CN113605468B - 适用于桥梁桩基水下及水上部分检测的机器人及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明专利提供了一种适用于桥梁桩基水下及水上部分检测的机器人及控制方法，包括机架、抱紧机构、行走机构、旋转机构、调节机构、观测机构等。抱紧机构共上下两层，每层均由左右对称的两部分组成，由中间的动力源与换向器连接，将动力源输出的转矩转换到左右两个水平方向的安装在导轨上的抱紧丝杠机构，抱紧丝杠机构的运动带动连接在其上的抱紧块左右运动。上下两层抱紧机构安装在行走机构上，行走机构两端固定在机架上，一端与其中一层抱紧机构固连，活动行走螺母与另一层抱紧机构相连接，通过活动行走螺母在行走丝杠上的上下运动带动与其相连的抱紧机构做上下运动，配合抱紧机构的抱紧与松开，实现机器人沿桩基的上下行走运动。

Description

适用于桥梁桩基水下及水上部分检测的机器人及控制方法

技术领域

本发明属于机器人领域，具体为一种可同时适用于桥梁桩基水下部分及水上部分检测的机器人及控制方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，运输方式也日趋多样化，但公路和铁路运输仍然是主要的运输方式，桥梁是两种陆路运输方式中的重要环节。桩基是桥梁的主要部分，负责承受桥跨结构传来的巨大载荷，其质量的好坏直接影响到桥梁的安全性及使用寿命，因此桩基的检测具有十分重要的意义。当前桥梁桩基的检测由于桩基所处环境的不同，检测方法也不同。通常桩基水下的部位主要由专业潜水员下水完成，但潜水员人工检测受水域环境的影响很大，对水域清澈程度的依赖性较强，且潜水员的检测主要通过用手触摸桩基完成，检测效率较低，安全性差，且不能保证全覆盖；桩基水上部分的检测又需更换无人机等设备进行。由于不能同时实现桩基水下及水上部分的检测，存在检测不便，检测效率低，检测效果不佳等问题。

为此，中国专利申请号CN 112077858 A公开了一种桥梁水下检测攀爬式机器人及工作方法，其能实现同时对桥梁桥墩水上部位和水下部位检测作业，但该机器人仍存在以下几个方面的缺陷：

(1)该机器人无法兼顾不同直径的桥梁桩基，适用范围受限；

(2)该机器人的抱紧方式采用铰链四杆机构，检测时机器人整体沿桩基转动，由于其后部尺寸较大，在实际应用中会出现相邻桩基间间隔空间不足而无法使用的情况；

(3)该机器人采用岸边布放，再巡游到桥梁桩基进行抱紧检测的工作方法，因此机器人比较复杂、成本较高。

发明内容

(1)技术问题

针对以上现阶段桥梁检测存在的问题和缺陷，本发明提供了一种桥梁检测机器人，能同时实现不同直径的桥梁桩基水下部分和水上部分的检测任务，检测时经旋转机构带动观测器件运动，且其背部占用空间较小，能利用桥梁桩基间的间隙进行作业，且控制方法可由桥梁应急车道吊放进行。

(2)技术方案

根据本法发明的一方面，提供了一种适用于桥梁桩基检测的桥梁检测机器人，包括机架、抱紧机构、行走机构、旋转机构、调节机构以及观测机构；其中，机架包括立柱以及第一滑轨，第一滑轨竖直安装在所述立柱上，抱紧机构分为上下两层，抱紧机构端部固定在第二滑轨上，行走机构竖直居中设置在机架上，抱紧机构固定在行走机构的行走丝杠上，旋转机构设置在机架顶端，调节机构设置在旋转机构两端，观测机构设置在调节机构内端。

根据本发明的示例性实施例，机架包括立柱、底座、顶座、第一滑轨以及推进器安装座；所述立柱包含平行的两根竖直梁和位于所述竖直梁中间垂直于所述竖直梁的水平加强梁，所述底座由几根横梁及能保证强度的加强梁拼接而成，垂直安装于所述立柱底部，所述顶座由板料拼接为半圆弧形，垂直安装于所述立柱顶部，所述第一滑轨包括轨道及滑块，竖直安装在所述立柱上，所述推进器安装座分别安装在所述立柱中上部及与所述立柱左右分别呈45度夹角处的三角形位置。

