯钻头的损伤。

附图说明

图1为本发明的第一张整体结构示意图；

图2为本发明中固定桩的示意图；

图3为本发明中锁紧机构的示意图；

图4为本发明中夹紧机构的示意图。

图5为本发明的第二张整体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，一种探测装置，包括行进打桩模块和分离式探测模块。行进打桩模块包括车体1、履带机构2、辅助支撑机构3、取芯开孔机构4和主控制器；车体1底部的两侧各安装有一个履带机构2，用于车体1在底面上行进。履带机构2包括履带轮、履带和行进动力电机。两个履带轮分别支承在车体1底部一侧的前后两端，并通过履带连接。其中一个履带轮由行进动力电机驱动。辅助支撑机构3用于为车体1提供爬行前进的能力，以及在为地面开孔时对车体1进行辅助支撑，提高打桩时的稳定性。取芯开孔机构4安装在车体1的前端。取芯开孔机构4用于在需要被探测的自然洞穴的一侧开设有用于放置分离式探测模块的孔洞。主控制器安装在车体1上，用于控制履带机构2、辅助支撑机构3和取芯开孔机构4内的动力元件(即电机)。

分离式探测模块安装在车体1的前端，且能够与车体1自动分离。分离式探测模块包括固定桩5、探测器收放装置6和孔洞探测器。探测器收放装置6安装在固定桩5的顶端，用于装载孔洞探测器。探测器收放装置6能够将孔洞探测器送入被探测的自然洞穴中，以及能够回收孔洞探测器。

如图2所示，固定桩5包括推杆机构51、夹紧机构52、抓紧机构53、分支控制器和电池；所述的夹紧机构52、抓紧机构53分别安装在推杆机构51顶部的两侧；所述分支控制器和电池均安装在固定桩5顶部；所述的车体1前端设置倒U形支架54；所述的抓紧机构53固定安装在倒U形支架54上，通过抓紧机构53夹住推杆机构51的顶端；抓紧机构53采用磁流变夹爪，通电时能够张开，从而释放分离式探测模块。所述的探测器收放装置6设置在夹紧机构52的下方；探测器收放装置6释放出悬丝；悬丝的外端端部由夹紧机构52夹持住；实现探测器收放装置6与固定桩5的连接；通过调节探测器收放装置6释放出的悬丝长度，能够调节探测器收放装置6主体进入自然洞穴的深度。探测器收放装置6包括探测器支架、收卷电机、绕线辊和悬丝。绕线辊支承在探测器支架上，由收卷电机驱动旋转；悬丝的内端缠绕固定在绕线辊上，外端从探测器支架的悬丝出口伸出到夹紧机构52处。

如图2所示，所述的推杆机构51包括一号电机511、一级推杆512、二级推杆513、末级推杆514；所述的一号电机511固定在一级推杆512的顶端；所述的末级推杆514的外侧面设有外螺纹；所述二级推杆513的中心孔内设有内螺纹，外侧面上置有外螺纹；所述的一级推杆512的中心孔内设有内螺纹；一级推杆512的内螺纹、二级推杆513内外螺纹、末级推杆514的外螺纹的旋向均相同；所述的二级推杆513的外螺纹与一级推杆512的内螺纹通过螺纹连接；末级推杆514的外螺纹与二级推杆513的内螺纹通过螺纹连接；末级推杆514的外端伸出二级推杆513的中心孔外，内端与一号电机511的输出轴通过软轴515连接；软轴515能够传递转矩且能够弯曲，使得末级推杆514能够在一号电机511的驱动下旋转且沿周向滑动时不受到限制。当固定桩5需要扎入桩孔内时，分支控制器控制一号电机511的输出轴正转，一号电机511的输出轴通过软轴515带动末级推杆514正转；末级推杆514的旋转中由于螺纹的作用下螺旋伸出，末级推杆514伸出至极限后，带动二级推杆513螺旋伸出，由此实现固定桩5的伸长和缩短，使得固定桩5能够稳定的插入桩孔内。

