CN113247135A - 一种面向钢板梁结构的桥梁检测机器人 - Google Patents

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CN113247135A CN202110571512.3A CN202110571512A CN113247135A CN 113247135 A CN113247135 A CN 113247135A CN 202110571512 A CN202110571512 A CN 202110571512A CN 113247135 A CN113247135 A CN 113247135A
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宋伟
王程
朱世强
廖建峰
郑涛
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/024—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members specially adapted for moving on inclined or vertical surfaces
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/10—Railings; Protectors against smoke or gases, e.g. of locomotives; Maintenance travellers; Fastening of pipes or cables to bridges
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Abstract

本发明属于爬壁机器人领域，涉及一种面向钢板梁结构的桥梁检测机器人，包括磁轮、底板、抬升系统、运动系统、控制单元、摄像头，所述控制单元和摄像头设置在底板的上方，摄像头位于上方一侧的中间，所述磁轮通过联轴器与运动系统输出轴连接，所述运动系统通过螺栓与底板连接，所述抬升系统通过螺栓与底板连接，用于帮助机器人过渡内直角壁面。本发明的机器人同时具备钢板梁内外直角壁面过渡和加强肋结构翻越功能，进一步改善了机器人壁面运动能力，有效提高桥梁检测效率。

Description

一种面向钢板梁结构的桥梁检测机器人
技术领域
本发明属于爬壁机器人领域，涉及一种面向钢板梁结构的桥梁检测机器人。
背景技术
钢板梁是目前常用的大跨度桥梁结构形式之一,具有抗拉强度高、自重轻、易于工厂化制造等优点。然而，此类桥梁在日常使用中受介质腐蚀、交变载荷、年久老化等因素影响，易发生钢构件变形、裂纹、锈蚀等病害。因此需要定期对钢结构桥梁开展检测作业。
磁吸附爬壁机器人是目前较为高效的检测手段之一。机器人通过磁轮吸附在桥梁壁面，进而利用搭载的传感器开展检测作业，大大的提高了桥梁检测的效率与精度，同时降低了作业危险性。然而钢板梁壁面结构复杂，存在内直角壁面、外直角壁面、加劲肋等不同结构，上述结构对机器人的壁面过渡翻越能力提出高要求，现有桥梁检测机器人在这方面还存在诸多不足。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种面向钢板梁结构的桥梁检测机器人，其具体技术方案如下：
一种面向钢板梁结构的桥梁检测机器人，包括磁轮、底板、抬升系统、运动系统、控制单元、摄像头，所述控制单元和摄像头设置在底板的上方，摄像头位于上方一侧的中间，所述磁轮通过联轴器与运动系统输出轴连接，所述运动系统通过螺栓与底板连接，所述抬升系统通过螺栓与底板连接，用于帮助机器人过渡内直角壁面。
进一步的，所述抬升系统包括舵机、舵盘、U型支架和辅助支脚，所述辅助支脚呈两端弧长不等的长圆形，所述U型支架通过螺栓与底板连接，所述舵机安装在U型支架上，所述舵盘与舵机的转动轴相连，所述辅助支脚转动连接在舵盘上。
进一步的，所述磁轮分为前、后侧磁轮，前、后侧磁轮中心距为L,磁轮半径为R，当机器人翻越加强肋结构时，满足条件L-2R＜D， D为加强肋厚度。
进一步的，所述前侧磁轮与后侧磁轮呈对称分布，左右同一侧磁轮错位分布。
进一步的，当机器人过渡内直角壁面时，前侧磁轮同时与竖直和水平壁面接触，所述抬升系统使能增大前侧磁轮与水平壁面距离以减小磁吸附力，完成壁面过渡。
本发明的有益效果：
1.本发明通过改变磁轮分布方式，实现翻越钢板梁内加强肋结构能力，提高了桥梁检测机器人的壁面运动能力；
2.本发明提供一种钢板梁桥梁检测的有效作业工具，有效提高桥梁检测效率。
附图说明
图1是本发明机器人的整体结构示意图；
图2是现有技术中的机器人翻越加强肋结构“卡住”现象示意图；
图3a是本发明机器人侧视的底部结构示意图；