根据本发明的示例性实施例，所述抱紧机构共上下两层，每层包括左右两个夹紧块、左右两组抱紧丝杠机构、左右各两组第二滑轨、换向器、第一水密抱紧电机以及底部支架；所述左右两个夹紧块相对于中线水平对称布置，分别与相对于中线对称布置的两组抱紧丝杠机构的两个抱紧螺母相连接，随抱紧丝杠的转动沿水平方向做直线运动，同时通过对称分布的两组第二滑轨与底部支架连接，所述换向器居中放置，一端与第一水密抱紧电机通过联轴器相连接，两个输出轴分别与两根抱紧丝杠连接，从而将电机输出的转动转化为两根抱紧丝杠的反向转动。

根据本发明的示例性实施例，所述行走机构包括行走丝杠、行走丝杠座、行走螺母、抱紧装置上安装座、抱紧装置下安装座和第二水密行走电机；所述行走丝杠竖直居中放置，两端通过所述行走丝杠座固定安装在所述机架上，所述行走螺母安装在所述行走丝杠上，随所述行走丝杠转动沿竖直方向做直线运动，所述抱紧装置上安装座固定安装在所述行走螺母上，所述抱紧装置下安装座固定连接在所述行走丝杠下部，第二水密行走电机固定安装在所述机架上并通过联轴器与所述行走丝杠连接。

根据本发明的示例性实施例，所述旋转机构包括第三水密旋转电机、主动齿轮、圆弧齿条、弧形滑轨及安装板；第三水密旋转电机安装在所述机架的所述顶座中部，输出轴与所述主动齿轮连接，所述主动齿轮与所述圆弧齿条啮合，所述圆弧齿条为略大于180度半圆弧齿条，安装在所述弧形滑轨上，所述弧形滑轨为大于180度半圆弧形，安装在所述机架的所述顶座上，所述安装板固定在所述圆弧齿条上；所述调节机构包括第四水密调节电机、调节丝杠机构、导杆、观测座及支撑轮；所述调节丝杠机构包括调节丝杠、活动调节螺母和两端的调节丝杠座，所述活动调节螺母安装在所述机架旋转机构的所述圆弧齿条两端的所述安装板上，第四水密调节电机与所述丝杠机构连接，所述导杆安装在所述调节丝杠两边且与之平行，所述观测座安装在靠近桥梁桩基侧的所述调节丝杠座上，所述支撑轮安装在所述观测座上下两端。

根据本发明的示例性实施例，所述观测机构包括透明水密仓、可调安装架、摄像机、补光灯及辅助电子元器件；所述透明水密仓包含仓体及两端密封盖，所述可调安装架安装在所述密封端盖上，所述摄像机、补光灯及辅助电子元器件安装在所述可调安装架上。

根据本发明的示例性实施例，所述机器人还包括推进器以及浮力桶，所述推进器安装在所述机架的所述推进器安装座上；所述浮力桶安装在所述机架与所述旋转机构之间。

根据本发明的示例性实施例，所述机器人还包括电缆，所述电缆用于连接所述机器人与所述岸上支持设备；所述岸上支持设备包括吊车、显示器、电源等。

根据本发明的示例性实施例，该机架呈“U”形或半圆弧形，该机架立柱上的第一滑轨上的滑块与所述抱紧机构上层固连，所述抱紧机构上层可沿该第一滑轨运动。

根据本发明的示例性实施例，所述抱紧机构包括夹紧块、夹紧臂、抱紧丝杠机构、第二滑轨、换向器、第一水密抱紧电机及底部支架。所述夹紧块通过夹紧臂与抱紧丝杠机构的活动抱紧螺母连接，所述夹紧块呈弧形或“V”形，所述第二滑轨的滑块与夹紧臂连接，所述抱紧丝杠机构通过换向器与第一水密抱紧电机连接。所述抱紧丝杠机构、第二滑轨、换向器、水密抱紧电机固定安装在底部支架上。

