CN116041089B - 一种混凝土养护智能机器人及养护方法 - Google Patents
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Abstract
一种混凝土养护智能机器人，属于混凝土养护技术领域，包括行走机构、设于行走机构上的水箱、设于水箱顶端的控制机构、第一视觉传感器、采样检测机构、喷淋机构，所述的水箱顶端沿纵向固定设有支撑杆，所述的支撑杆的顶端设有第一伺服电机，所述的第一伺服电机的输出轴沿纵向设置，并固定连接有第一视觉传感器，所述的水箱前端设有采样检测机构，水箱的后端连接有喷淋机构，所述的控制机构配置为对行走机构、采样检测机构、喷淋机构、第一伺服电机进行控制，并通过导线与第一视觉传感器信号连接。本发明可针对特定区域的混凝土表面进行智能化养护，使用灵活性高，操作简便，成本低。
Description
技术领域
本发明属于混凝土养护技术领域，具体涉及一种混凝土养护智能机器人及养护方法。
背景技术
混凝土浇筑后，如果养护不及时将出现开裂纹甚至有贯通性裂缝，会影响结构安全。尤其是在工期紧张地情况下，混凝土养护期间需要大量人工，但存在人工监管不足，施工效率低等特点。在施工环境复杂的情况下(如：需要养护的地下室、高处、刚拆模及材料未及时清理等的区域)，很多空间的养护还是采用传统人工喷淋养护方式，存在严重的安全隐患。无法完全保证监测和养护人员的安全。
现有技术中公开了一些智能养护装置，这些装置大多是以大系统的方式工作，比如申请号为CN201610760952.2的发明专利：一种混凝土外墙智能养护系统，这类技术虽然能够实现智能养护的目的，但结构复杂，使用不便，系统的成本高，不能根据施工现场的情况灵活使用。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明公开了一种混凝土养护智能机器人及养护方法，目的是解决人工养护耗费大量人力、劳动强度高、养护质量不稳定、在一些特定场合存在安全隐患的问题，同时，进一步解决现有的智能养护系统结构复杂、使用不便、成本高，不能根据施工现场灵活使用的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种混凝土养护智能机器人，包括行走机构、设于行走机构上的水箱、设于水箱顶端的控制机构、第一视觉传感器、采样检测机构、喷淋机构，所述的水箱顶端沿纵向固定设有支撑杆，所述的支撑杆的顶端设有第一伺服电机，所述的第一伺服电机的输出轴沿纵向设置，并固定连接有第一视觉传感器，所述的水箱前端设有采样检测机构，水箱的后端连接有喷淋机构，所述的控制机构配置为对行走机构、采样检测机构、喷淋机构、第一伺服电机进行控制，并通过导线与第一视觉传感器信号连接。
优选的，所述的行走机构包括底座、设于底座下方的4个行走轮，每个行走轮均配置有第二伺服电机，所述的第二伺服电机与底座下表面固定连接，第二伺服电机的输出轴与行走轮的轮轴固定连接，所述的控制机构配置为对各个第二伺服电机进行控制，从而实现机器人的前进、后退以及转向操作。
优选的，所述的水箱底端与底座上表面固定连接，所述的控制机构包括控制盒，所述的控制盒内设有相互电连的控制器和蓄电池，所述的水箱顶部还设有无线信号收发模块，所述的无线信号收发模块与控制器信号连接，所述的控制器通过无线信号收发模块与操作人员的手机端信号连接。
优选的，所述的采样检测机构包括L形杆，所述的L形杆的水平段端部与固定设于水箱前端中部的第一转动座转动连接，所述的第一转动座下方或上方的水箱前端固定连接有第三伺服电机，所述的第三伺服电机的输出轴与转动座的转轴端部固定连接，并通过转轴带动L形杆沿弧形轨迹移动，所述的L形杆的竖直段端部固定设有电动推杆，所述的电动推杆的伸缩端沿纵向延伸并固定设有湿度传感器，所述的第三伺服电机、电动推杆分别通过导线与控制器电连接，所述的控制器通过导线与湿度传感器信号连接。
优选的，所述的支撑杆的外壁上还固定套设有正多棱柱形的安装座，在安装座的每个侧面均安装有第二视觉传感器，所述的第二视觉传感器通过导线与控制器信号连接。