如图2所示，所述的一级推杆512的底端设置有内翻边；所述的二级推杆513的顶端设置有外翻边；所述的二级推杆513的底端设置有内翻边；所述的末级推杆514的顶端设置有内翻边；外翻边与对应的内翻边配合实现二级推杆513和末级推杆514的限位。在此基础上，所述的推杆机构51的级数为3～6级(前述为3级)；工作时，当末级推杆514旋转伸长到极限位置时，末级推杆514上端的外翻边与二级推杆513下端的内翻边卡牢，末级推杆514带动二级推杆513转动伸长，当二级推杆513伸长到极限位置时，二级推杆513的上端的外翻边与一级推杆512下端的内翻边卡牢，从而增加了整个推杆机构51的抗拉强度，增加了固定桩5的稳定性，推杆机构51的级数设置成3～6级，可以延伸的更长，使固定桩5扎得更深，更牢固，从而减小了探测器悬挂在探测器收放装置6上的晃动，使探测过程更稳定。

如图2和3所示，所述的末级推杆514的底端设置有锁紧机构55；所述的锁紧机构55包括倒钩551、连杆552、伸缩锁位杆554和扭簧555；所述的末级推杆514的内部开设有用于安装锁紧机构55的矩形通槽516；两根倒钩551分别设置在末级推杆514中心轴线的两侧，内端均与矩形通槽516的底部铰接，外端朝向远离末级推杆514中心轴线的斜上方。

所述的末级推杆514底部的中心位置开设有一号滑槽556；所述的伸缩锁位杆554与一号滑槽556滑动连接，且伸缩锁位杆554的底端伸出末级推杆514的底部之外。伸缩锁位杆554的顶端、两根连杆552的一端同轴铰接成复合铰链。两根连杆552的另一端与两根倒钩551的中部分别铰接；所述的扭簧555套置在末级推杆514顶端的铰接轴上；扭簧555的两端与两根连杆552分别卡接。初始状态下，当伸缩锁位杆554向上运动时，带动各倒钩551向外撑开。当固定桩5需要在桩孔内锁紧时，末级推杆514运动到桩孔底部，伸缩锁位杆554被桩孔底部挤压进一号滑槽556，伸缩锁位杆554推动两根连杆552；两根连杆552进一步将倒钩551撑开，倒钩551卡住桩孔内壁，使推杆机构51的下端卡紧在桩孔内，从而增加了固定桩5的稳定性，进而使探测器收放装置6上的探测器在探测时，能够更加稳定的探测。

前述介绍的倒钩551和连杆552的数量均为两根，在此基础上，倒钩551的个数可以更换为2～8个；各倒钩551均匀分布在末级推杆514四周；每根倒钩551均与末级推杆514的顶端通过一根对应的连杆552连接。

如图2所示，所述的抓紧机构53包括一号电磁铁531和软体抓手532；所述软体抓手532的材料为磁流变材料；工作时，当软体抓手532需要抓紧固定桩5时，主控制器控制一号电磁铁531通电，在软体抓手532附近形成强磁场，软体抓手532内的磁流变材料受磁场影响由液态变成固态，从而使软体抓手532抓紧固定桩5；当软体抓手532需要释放固定桩5时，主控制器控制一号电磁铁531断电，软体抓手532内的磁流变材料周围的磁场消失，磁流变材料由固态变成液态，从而使软体抓手532变软，固定桩5从软体抓手532上脱落，从而达到释放软体抓手532的目的。