根据本发明的示例性实施例，该行走机构包括行走丝杠、行走丝杠座、行走螺母、抱紧装置上安装座、抱紧装置下安装座和第二水密行走电机，该行走丝杠两端通过轴承支撑在行走丝杠座上，该行走螺母与一层所述抱紧机构通过该抱紧装置上安装座固连，该抱紧装置下安装座固定安装在所述机架的底座上，用于安装另一层所述抱紧机构，该第二水密行走电机输出轴与该行走丝杠连接。

根据本发明的示例性实施例，该旋转机构包括第三水密旋转电机、主动齿轮、圆弧齿条、弧形滑轨、安装板，该第三水密旋转电机的输出轴与主动齿轮的轮轴连接，带动主动齿轮旋转，该主动齿轮轴心为竖直方向，轮齿与大于180度圆弧齿条啮合，该圆弧齿条安装在弧形滑轨上，可在主动齿轮带动下沿弧形滑轨左右各转动90度转角，该安装板固定在圆弧齿条上。

根据本发明的示例性实施例，该调节机构固定在所述旋转机构的圆弧齿条两端的安装板上，该第四水密调节电机与调节丝杠机构连接，带动调节丝杠装置的活动调节螺母运动，该支架与活动调节螺母连接，其上固定有观测座和支撑轮，支架与所述旋转机构的安装板之间用滑轨连接，该支撑轮有一定的弹性补偿。

根据本发明的示例性实施例，该观测机构固定在所述调节机构的观测座上，该透明水密仓内的摄像机和补光灯固定在可调安装架上，通过调整可调安装架可实现摄像机和补光灯相对水密仓仓体的相对位置，该摄像机焦距可调，该补光灯亮度可调。

根据本发明的示例性实施例，该浮力桶采用浮力材料制成，安装在所述机架与所述旋转机构之间，用于为所述机器人提供浮力，保证机器人吊装入水后所述推进器能正常工作。

根据本发明的另一方面，提供了一种适用于桥梁桩基水下及水上部分检测的机器人的控制方法，包括：

S10、将机器人完成衡重及自检后与电脑或遥控设备连接，电脑或遥控设备用于控制机器人执行预设的各项动作；

S20、利用吊车将机器人吊入桥梁桩基附近水中，启动推进器将机器人推送到桩基近点，调整姿态及进入角度后，将机器人开口端对准桩基缓慢贴近；

S30、控制两层抱紧机构工作，使用上下两组夹紧块抱紧桩基，将机器人抱紧固定在待检测桩基上；

S40、控制调节机构工作，控制观测机构靠近待检测桩基，结合水域情况及摄像机焦距，选择最适合的位置保持；

S50、控制旋转机构工作，利用第三水密旋转电机带动主动齿轮将圆弧齿条匀速旋出，旋转90度后第三水密旋转电机反转，圆弧齿条回到初始位置后继续旋转90度，到达位置后回到初始位置，中途摄像机采集的影像传输到岸上显示设备，经处理拼接后输出实时图像；

S60、控制行走机构工作，当上层抱紧机构抱紧且下层抱紧机构松开桩基时，第二水密行走电机反转；当上层抱紧机构松开且下层抱紧机构抱紧桩基时，第二水密行走电机正转，行走螺母带动上层抱紧机构下移，如此往复运动，实现机器人整体沿桩基向下移动，到达位置后下层抱紧机构抱紧桩基，进入步骤S50；

S70、机器人触底后，当上层抱紧机构抱紧且下层抱紧机构松开桩基时，第二水密行走电机正转；当上层抱紧机构松开且下层抱紧机构抱紧桩基时，第二水密行走电机反转，行走螺母带动上层抱紧机构上移，如此往复运动，实现机器人整体沿桩基向上行走，到达位置后停止，控制上层抱紧机构抱紧桩基；