图3b是本发明机器人底部结构要求示意图；
图4是本发明机器人的磁轮分布方式示意图；
图5是本发明的机器人过渡内直角壁面示意图；
图中，1-磁轮、2-底板、3-运动系统、4-抬升系统、5-控制单元、6-摄像头、401-舵机、402-舵盘、403- U型支架、404-辅助支脚。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和技术效果更加清楚明白，以下结合说明书附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
机器人翻越加强肋结构需满足2个条件：
首先磁轮吸附力需满足要求，即：机器人开展检测作业需要携带电池、检测传感器等负载，需要足够大的磁吸附力来抵抗重力作用，避免因磁吸附力不够发生脱落、倾覆现象。同时机器人底部与加强肋接触部分结构形状需要满足要求，避免发生加强肋穿过，发生“卡住”现象，如图2所示。
如图1所示，一种面向钢板梁结构的桥梁检测机器人，包括磁轮1、底板2、运动系统3、抬升系统4、控制单元5、摄像头6。所述控制单元5和摄像头6设置在底板2的上方，摄像头6位于上方一侧的中间，所述磁轮1通过联轴器与运动系统3输出轴连接，所述运动系统3通过螺栓与底板2连接，所述抬升系统4通过螺栓与底板2连接，用于帮助机器人过渡内直角壁面。
所述抬升系统4包括舵机401、舵盘402、U型支架403和辅助支脚404，所述辅助支脚404呈两端弧长不等的长圆形，所述U型支架403通过螺栓与底板2连接，所述舵机401安装在U型支架403上，所述舵盘402与舵机401的转动轴相连，所述辅助支脚404转动连接在舵盘402上。
如图3a和3b所示，所述磁轮1分为前、后侧磁轮，前、后侧磁轮中心距为L，磁轮半径为R，加强肋厚度为D，当机器人翻越加强肋结构时，应满足条件L-2R＜D，以实现加强肋结构翻越。部分钢板梁结构桥梁加强肋厚度D小于12mm，而机器人需要携带检测设备，负载较大，机器人磁轮吸附力较大,因此同一侧磁轮需错开分布，避免因距离过近产生相互磁吸附力,如图4所示。
如图5所示，当机器人过渡内直角壁面时，前侧磁轮同时与竖直和水平壁面接触，分别产生磁吸附力
Figure DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 911175DEST_PATH_IMAGE002
。仅凭借电机驱动磁轮无法克服磁吸附力实现壁面过渡，需要抬升系统4增大磁轮与水平壁面距离以减小磁吸附力
Figure 703682DEST_PATH_IMAGE002
，此时机器人才能实现壁面过渡。
以上所述，仅为本发明的优选实施案例，并非对本发明做任何形式上的限制。虽然前文对本发明的实施过程进行了详细说明，对于熟悉本领域的人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换。凡在本发明精神和原则之内所做修改、同等替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种面向钢板梁结构的桥梁检测机器人，包括磁轮（1）、底板（2）、运动系统（3）、抬升系统（4）、控制单元（5）、摄像头（6），其特征在于，所述控制单元（5）和摄像头（6）设置在底板（2）的上方，摄像头（6）位于上方一侧的中间，所述磁轮（1）通过联轴器与运动系统（3）输出轴连接，所述运动系统（3）通过螺栓与底板（2）连接，所述抬升系统（4）通过螺栓与底板（2）连接，用于帮助机器人过渡内直角壁面。
2.如权利要求1所述的一种面向钢板梁结构的桥梁检测机器人，其特征在于，所述抬升系统（4）包括舵机（401）、舵盘（402）、U型支架（403）和辅助支脚（404），所述辅助支脚（404）呈两端弧长不等的长圆形，所述U型支架（403）通过螺栓与底板（2）连接，所述舵机（401）安装在U型支架（403）上，所述舵盘（402）与舵机（401）的转动轴相连，所述辅助支脚（404）转动连接在舵盘（402）上。
3.如权利要求1所述的一种面向钢板梁结构的桥梁检测机器人，其特征在于，所述磁轮（1）分为前、后侧磁轮，前、后侧磁轮中心距为L,磁轮半径为R，当机器人翻越加强肋结构时，满足条件L-2R＜D，D为加强肋厚度。
4.如权利要求3所述的一种面向钢板梁结构的桥梁检测机器人，其特征在于，所述前侧磁轮与后侧磁轮呈对称分布，左右同一侧磁轮错位分布。
5.如权利要求3所述的一种面向钢板梁结构的桥梁检测机器人，其特征在于，当机器人过渡内直角壁面时，前侧磁轮同时与竖直和水平壁面接触，所述抬升系统（4）使能增大前侧磁轮与水平壁面距离以减小磁吸附力，完成壁面过渡。
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