如图4所示，所述的夹紧机构52包括二号电机、二号电磁铁522、T型滑杆523、一号带轮524和二号带轮525；一级推杆512顶端的一侧设置有悬丝通道。所述二号电磁铁522固定在悬丝通道的一侧。二号电磁铁522的中心设置二号滑槽526；四个一号带轮524均布安装在二号电磁铁522四周，各个一号带轮524的外侧通过皮带连接；其中一个一号带轮524由二号电机驱动。T型滑杆523的横杆部分与二号电磁铁522通过二号滑槽526滑动连接；T型滑杆523的竖杆部分与二号电磁铁522之间设置有弹簧。T型滑杆523的竖杆部分采用铁磁性材料，具体为铁、钴或镍；所述的二号电磁铁522与T型滑杆523的竖杆部分之间设有压缩弹簧；T型滑杆523的竖杆部分的两端均安装有二号带轮525；两个二号带轮525通过皮带连接；所述的皮带外表面设置褶皱，皮带的材料为橡胶；二号带轮525与T型滑杆523通过棘轮机构521连接，使得二号带轮525仅能够单向转动(图4中的顺时针方向)；连接各一号带轮524的皮带与连接各二号带轮525的皮带分别位于悬丝通道的两侧。

工作时，当需要紧固探测器收放装置6的悬丝时，分支控制器控制二号电磁铁522通电吸住T型滑杆523，用两条皮带将探测器收放装置6的悬丝夹紧，二号电机的主轴带动一号带轮524逆时针转动，一号带轮524带动皮带逆时针方向转动，将悬丝夹进去更多，当夹紧机构52完全夹住悬丝时，二号电机的主轴停止转动，二号带轮525上的棘轮机构521反向截止，将探测器收放装置6悬挂在空中，使探测器收放装置6上的悬丝被夹得更多，更牢固，皮带的材料为橡胶，皮带表面的褶皱均可增大皮带与悬丝的摩擦，从而使探测器收放装置6在下降探测洞穴时，探测器收放装置6上的探测器能更稳定的探测且更不易掉落。

辅助支撑机构3包括四根爬行支腿单元。四根爬行支腿单元分别安装在车体1的四个角上。爬行支腿单元包括五号电机31、一级腿32、二级腿33、一号推杆34、二号推杆35、一号连接架36和二号连接架37；五号电机31的输出轴竖直设置，且与车体1固定；一号连接架36与五号电机31的外壳侧面固连；一级腿32的一端与一号连接架36的底部铰接；一级腿32的另一端与二号连接架37的中部铰接；一号推杆34位于一级腿32的上侧；一号推杆34的一端与一号连接架36的上端铰接；一号推杆34的另一端与二号连接架37的上端铰接；二级腿33的内端与二号连接架37的外端固定连接；二号推杆35的一端与二号连接架37的下端铰接；所述二号推杆35的另一端与一级腿32下侧的内端铰接。工作时，当车体1需要越过障碍时，主控制器控制一号推杆34伸长推动一级腿32和二级腿33向下旋转，二号推杆35推杆收缩拉动一级腿32和二级腿33向下旋转，二级腿33支撑地面将车体1撑起，五号电机31转动，将车体1悬空跨越障碍，当取芯开孔机构4需要保持稳定钻取时，主控制器控制一号推杆34伸长，推动一级腿32和二级腿33向下转动，二号推杆35收缩，拉动一级腿32和二级腿33向下转动，一级腿32和二级腿33支撑地面将车体1撑起固定在空中，在取芯钻头44在钻取土壤时，减少了车体1移动对取芯钻头44的损伤。

如图1和5所示，取芯开孔机构4包括钻头支架41、三号电机42、四号电机43、取芯钻头44、电机支架45、滑轮组46和液压推杆47；所述的钻头支架41的底端与车体1顶部的一端转动连接；两根液压推杆47的一端与车体1顶部的两侧分别构成球面副，另一端均与钻头支架41的顶部构成球面副。通过两根液压推杆47的伸缩能个实现钻头支架41的立起和放平。

所述的钻头支架41的两侧均设有沿自身长度方向设置的三号滑槽；所述的电机支架45与钻头支架41通过三号滑槽滑动连接；所述的三号电机42固定在电机支架45内；所述的取芯钻头44的顶端与三号电机42的主轴固连；取芯钻头44的外侧面与钻头支架41上的圆孔构成圆柱副。