S80、控制下层抱紧机构松开第二水密行走电机带动行走丝杠运动，将机器人整体上移，若仍需观测，则进入动作S50，反之进入步骤S90；

S90、观测完毕后控制两层抱紧机构同时松开桩基，调节推进器将机器人移动到下一个待测桩基或打捞上岸。

(3)有益效果

本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明通过上下两层抱紧机构配合行走机构、旋转机构、调节机构、观测机构，可同时实现对桥梁桩基水下及水上部位的检测工作。

(2)本发明提供的抱紧机构可通过调节其抱紧丝杠机构的抱紧丝杠的行程，同时满足不同直径的桥梁桩基的抱紧动作，具有适应性强、通用性好等优点，同时整体尺寸较小，占用空间小，在小间距的桥梁桩基间也具备工作能力，可很好地满足不同情境下的桥梁桩基检测任务。

(3)本发明的夹紧块与桩基接触部分垫有弹性材质的夹垫，能在抱紧机构工作时产生一定的弹性变形，有效保护桥梁桩基的表面结构，避免检测过程中对其造成的人为损坏。

(4)本发明的观测机构采用透明水密仓内安装摄像机及补光灯的技术方案，可实现不同的水域条件下对桥梁桩基的检测，在水域条件较为恶劣、水体比较浑浊的工况下，可通过调近观测机构与待检桩基的距离以及仓内补光的方式，较好解决浑浊水况下摄像机清晰度不足的问题。

(5)本发明采用一层松一层紧的抱紧机构配合行走机构的技术方案，通过控制电机的正反转实现了机器人沿桥梁桩基的上下运动，提高效率的同时极大地节省了机器人运动部件的空间。

(6)本发明通过加装的调节机构，可根据水下检测时的具体情况，结合具体需求调节观测装置到待检桩基的距离，达到在不同工况下都能实现在保证检测效果的前提下用最高效率工作的目的。

(7)本发明的机架采用架子结构，在保证强度且减轻机器人重量的同时，还具有搭载附加设备简单、辅助设备安装适应性强、安装空间大等优点。

(8)本发明具有结构简单、加工难度低、重量小、强度高、不易变形、可控性强以及制造成本低等优点。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的机器人立体图；

图2为根据本发明一实施例的机器人另一侧的立体图；

图3为根据本发明一实施例的机器人机架的立体图；

图4为根据本发明一实施例的机器人机架的主视图；

图5为根据本发明一实施例的机器人抱紧机构立体图；

图6为根据本发明一实施例的机器人行走机构立体图；

图7为根据本发明一实施例的机器人旋转机构立体图及局部放大图；

图8为根据本发明一实施例的机器人调节机构立体图(含观测机构)；

图9为根据本发明一实施例的机器人观测机构立体图；

图10为根据本发明一实施例的机器人抱紧机构的底座立体图

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利进行完整、清晰的描述，所描述内容仅作为本发明专利实施例，而不作为对本发明专利的限定。

实施例一：参见附图1和图2，一种适用于桥梁桩基水下及水上部分检测的机器人，其整体呈“U”形或半圆弧形，包括机架1、上下两组抱紧机构2、行走机构3、旋转机构4、调节机构5、观测机构6、推进器7、浮力桶8、电缆9以及岸上支持设备10(图中没画出)。

参见附图3和图4，所述机架1包括立柱1-1、底座1-2、顶座1-3、第一滑轨1-4以及推进器安装座1-5；所述立柱1-1包含平行的两根竖直梁1-6和位于所述竖直梁中间垂直于所述竖直梁的水平加强梁1-7，所述底座1-2由几根横梁及能保证强度的加强梁拼接而成，垂直安装于所述立柱1-1底部，所述顶座1-3由板料拼接为半圆弧形，垂直安装于所述立柱1-1顶部，所述第一滑轨1-4包括轨道1-8及滑块1-9，竖直安装在所述立柱1-1上，所述推进器安装座1-5分别安装在所述立柱1-1中上部及与所述立柱1-1左右分别呈45度夹角处的三角形位置(即，多个推进器安装座1-5呈等腰直角三角形设置)。

参见附图3和图4，优选地，所述底座1-2由空心型材焊接而成，固定连接在两立柱1-8下端，在满足承载要求的前提下，极大减小了机架1的重量，同时具有结构简单、加工难度低、不易变形、成本低等优点。