优选的，所述的正多棱柱为正四棱柱结构，所述的控制器接收第二视觉传感器的视觉信号，并通过预设软件分析所拍摄的混凝土表面的光照时间是否符合标准。
优选的，所述的水箱后端设有凹槽，所述的凹槽内设有与水箱内连通的可伸缩软管，所述的喷淋机构包括L形硬质输水管，所述的输水管的水平段前端通过预设于水箱后端的第二转动座与水箱转动连接，所述的输水管的竖直段底端设有流量泵，所述的流量泵的输出端连接有喷头，所述的第二转动座上方或下方所在的水箱后端固定连接有第四伺服电机，所述的第四伺服电机的输出轴与转动座的转动轴端部固定连接，通过第四伺服电机带动输水管沿弧形移动进行喷淋养护，所述的第四伺服电机、流量泵分别通过导线与控制器电连接，所述的输水管的前端与可伸缩软管后端连接。
优选的，所述的水箱的4个侧面均设有红外传感器，所述的红外传感器通过导线与控制器信号连接。
一种混凝土养护智能机器人的养护方法，包括如下步骤：
(1)操作人员将需要养护的混凝土表面的地形图发送给控制器，地形图中包括了行走路径，养护区域的范围，在养护区域内的主要障碍物的位置；
(2)操作人员将混凝土养护智能机器人放置在养护区域，混凝土养护智能机器人依据第一视觉传感器结合地形图的信息识别养护区域的环境，并沿着预先设定好的行走路径进行巡检养护。
优选的，所述的步骤(2)中，巡检养护包括针对光照时间的监测及混凝土表面的抽样检测，其中，针对光照时间的监测方法为：通过各个第二视觉传感器拍摄混凝土表面的光照信息，控制器依据预设软件计算各区域内混凝土表面的光照时间，若光照时间超过设定标准，则人工介入进行覆盖处理；抽样检测的方法为：混凝土养护智能机器人沿规划好的路径行进，每行进一定距离即通过第三伺服电机带动L形杆沿弧形轨迹移动，并在弧形轨迹中选取若干点位作为取样点，在取样点通过电动推杆将湿度传感器与混凝土表面贴合，控制器记录每个点位对应位置信息和湿度信息，其中，位置信息包括混凝土养护智能机器人在规划好的路径上的位置、L形杆转动的角度，控制器记录好湿度信息后，若湿度不达标，则当混凝土养护智能机器人继续向前移动且喷头与不达标的检测点位相对时，启动第四伺服电机，第四伺服电机通过对转动角度的控制准确将喷头移动至该检测点位处，对该点位及附近位置进行喷淋。
本发明一种混凝土养护智能机器人及养护方法的有益效果为：
本发明可针对特定区域的混凝土表面进行智能化养护，智能化养护以机器人巡检的方式进行，巡检过程中，通过取样检测获知混凝土表面的湿度信息，并根据湿度信息控制喷淋机构进行养护，同时还通过第二视觉传感器采集光照信息，并根据光照信息控制混凝土表面的光照量，以上过程通过机器人自主完成，可大幅度节约人工，提高养护效率，保证养护效果，并且本发明适用于较为复杂的工作环境，使用灵活性高，操作简便，成本低。
附图说明
图1、本发明的侧面结构示意图；
图2、本发明A-A向的剖视结构示意图；
1、水箱；2、底座；3、行走轮；4、控制盒；5、支撑杆；6、安装座；7、第二视觉传感器；8、第一伺服电机；9、第一视觉传感器；10、无线信号收发模块；11、进水口；12、红外传感器；13、L形杆；14、第一转动座；15、第三伺服电机；16、电动推杆；17、湿度传感器；18、输水管；19、流量泵；20、喷头；21、凹槽；22、可伸缩软管；23、第四伺服电机；24、第二转动座。
具体实施方式
以下所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1：
一种混凝土养护智能机器人，如图1、2所示，包括行走机构、设于行走机构上的水箱1、设于水箱顶端的控制机构、第一视觉传感器9、采样检测机构、喷淋机构，所述的水箱1顶端沿纵向固定设有支撑杆5，所述的支撑杆5的顶端设有第一伺服电机8，所述的第一伺服电机8的输出轴沿纵向设置，并固定连接有第一视觉传感器9，所述的水箱1前端设有采样检测机构，水箱1的后端连接有喷淋机构，所述的控制机构配置为对行走机构、采样检测机构、喷淋机构、第一伺服电机8进行控制，并通过导线与第一视觉传感器9信号连接。
如图1、2所示，所述的行走机构包括底座2、设于底座2下方的4个行走轮3，每个行走轮3均配置有第二伺服电机(图中未画出)，所述的第二伺服电机与底座2下表面固定连接，第二伺服电机的输出轴与行走轮3的轮轴固定连接，所述的控制机构配置为对各个第二伺服电机进行控制，从而实现机器人的前进、后退以及转向操作。
