CN116084278B - 一体式模块化桥梁检测作业机器人平台及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁检测及维护技术领域，具体公开了一体式模块化桥梁检测作业机器人平台及检测方法，所述平台由移动平台和搭载平台组成，所述移动平台由非二类汽车底盘改装而成，所述搭载平台设于移动平台上，所述平台内还设有多个自主运行平台，多个所述自主运行平台包括无人机检测平台、吊索检测平台、机械臂检测平台、桥面检测平台和无人驾驶平台。本发明通过多功能一体式模块化桥梁检测作业机器人平台，实现桥梁的全方位检测，并且该平台搭载自动驾驶系统和自动检测系统，模块化的设计使得该平台可以搭载多种桥梁检测设备，实现桥梁的全面检测。

Description

一体式模块化桥梁检测作业机器人平台及检测方法

技术领域

本发明涉及桥梁检测及维护技术领域，具体公开了一种一体式模块化桥梁检测作业机器人平台及检测方法。

背景技术

桥梁裂缝的问题是诸多引发桥梁安全事故中，最引人关注的安全问题之一，每年因为裂缝等桥梁病害带来的交通安全隐患和威胁，给交通运营部门带来了极大的压力，而且因为桥梁裂缝的出现，可能会使货车随着桥梁倒塌出现潜在坠落风险，进而威胁到交通运输过程人、货、载运工具等多方面安全。

工程实践和理论分析表明几乎所有的混凝土构件均是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见(＜0.05mm)，一般对结构的正常使用无大的危害，可允许其存在；但有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断产生和扩展新的裂缝，形成贯穿缝、深缝，0.20～0.30mm以上的裂缝会直接破坏结构整体性，引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀，在桥梁内部形成力学间断面，使桥梁承载能力大大降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害桥梁结构的正常使用。

目前国内外主要检测方法是人工检测，并且检测的方式多种多样，但是桥梁检测还包括了桥梁缆索检测、桥面检测、桥墩检测和桥底面检测，但是现阶段针对这些检测项目都是分开单独检测，使得桥梁检测耗时耗力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一体式模块化桥梁检测作业机器人平台及检测方法，以解决上述的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一体式模块化桥梁检测作业机器人平台，所述平台由移动平台和搭载平台组成，所述搭载平台设于移动平台上，所述搭载平台内还设有多个自主运行平台，多个所述自主运行平台包括无人机检测平台、吊索检测平台、机械臂检测平台、桥面检测平台。

优选地，所述多个自主运行平台还包括无人驾驶平台。

优选地，所述无人驾驶平台设于移动平台内，其包括场景识别模块、云地图预载模块、热感识别模块和自主避障模块。

优选地，所述无人机检测平台包括无人机充电箱，所述无人机充电箱的上盖设有升降气缸，并且上盖与箱体之间设有合页，所述箱体的底部设有无线充电平台，所述无线充电平台下还设有电磁铁结构，所述箱体的两侧设有无人机固定结构。

优选地，所述无人机充电箱箱体内还设有远程控制端，并且在箱体内设有中控板，中控板上设有移动式降落对接模块。

优选地，所述吊索检测平台包括伸缩臂、吊索升降结构和水下检测装备，所述伸缩臂设于移动平台的侧面，所述吊索升降结构设于伸缩臂的臂端，所述水下检测设备与吊索升降结构通过钢索连接。

优选地，所述桥面检测平台包括数据记录模块和检测摄像头，所述检测摄像头设于移动平台的前端下侧，所述数据记录模块设于移动平台内，所述数据记录模块内还设有远程数据接收器，所述远程数据接收器连接裂缝分析模块。

优选地，所述机械臂检测平台包括机械臂连接端、横向伸缩臂、纵向折叠臂和桥底检测终端，所述机械臂连接端设于移动平台上，横向伸缩臂包括第一端和第二端，其中横向伸缩臂的第一端连接至机械臂连接端，所述横向伸缩臂的第二端与所述纵向折叠臂的上侧相连接，所述纵向折叠臂的下侧连接有伸缩折叠机械臂，所述桥底检测终端设于伸缩折叠机械臂上。

本发明还提供了一种桥梁检测方法，其使用上述桥梁检测作业机器人平台进行检测，其包括以下步骤：

步骤一,通过远程控制端，输入指令，启动所述桥梁检测作业机器人平台，通过所述云地图预载模块下载检测桥梁的地图，并开启所述热感识别模块和自主避障模块，使得移动平台开始运行；

步骤二,在移动平台运行的同时，桥面检测平台的检测摄像头处于打开状态，在移动平台行驶时，所述摄像头实时采集桥面信息，并通过裂缝分析模块，将预先输入的桥面缺陷与预先录入的信息比对，并记录缺陷位置；

步骤三,在桥面检测平台进行检测的同时，无人机检测平台、吊索检测平台和机械臂检测平台同时运行，对桥墩、桥底面进行检测，实现作业平台的全方位检测。

本方案的工作原理及有益效果在于：

本发明通过多功能搭载平台，实现桥梁的全方位检测，并且该平台搭载自动驾驶系统和自动检测系统，模块化的设计使得该平台可以搭载多种桥梁检测设备，实现桥梁的全面检测，其中包括无人机检测平台、吊索检测平台、机械臂检测平台和桥面检测平台。