参见附图5，所述抱紧机构2共上下两层，每层抱紧机构2包括左右两个夹紧块2-1、左右两组抱紧丝杠机构2-2、左右各两组第二滑轨2-3、换向器2-4、水密抱紧电机Ⅰ(即，第一水密抱紧电机)2-5以及底部支架2-6。

所述左右两个夹紧块2-1相对于中线水平对称布置，分别与相对于中线对称布置的两组抱紧丝杠机构2-2的两个抱紧螺母2-7相连接，随抱紧丝杠2-8的转动沿水平方向做直线运动。同时通过对称分布的两组第二滑轨2-3与底部支架2-6连接。所述换向器2-4居中放置，一端与所述水密抱紧电机Ⅰ2-5通过联轴器相连接，两个输出轴分别与两根抱紧丝杠2-8连接，从而将电机输出的转动转化为两根抱紧丝杠2-8的反向转动。

参见图5，优选地，所述夹紧块2-1呈弧形或“V”形，且与桥梁桩基接触位置垫有弹性材质的夹垫，当夹紧块夹紧桥梁桩基时，该弹性夹垫可发生一定程度的弹性变形，保证夹紧时不会损坏桥梁桩基。

参见附图6，所述行走机构3包括行走丝杠3-1、行走丝杠座3-2、行走螺母3-3、抱紧装置上安装座3-4、抱紧装置下安装座3-5和水密行走电机Ⅱ(即第二水密抱紧电机)3-6。

所述行走丝杠3-1竖直居中放置，两端通过所述行走丝杠座3-2固定安装在所述机架1上。所述行走螺母3-3安装在所述行走丝杠3-1上，随所述行走丝杠3-1转动沿竖直方向做直线运动。所述抱紧装置上安装座3-4固定安装在所述行走螺母3-3上，所述抱紧装置下安装座3-5固定连接在所述行走丝杠3-1下部。所述水密行走电机Ⅱ3-6固定安装在所述机架1上并通过联轴器与所述行走丝杠3-1连接。

优选地，抱紧装置上安装座3-4和抱紧装置下安装座3-5上各安装一抱紧机构2。

当上层抱紧机构抱紧且下层抱紧机构松开桩基时，所述水密行走电机Ⅱ3-6正转，所述行走丝杠3-1带动相对机架1固连的下层抱紧机构整体向上运动，机器人整体上移。当上层抱紧机构松开且下层抱紧机构抱紧桩基时，所述水密行走电机Ⅱ3-6反转，所述行走螺母3-3带动上层抱紧机构上移。如此往复运动，实现机器人整体沿桩基向上行走。

反之，当上层抱紧机构抱紧且下层抱紧机构松开桩基时，所述水密行走电机Ⅱ3-6反转，所述行走丝杠3-1带动相对机架1固连的下层抱紧机构整体向下运动，机器人整体下移。当上层抱紧机构松开且下层抱紧机构抱紧桩基时，所述水密行走电机Ⅱ3-6正转，所述行走螺母3-3带动上层抱紧机构下移。如此往复运动，实现机器人整体沿桩基向下移动。

参见附图7，所述旋转机构4包括水密旋转电机Ⅲ(即第三水密抱紧电机)4-1、主动齿轮4-2、圆弧齿条4-3、弧形滑轨4-4及安装板4-5。

所述水密旋转电机Ⅲ4-1安装在所述机架1的顶座1-2中部，输出轴与所述主动齿轮4-2连接，所述主动齿轮4-2与所述圆弧齿条4-3啮合，所述圆弧齿条4-3为大于180度半圆弧齿条，安装在所述弧形滑轨4-4上，所述弧形滑轨4-4为大于180度半圆弧形，安装在所述机架1的顶座1-3上，所述安装板4-5固定在所述圆弧齿条4-3上。

优选地，所述圆弧齿条4-3可视为去掉同等分度圆直径及模数外齿轮的圆心部分及小于180度的一部分轮齿，既能实现等同于齿轮传动的平稳传动效果，且为中心的待检桩基让出了空间。