所述的滑轮组46固定安装在钻头支架41的顶部；所述的四号电机43固定在钻头支架41的后侧；所述的四号电机43的主轴上固定有辊筒；辊筒上绕置固定有拉索48；拉索48的外端绕过滑轮组46后与电机支架45的顶部连接；所述的取芯钻头44的形状为下端开口的圆柱壳型，取芯钻头44的底端开口处均匀设置有切削刃；所述的取芯钻头44的上端设有电磁式单向阀49；电磁式单向阀49的输出端与取芯钻头44的内腔连通；所述的一级推杆512的直径小于取芯钻头44的直径；工作时，当需要在洞穴附近钻桩孔时，主控制器控制液压推杆47伸长，液压推杆47将钻头支架41推起，让钻头支架41垂直于地面，三号电机42的主轴带动取芯钻头44转动，四号电机43的主轴正向转动释放拉索48，取芯钻头44下降钻土壤，随着取芯钻头44下降，电磁式单向阀49单向导通，将取芯钻头44内的气体导出到外界，取芯钻头44完全钻入土壤时，主控制器控制四号电机43反转，四号电机43主轴反转收卷拉索48，拉索48将取芯钻头44拉起，电磁式单向阀49反向截止，取芯钻头44内形成负压，取芯钻头44将钻取的土壤吸起，主控制器控制车体1向后移动一段距离，电磁式单向阀49通电导通，取芯钻头44内的负压消失，使取芯钻头44内的土壤直接落下，车体1重新回到桩孔处，取芯钻头44继续钻取桩孔内的土壤，如此循环，减少了倾倒土壤的过程，使钻桩孔的的过程更便捷。拉索48的强度比较高，减震性较好，可以减少取芯钻头44在钻取土壤时传递给车体1的震动，从而降低取芯钻头44钻取土壤时造成的震动对探测器收放装置6上的探测器的影响。

该探测装置的探测方法具体如下：

步骤一、需要运动到指定探测区域时，主控制器控制履带机构行驶和控制辅助支撑机构爬行载着车体到达探测区域，使得取芯开孔机构4到达被探测自然洞穴的上方的一侧。

步骤二、车体到达探测区域后，辅助支撑机构将车体支撑起脱离地面，并将车体固定在空中，主控制器控制两个液压推杆47将钻头支架41推起至钻头支架垂直于地面的状态；三号电机42带动取芯钻头44转动，四号电机43转动释放拉索，电机支架和取芯钻头44在重力的作用下随着拉索的释放向下移动，旋转的取芯钻头在接触到底面后向下打孔，电磁式单向阀通电变为双向导通，将取芯钻头内的空气排到外部；

步骤三、取芯钻头钻入地面的深度达到预设值后，三号电机42停转，使得取芯钻头44停止转动，电磁式单向阀关闭，在取芯钻头44内形成负压；主控制器控制四号电机43反转，拉索收卷向上拉动电机支架和取芯钻头44，将取芯钻头和取芯钻头内的土一同拉出地面；从而在被探测自然洞穴的一侧形成一个桩孔；之后，履带机构和辅助支撑机构带动车体移动，使得固定桩5移动到桩孔的正上方。此时，探测器收放装置6位于被探测自然洞穴的正上方。

步骤四、固定桩5上的一号电机的主轴正转，主轴通过软轴带动推杆机构51旋转伸长，推杆机构底端的锁紧机构55插入桩孔内；当锁紧机构55到达桩孔底部时，锁紧机构55内的伸缩锁位杆554被推动到末级推杆514内，同时带动各倒钩向外撑开至抵住桩孔的内壁，使固定桩的底端被固定在桩孔内。之后，抓紧机构松开，使得固定桩与车体分离。

同时，主控制器控制电磁式单向阀打开，外界空气通过电磁式单向阀进入到取芯钻头内，取芯钻头内的负压逐渐消失，取芯钻头内的土脱落；主控制器控制两个液压推杆47缩短，使得钻头支架41由竖直状态恢复到水平状态。