如图1、2所示，所述的水箱1底端与底座2上表面固定连接，所述的控制机构包括控制盒4，所述的控制盒4内设有相互电连的控制器(图中未画出)和蓄电池(图中未画出)，所述的水箱1顶部还设有无线信号收发模块10，所述的无线信号收发模块10与控制器信号连接，所述的控制器通过无线信号收发模块10与操作人员的手机端信号连接。
如图1、2所示，所述的采样检测机构包括L形杆13，所述的L形杆13的水平段端部与固定设于水箱前端中部的第一转动座14转动连接，所述的第一转动座14下方或上方的水箱1前端固定连接有第三伺服电机15，所述的第三伺服电机15的输出轴与转动座14的转轴端部固定连接，并通过转轴带动L形杆13沿弧形轨迹移动，所述的L形杆13的竖直段端部固定设有电动推杆16，所述的电动推杆16的伸缩端沿纵向延伸并固定设有湿度传感器17，所述的第三伺服电机15、电动推杆16分别通过导线与控制器电连接，所述的控制器通过导线与湿度传感器17信号连接。
如图1、2所示，所述的支撑杆5的外壁上还固定套设有正多棱柱形的安装座6，在安装座6的每个侧面均安装有第二视觉传感器7，所述的第二视觉传感器7通过导线与控制器信号连接。
如图1、2所示，所述的正多棱柱为正四棱柱结构，所述的控制器接收第二视觉传感器7的视觉信号，并通过预设软件分析所拍摄的混凝土表面的光照时间是否符合标准。
如图1、2所示，所述的水箱1后端设有凹槽21，所述的凹槽21内设有与水箱内连通的可伸缩软管22，所述的喷淋机构包括L形硬质输水管18，所述的输水管18的水平段前端通过预设于水箱后端的第二转动座24与水箱1转动连接，所述的输水管18的竖直段底端设有流量泵19，所述的流量泵19的输出端连接有喷头20，所述的第二转动座24上方或下方所在的水箱后端固定连接有第四伺服电机23，所述的第四伺服电机23的输出轴与转动座的转动轴端部固定连接，通过第四伺服电机23带动输水管18沿弧形轨迹移动进行喷淋养护，所述的第四伺服电机23、流量泵19分别通过导线与控制器电连接，所述的输水管的前端与可伸缩软管后端连接。
如图1所示，所述的水箱的4个侧面均设有红外传感器12，所述的红外传感器通过导线与控制器信号连接，目的是为了防碰撞。
本实施例的具体原理详见实施例2、3所述。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例进一步公开了：
一种混凝土养护智能机器人的养护方法，包括如下步骤：
(1)操作人员将需要养护的混凝土表面的地形图发送给控制器，地形图中包括了行走路径，养护区域的范围，在养护区域内的主要障碍物的位置；
(2)操作人员将混凝土养护智能机器人放置在养护区域，混凝土养护智能机器人依据第一视觉传感器结合地形图的信息识别养护区域的环境，并沿着预先设定好的行走路径进行巡检养护。
实施例3：
在实施例2的基础上，本实施例进一步公开了：
优选的，所述的步骤(2)中，巡检养护包括针对光照时间的监测及混凝土表面的抽样检测，其中，针对光照时间的监测方法为：通过各个第二视觉传感器拍摄混凝土表面的光照信息，控制器依据预设软件计算各区域内混凝土表面的光照时间，若光照时间超过设定标准，则人工介入进行覆盖处理；抽样检测的方法为：混凝土养护智能机器人沿规划好的路径行进，每行进一定距离即通过第三伺服电机带动L形杆沿弧形轨迹移动，并在弧形轨迹中选取若干点位作为取样点，在取样点通过电动推杆将湿度传感器与混凝土表面贴合，控制器记录每个点位对应位置信息和湿度信息，其中，位置信息包括混凝土养护智能机器人在规划好的路径上的位置、L形杆转动的角度，控制器记录好湿度信息后，若湿度不达标，则当混凝土养护智能机器人继续向前移动且喷头与不达标的检测点位相对时，启动第四伺服电机，第四伺服电机通过对转动角度的控制准确将喷头移动至该检测点位处，对该点位及附近位置进行喷淋。
Claims (6)