参见附图8，所述调节机构5包括水密调节电机Ⅳ(即第四水密抱紧电机)5-1、调节丝杠机构5-2、导杆5-3、观测座5-4及支撑轮5-5；所述调节丝杠机构5-2包括调节丝杠5-6、活动调节螺母5-7和两端的调节丝杠座5-8。

所述活动调节螺母5-7安装在所述机架旋转机构4的所述圆弧齿条4-3两端的所述安装板4-5上。所述水密调节电机Ⅳ5-1与所述丝杠机构5-2连接，所述导杆安装在所述调节丝杠5-6两边且与之平行。所述观测座5-4安装在靠近桥梁桩基侧的所述调节丝杠座5-8上，所述支撑轮5-5安装在所述观测座5-4上下两端。

优选地，所述支撑轮5-5可在所述旋转机构4中的圆弧齿条4-3旋出时提供支撑，保证圆弧齿条4-3强度的同时增加观测机构6的稳定性，所述观测机构6安装在所述调节机构5上，可根据水域实际情况调节观测机构6到待检桩基的距离，从而保证观测的清晰度及检测效果。

参见附图9，所述观测机构6包括透明水密仓6-1、可调安装架6-2、摄像机6-3、补光灯6-4及辅助电子元器件6-5。

所述透明水密仓6-1包含仓体6-6及两端密封盖6-7，所述可调安装架6-2安装在所述密封端盖6-7上，所述摄像机6-3、补光灯6-4及辅助电子元器件6-5安装在所述可调安装架6-2上；所述推进器7安装在所述机架1的所述推进器安装座上。

参见附图10，所述抱紧机构底部支架2-6是由型材焊接而成的梯形结构，底部拼接有保证强度的三角形加强块，长边的两组平行梁上安装所述第二滑轨2-3，安装所述上层抱紧机构时，所述抱紧机构底部支架2-6短边及长边正中的方形空间与所述抱紧装置上安装座3-4固定连接；安装所述下层抱紧机构时，所述抱紧机构底部支架2-6短边及长边正中的方形空间与所述抱紧装置上安装座3-5固定连接，同时其短边两端铰接在所述底座1-2上。

如图1、2所示，三只所述推进器7分别安装在机器人后方正中线偏上位置、相对中线左右各偏转45度位置，通过调节三只推进器7的推力大小即可实现对机器人运动方向的控制，最大限度减少了推进器的数量。

实施例二：一种机器人控制方法，其采用实施例一中所述的机器人，其包括以下步骤：

S10、将机器人完成衡重工作及自检后与电脑或遥控设备连接，电脑或遥控设备用于控制机器人执行预设的各项动作；

S20、利用吊车将机器人吊入桥梁桩基附近水中，启动推进器7将机器人推送到桩基近点，调整姿态及进入角度后，将机器人开口端对准桩基缓慢贴近；

S30、控制两层抱紧机构2工作，使用上下两组夹紧块抱紧桩基，将机器人抱紧固定在待检测桩基上；

S40、控制调节机构5工作，将观测机构6缓慢靠近桥梁桩基，结合水域情况及摄像机焦距，选择最适合的位置保持；

S50、控制旋转机构4工作，利用水密旋转电机Ⅲ带动主动齿轮将圆弧齿条匀速旋出，旋转90度后电机反转，圆弧齿条回到初始位置后继续旋转90度，到达位置后回到初始位置，途中摄像头采集的影像传输到岸上显示设备，经处理拼接后输出实时图像；

S60、控制行走机构工作，当上层抱紧机构抱紧且下层抱紧机构松开桩基时，第二水密行走电机反转；当上层抱紧机构松开且下层抱紧机构抱紧桩基时，第二水密行走电机正转，行走螺母带动上层抱紧机构下移，如此往复运动，实现机器人整体沿桩基向下移动，到达位置后下层抱紧机构抱紧桩基，进入步骤S50；

S70、机器人触底后，当上层抱紧机构抱紧且下层抱紧机构松开桩基时，第二水密行走电机正转；当上层抱紧机构松开且下层抱紧机构抱紧桩基时，第二水密行走电机反转，行走螺母带动上层抱紧机构上移，如此往复运动，实现机器人整体沿桩基向上行走，到达位置后停止，控制上层抱紧机构抱紧桩基；