步骤五、被释放的固定桩对应的探测器收放装置6内的收卷电机正转释放悬丝，使得孔洞探测器进入到被探测的自然洞穴中。

行进打桩模块内的履带机构和辅助支撑机构带动车体到下一个需要探测的自然洞穴处放置固定桩5和探测器收放装置6，或带动车体回到基站补充新的固定桩5和探测器收放装置6。

对于被释放的固定桩，若被探测的自然洞穴只需要被短时间探测，则夹紧机构52一直夹紧悬丝，等待探测结束后，探测器收放装置上升返回洞口；之后再等待行进打桩模块前来回收固定桩5和探测器收放装置6。若被探测的自然洞穴需要被长时间大范围探测时，则在探测器收放装置6下降到洞穴底部后，固定状上的夹紧机构52将释放探测器收放装置的悬丝，探测器收放装置继续在洞穴内探测；固定桩5等待行进打桩模块前来回收。

回收固定桩5时，先用固定在车体上的抓紧机构53夹住推杆机构51的顶部；之后，一号电机的主轴反转，一号电机的主轴通过软轴带动固定桩反转，使固定桩的长度缩短，扭簧带动两根连杆复位，使得两根连杆之间的夹角减小，进而让倒钩551收回。随着固定桩的缩短，锁紧机构55离开桩孔。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：分离式探测模块具有多个，各自与车体连接，且能够自动分离；从使得该探测装置能够一次性在多个自然洞穴中放置探测器。

实施例3

本实施例与实施例1或2的区别在于：电机支架45不通过拉索来控制上下滑动，而是由液压缸驱动上下滑动；本实施例相交于前述的两个实施例，利用液压缸来进一步加大取芯钻头44对地面的压力，从而提高开设桩孔的效率。

Claims (9)

1.一种探测装置，包括行进打桩模块；其特征在于：还包括分离式探测模块；一个或多个分离式探测模块安装在行进打桩模块上，能够与行进打桩模块自动分离；行进打桩模块能够在地面上行进；行进打桩模块上安装有能够在地面上开设桩孔的取芯开孔机构(4)；分离式探测模块包括固定桩(5)和探测器收放装置(6)；探测器收放装置(6)安装在固定桩(5)的顶端；固定桩(5)能够固定在桩孔中；探测器收放装置(6)能够释放出悬丝；悬丝的外端与固定桩(5)的顶部连接；

所述悬丝的端部与固定桩(5)通过夹紧机构(52)连接；所述的夹紧机构(52)包括二号电机、二号电磁铁(522)、T型滑杆(523)、一号带轮(524)和二号带轮(525)；一级推杆(512)顶端的一侧设置有悬丝通道；所述二号电磁铁(522)固定在悬丝通道的一侧；两个或两个以上的一号带轮(524)安装在二号电磁铁(522)上，各个一号带轮(524)通过皮带连接；其中一个一号带轮(524)由二号电机驱动；T型滑杆(523)的横杆部分与二号电磁铁(522)滑动连接；T型滑杆(523)的竖杆部分与二号电磁铁(522)之间设置有弹簧；T型滑杆(523)的竖杆部分采用铁磁性材料；所述的二号电磁铁(522)与T型滑杆(523)的竖杆部分之间设有压缩弹簧；T型滑杆(523)的竖杆部分的两端均通过棘轮机构安装有二号带轮(525)；两个二号带轮(525)通过皮带连接；连接各一号带轮(524)的皮带与连接各二号带轮(525)的皮带分别位于悬丝通道的两侧；悬丝的端部由两条皮带夹住。

2.根据如权利要求1所述的一种探测装置，其特征在于：所述的固定桩(5)包括推杆机构(51)；所述的推杆机构(51)包括一号电机(511)和多根推杆；多根推杆依次套置；相邻两根推杆均螺纹连接；位于最下面的推杆为末级推杆(514)；末级推杆(514)与软轴(515)的底端同轴固定；软轴(515)的顶端由一号电机(511)驱动旋转。