1.一种混凝土养护智能机器人，其特征为：包括行走机构、设于行走机构上的水箱、设于水箱顶端的控制机构、第一视觉传感器、采样检测机构、喷淋机构，所述的水箱顶端沿纵向固定设有支撑杆，所述的支撑杆的顶端设有第一伺服电机，所述的第一伺服电机的输出轴沿纵向设置，并固定连接有第一视觉传感器，所述的水箱前端设有采样检测机构，水箱的后端连接有喷淋机构，所述的控制机构配置为对行走机构、采样检测机构、喷淋机构、第一伺服电机进行控制，并通过导线与第一视觉传感器信号连接；
所述的行走机构包括底座、设于底座下方的4个行走轮，每个行走轮均配置有第二伺服电机，所述的第二伺服电机与底座下表面固定连接，第二伺服电机的输出轴与行走轮的轮轴固定连接，所述的控制机构配置为对各个第二伺服电机进行控制，从而实现机器人的前进、后退以及转向操作；
所述的水箱底端与底座上表面固定连接，所述的控制机构包括控制盒，所述的控制盒内设有相互电连的控制器和蓄电池，所述的水箱顶部还设有无线信号收发模块，所述的无线信号收发模块与控制器信号连接，所述的控制器通过无线信号收发模块与操作人员的手机端信号连接；
所述的支撑杆的外壁上还固定套设有正多棱柱形的安装座，在安装座的每个侧面均安装有第二视觉传感器，所述的第二视觉传感器通过导线与控制器信号连接。
2.如权利要求1所述的一种混凝土养护智能机器人，其特征为：所述的采样检测机构包括L形杆，所述的L形杆的水平段端部与固定设于水箱前端中部的第一转动座转动连接，所述的第一转动座下方或上方的水箱前端固定连接有第三伺服电机，所述的第三伺服电机的输出轴与转动座的转轴端部固定连接，并通过转轴带动L形杆沿弧形轨迹移动，所述的L形杆的竖直段端部固定设有电动推杆，所述的电动推杆的伸缩端沿纵向延伸并固定设有湿度传感器，所述的第三伺服电机、电动推杆分别通过导线与控制器电连接，所述的控制器通过导线与湿度传感器信号连接。
3.如权利要求2所述的一种混凝土养护智能机器人，其特征为：所述的正多棱柱为正四棱柱结构，所述的控制器接收第二视觉传感器的视觉信号，并通过预设软件分析所拍摄的混凝土表面的光照时间是否符合标准。
4.如权利要求3所述的一种混凝土养护智能机器人，其特征为：所述的水箱后端设有凹槽，所述的凹槽内设有与水箱内连通的可伸缩软管，所述的喷淋机构包括L形硬质输水管，所述的输水管的水平段前端通过预设于水箱后端的第二转动座与水箱转动连接，所述的输水管的竖直段底端设有流量泵，所述的流量泵的输出端连接有喷头，所述的第二转动座上方或下方所在的水箱后端固定连接有第四伺服电机，所述的第四伺服电机的输出轴与转动座的转动轴端部固定连接，通过第四伺服电机带动输水管沿弧形移动进行喷淋养护，所述的第四伺服电机、流量泵分别通过导线与控制器电连接，所述的输水管的前端与可伸缩软管后端连接。
5.如权利要求4所述的一种混凝土养护智能机器人，其特征为：所述的水箱的4个侧面均设有红外传感器，所述的红外传感器通过导线与控制器信号连接。
6.如权利要求5所述的一种混凝土养护智能机器人的养护方法，包括如下步骤：
（1）操作人员将需要养护的混凝土表面的地形图发送给控制器，地形图中包括了行走路径，养护区域的范围，在养护区域内的主要障碍物的位置；
（2）操作人员将混凝土养护智能机器人放置在养护区域，混凝土养护智能机器人依据第一视觉传感器结合地形图的信息识别养护区域的环境，并沿着预先设定好的行走路径进行巡检养护；
所述的步骤（2）中，巡检养护包括针对光照时间的监测及混凝土表面的抽样检测，其中，针对光照时间的监测方法为：通过各个第二视觉传感器拍摄混凝土表面的光照信息，控制器依据预设软件计算各区域内混凝土表面的光照时间，若光照时间超过设定标准，则人工介入进行覆盖处理；抽样检测的方法为：混凝土养护智能机器人沿规划好的路径行进，每行进一定距离即通过第三伺服电机带动L形杆沿弧形轨迹移动，并在弧形轨迹中选取若干点位作为取样点，在取样点通过电动推杆将湿度传感器与混凝土表面贴合，控制器记录每个点位对应位置信息和湿度信息，其中，位置信息包括混凝土养护智能机器人在规划好的路径上的位置、L形杆转动的角度，控制器记录好湿度信息后，若湿度不达标，则当混凝土养护智能机器人继续向前移动且喷头与不达标的检测点位相对时，启动第四伺服电机，第四伺服电机通过对转动角度的控制准确将喷头移动至该检测点位处，对该点位及附近位置进行喷淋。
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