S80、控制下层抱紧机构松开，水密行走电机Ⅱ带动行走丝杠运动，将机器人整体上移，若仍需观测，则进入动作S50，反之进入动作S90；

S90、观测完毕后控制两层抱紧机构同时松开墩柱，调节推进器7将机器人移动到下一个待测桩基或打捞上岸。

以上所述内容为本发明专利最优实施例而已，并不用于限制本发明专利，凡在本发明专利的原理和精神范围之内做的修改、替换、变型或者改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于桥梁桩基水下及水上部分检测的机器人，其特征在于：所述机器人包括机架(1)、抱紧机构(2)、行走机构(3)、旋转机构(4)、调节机构(5)以及观测机构(6)；其中，机架(1)包括立柱(1-1)以及第一滑轨(1-4)，第一滑轨(1-4)竖直安装在所述立柱(1-1)上，抱紧机构(2)分为上下两层，抱紧机构(2)端部固定在第一滑轨(1-4)上，行走机构(3)竖直居中设置在机架(1)上，抱紧机构(2)固定在行走机构(3)的行走丝杠(3-1)上，旋转机构(4)设置在机架(1)顶端，调节机构(5)设置在旋转机构(4)两端，观测机构(6)设置在调节机构(5)内端，其中，所述行走机构(3)包括行走丝杠(3-1)、行走丝杠座(3-2)、行走螺母(3-3)、抱紧装置上安装座(3-4)、抱紧装置下安装座(3-5)和第二水密行走电机(3-6)；所述行走丝杠(3-1)竖直居中放置，两端通过所述行走丝杠座(3-2)固定安装在所述机架(1)上，所述行走螺母(3-3)安装在所述行走丝杠(3-1)上，随所述行走丝杠(3-1)转动沿竖直方向做直线运动，上下两层抱紧机构(2)分别通过抱紧装置上安装座(3-4)以及抱紧装置下安装座(3-5)固定在行走螺母(3-3)上以及行走丝杠(3-1)下部，第二水密行走电机(3-6)固定安装在所述机架(1)上并通过联轴器与所述行走丝杠(3-1)连接。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述机架(1)还包括底座(1-2)、顶座(1-3)以及推进器安装座(1-5)；所述底座(1-2)垂直安装于所述立柱(1-1)底部，所述顶座(1-3)垂直安装于所述立柱(1-1)顶部，所述第一滑轨(1-4)包括轨道(1-8)及滑块(1-9)，竖直安装在所述立柱(1-1)上，所述推进器安装座(1-5)分别安装在立柱(1-1)中上部及与相邻立柱(1-1)的下部，推进器安装座(1-5)呈等腰直角三角形分布。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述抱紧机构(2)包括成对的夹紧块(2-1)、成对的抱紧丝杠机构(2-2)、成对的第二滑轨(2-3)、换向器(2-4)、第一水密抱紧电机(2-5)以及底部支架(2-6)；夹紧块(2-1)相对于中线水平对称布置，分别与相对于中线对称布置的两组抱紧丝杠机构(2-2)的两个抱紧螺母(2-7)相连接，随抱紧丝杠(2-8)的转动沿水平方向做直线运动，同时通过对称分布的两组第二滑轨(2-3)与底部支架(2-6)连接，所述换向器(2-4)居中设置，一端与第一水密抱紧电机(2-5)通过联轴器相连接，两个输出轴分别与两根抱紧丝杠(2-8)连接。

4.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述旋转机构(4)包括第三水密旋转电机(4-1)、主动齿轮(4-2)、圆弧齿条(4-3)、弧形滑轨(4-4)及安装板(4-5)；第三水密旋转电机(4-1)安装在所述机架(1)的所述顶座(1-3)中部，输出轴与所述主动齿轮(4-2)连接，所述主动齿轮(4-2)与所述圆弧齿条(4-3)啮合，所述圆弧齿条(4-3)安装在所述弧形滑轨(4-4)上，所述弧形滑轨(4-4)安装在所述机架(1)的所述顶座(1-3)上，所述安装板(4-5)固定在所述圆弧齿条(4-3)两端。