3.根据如权利要求1所述的一种探测装置，其特征在于：所述的固定桩(5)的底端设置有锁紧机构(55)；所述的锁紧机构(55)包括倒钩(551)、连杆(552)、伸缩锁位杆(554)和扭簧(555)；多根倒钩(551)设置在末级推杆(514)底部的四周，内端均与矩形通槽(516)的底部铰接，外端朝向远离末级推杆(514)中心轴线的斜上方；伸缩锁位杆(554)与末级推杆(514)底端的中心孔滑动连接，且伸缩锁位杆(554)伸出末级推杆(514)的底部之外；伸缩锁位杆(554)的顶端、多根连杆(552)的一端形成复合铰链；各连杆(552)与各倒钩(551)分别位置对应；连杆(552)的另一端与对应的倒钩(551)的中部铰接；扭簧(555)为各倒钩(551)提供收拢的弹力；当伸缩锁位杆(554)向上运动时，带动各倒钩(551)克服弹力向外撑开。

4.根据如权利要求1所述的一种探测装置，其特征在于：所述的探测器收放装置(6)包括探测器支架、收卷电机、绕线辊和悬丝；绕线辊支承在探测器支架上，由收卷电机驱动旋转；悬丝的内端缠绕固定在绕线辊上，外端连接到固定桩(5)的顶部。

5.根据如权利要求1所述的一种探测装置，其特征在于：所述的固定桩(5)与行进打桩模块通过抓紧机构(53)连接；抓紧机构(53)采用磁流变夹爪、机械夹爪、气动夹爪或液压夹爪。

6.根据如权利要求1所述的一种探测装置，其特征在于：所述的行进打桩模块还包括车体(1)和履带机构(2)；车体(1)底部的两侧各安装有一个履带机构(2)。

7.根据如权利要求1所述的一种探测装置，其特征在于：所述的行进打桩模块还包括辅助支撑机构(3)；所述的辅助支撑机构(3)包括n根爬行支腿单元，n≥3；n根爬行支腿单元均安装在行进打桩模块的周围；爬行支腿单元包括五号电机(31)、一级腿(32)、二级腿(33)、一号推杆(34)、二号推杆(35)、一号连接架(36)和二号连接架(37)；一号连接架(36)由五号电机(31)驱动旋转；一级腿(32)的一端与一号连接架(36)的底部铰接；一级腿(32)的另一端与二号连接架(37)的中部铰接；一号推杆(34)的一端与一号连接架(36)铰接；一号推杆(34)的另一端与二号连接架(37)铰接；二级腿(33)的内端与二号连接架(37)的外端固定；二号推杆(35)的一端与二号连接架(37)的下端铰接；所述二号推杆(35)的另一端与一级腿(32)下侧的内端铰接。

8.根据如权利要求1所述的一种探测装置，其特征在于：所述的取芯开孔机构(4)包括钻头支架(41)、三号电机(42)、四号电机(43)、取芯钻头(44)、电机支架(45)、滑轮组(46)和液压推杆(47)；钻头支架(41)的底端与车体(1)顶部的一端转动连接；两根液压推杆(47)的一端与车体(1)顶部的两侧分别构成球面副，另一端均与钻头支架(41)的顶部构成球面副；电机支架(45)与钻头支架(41)滑动连接；三号电机(42)固定在电机支架(45)内；所述的取芯钻头(44)的顶端与三号电机(42)的主轴固连；电机支架(45)在动力元件的驱动下能够沿着滑动，带动取芯钻头(44)在底面上钻孔。

9.采用如权利要求1～8中的任何一项所述的一种探测装置进行的探测的方法，其特征在于：步骤一、行进打桩模块运动到被探测自然孔洞的一侧；

步骤二、取芯开孔机构(4)在被探测自然孔洞的一侧开设桩孔；

步骤三、行进打桩模块带动固定桩(5)移动到桩孔的正上方；固定桩(5)插入桩孔中，并与行进打桩模块分离；

步骤四、被释放的固定桩对应的探测器收放装置(6)释放悬丝，使得探测器收放装置(6)进入到被探测的自然洞穴中；

同时，行进打桩模块行进到下一个需要探测的自然洞穴处，或回到基站补充新的固定桩(5)和探测器收放装置(6)。

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