5.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于：所述调节机构(5)包括第四水密调节电机(5-1)、调节丝杠机构(5-2)、导杆(5-3)、观测座(5-4)及支撑轮(5-5)；所述调节丝杠机构(5-2)包括调节丝杠(5-6)、活动调节螺母(5-7)和两端的调节丝杠座(5-8)，所述活动调节螺母(5-7)安装在所述机架旋转机构(4)的所述圆弧齿条(4-3)两端的所述安装板(4-5)上，所述第四水密调节电机(5-1)与所述丝杠机构(5-2)连接，所述导杆安装在所述调节丝杠(5-6)两边且与之平行，所述观测座(5-4)安装在内侧的调节丝杠座(5-8)上，所述支撑轮(5-5)安装在所述观测座(5-4)上下两端。

6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于：所述观测机构(6)包括透明水密仓(6-1)、可调安装架(6-2)、摄像机(6-3)以及补光灯(6-4)；所述透明水密仓(6-1)包含仓体(6-6)及两端密封盖(6-7)，所述可调安装架(6-2)安装在所述密封端盖(6-7)上，所述摄像机(6-3)以及补光灯(6-4)安装在所述可调安装架(6-2)上。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于：所述机器人还包括推进器(7)以及浮力桶(8)，推进器(7)安装在所述机架(1)的所述推进器安装座(1-5)上，浮力桶(8)安装在所述机架(1)与所述旋转机构(4)之间。

8.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于：所述支撑轮(5-5)具有弹性补偿功能。

9.根据权利要求7所述的适用于桥梁桩基水下及水上部分检测的机器人的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

S10、将机器人完成衡重及自检后与电脑或遥控设备连接，电脑或遥控设备用于控制机器人执行预设的各项动作；

S20、利用吊车将机器人吊入桥梁桩基附近水中，启动推进器将机器人推送到桩基近点，调整姿态及进入角度后，将机器人开口端对准桩基缓慢贴近；

S30、控制两层抱紧机构(2)工作，使用上下两组夹紧块(2-1)抱紧桩基，将机器人抱紧固定在待检测桩基上；

S40、控制调节机构(5)工作，控制观测机构(6)靠近待检测桩基，结合水域情况及摄像机焦距，选择最适合的位置保持；

S50、控制旋转机构(4)工作，利用第三水密旋转电机(4-1)带动主动齿轮(4-2)将圆弧齿条(4-3)匀速旋出，旋转90度后第三水密旋转电机(4-1)反转，圆弧齿条(4-3)回到初始位置后继续旋转90度，到达位置后回到初始位置，中途摄像机(6-3)采集的影像传输到岸上显示设备，经处理拼接后输出实时图像；

S60、控制行走机构(3)工作，当上层抱紧机构抱紧且下层抱紧机构松开桩基时，第二水密行走电机(3-6)反转；当上层抱紧机构松开且下层抱紧机构抱紧桩基时，第二水密行走电机(3-6)正转，行走螺母(3-3)带动上层抱紧机构下移，如此往复运动，实现机器人整体沿桩基向下移动，到达位置后下层抱紧机构(2)抱紧桩基，进入步骤S50；

S70、机器人触底后，当上层抱紧机构抱紧且下层抱紧机构松开桩基时，第二水密行走电机(3-6)正转；当上层抱紧机构松开且下层抱紧机构抱紧桩基时，第二水密行走电机(3-6)反转，行走螺母(3-3)带动上层抱紧机构上移，如此往复运动，实现机器人整体沿桩基向上行走，到达位置后停止，控制上层抱紧机构抱紧桩基；

S80、控制下层抱紧机构松开，第二水密行走电机(3-6)带动行走丝杠(3-1)运动，将机器人整体上移，若仍需观测，则进入动作S50，反之进入步骤S90；

S90、观测完毕后控制抱紧机构同时松开桩基，调节推进器(7)将机器人移动到下一个待测桩基或打捞上岸。

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