无人机平台只要是通过电脑端远程控制无人机，针对墩柱、索塔等进行检测，并且针对无人机设置了移动点起飞和降落，保证无人机能顺利收回；

并且还设置了缆索检测平台，用于检测钢索桥的钢索，增加该检测平台的实用性和全方位性。

附图说明

图1为本发明一体式模块化桥梁检测作业机器人平台实施例的立体结构总览图；

图2为本发明一体式模块化桥梁检测作业机器人平台实施例中无人机检测平台的部分结构示意图；

图3为本发明一体式模块化桥梁检测作业机器人平台实施例中无人机检测平台的部分结构示意图。

附图中标记如下：移动平台1、搭载平台2、无人机检测平台201、充电箱2011、气缸2012、活动扣2013、滑块2014、吊索检测平台202、机械臂检测平台203、桥面检测平台204、无人驾驶平台205。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例

如图1所示,一体式模块化桥梁检测作业机器人平台，由移动平台1和搭载平台组成，多种数字化集群，多种不同种类的桥梁检测设备于一体的检测平台，并且平台可以实现全程自动化处理检测，并且在平台上也设有人工操作台，可以实现手动操作，并且每个集成群的检测都可以分别进行单独操作，检测平台本身是由非二类汽车底盘改装而成，再在底盘上根据检测添加检测的搭载平台2，搭载平台2由无人机检测平台201、吊索检测平台202、机械臂检测平台203、桥面检测平台204和无人驾驶平台205构成，其中无人驾驶平台主要是针对移动平台本身，通过云地图和场景实时识别以及热感识别模块实现移动平台的自动驾驶，无人驾驶平台实现了平台的无人操作性。

在作业平台内设有控制端和远程数据传输端，控制端分别连接各个检测平台的分流控制端，通过远程计算机的指令，发送到作业平台的控制端上，再由平台控制端传输至各个分平台的控制端，进而实现桥梁检测。

如图2所述，无人机检测平台位于移动平台的上顶面，无人机检测平台是由多个无人机充电箱构成，充电箱的上盖两边设有升降气缸，通过气缸可以实现充电箱上盖的开启和关闭：关闭时，主要是为了保护位于箱内的无人机，起到防雨防尘等作用；打开时，无人机可直接从箱内起飞，并且再箱内还设有无线充电平台，在无人机降落在箱内时，自动开启充电功能，并且在无线充电台下设有电磁体结构，使得飞机在降落时能够通过电磁铁使得飞机下降落后能够自动摆正充电姿态，不需要人为的充电；

充电箱内设有中控板，中控板上设有移动式降落对接模块，实现移动平台在移动的过程中无人机也能够实现精准降落；

充电箱2011的上盖与两侧边中间设有气缸2012，其中如图3所示，气缸2012的上下两侧设有活动扣2013，上盖设有滑槽，气缸的气杆的活动扣连接滑块2014，滑块与滑槽活动连接，这样设置使得气缸可以将充电箱的上盖推起，使得无人机顺利起飞。

该平台还设有吊索检测平台，吊索检测平台用于水下桥墩的检测，吊索检测平台设于移动平台的侧面，由伸缩臂、吊索升降结构和水下检测装备组成，其中伸缩臂连接于吊索平台右侧，吊索升降结构设于伸缩臂的右端，其中吊索升降结构与水下检测设备是通过钢索连接，通过吊索升降结构实现水下检测设备的收放，伸缩臂的作用是将水下检测设备延伸至桥两边的栏杆外，吊索检测平台的设置使得本检测平台能够检测位于水下的桥墩，实现桥梁的全面检测。

该平台还配置了桥面检测平台，桥面检测平台是设于移动平台的前端、后端的底盘位置，其中包括了数据记录模块、处理模块和检测摄像头，检测摄像头设有六个，其中，三个为一组，单组摄像头分别设于移动平台的正前方和两个斜侧，另外的一组摄像头设于移动平台后端，两组摄像头在移动平台移动时对桥面的所处区域进行扫描并通过处理模块分析，处理模块为对比模块，处理模块预先输入桥面裂缝等对比图，通过摄像头的图片在处理模块中与上述对比图形进行对比，分析出桥面的部分缺陷，并通过数据记录模块记录数据，两组摄像头的设置是实现两组对比，减小误差或摄像头死角，实现桥面完全检测。

机械臂检测平台主要是为了检测桥底面的裂缝以及钢筋外露等问题，通过机械臂连接端、横向伸缩臂、纵向折叠臂和桥底检测终端，使得机械臂实现桥杆的跨越进而检测桥底面的检测，其中机械臂连接端设于移动平台的上顶面，横向伸缩臂与机械臂连接端连接，纵向折叠臂的上侧与横向伸缩臂的右侧连接，并且连接处设有舵机，实现纵向折叠臂的翻转，纵向折叠臂的末端还连接有伸缩折叠机械臂，伸缩折叠机械臂主要是作用于桥底面，其中伸缩折叠机械臂上连接桥底检测终端，通过机械臂的移动，使得桥底检测终端能够检测桥底面。

实施例的优点在于：

本实施例通过作业平台的多个检测平台，该平台搭载自动驾驶系统和自动检测系统，该平台可以搭载多种桥梁检测平台，实现桥梁的全面检测，其中包括无人机检测平台、吊索检测平台、机械臂检测平台和桥面检测平台，无人机平台只要是通过电脑端远程控制无人机，针对墩柱、索塔等进行检测，并且针对无人机设置了移动点起飞和降落，保证无人机能顺利收回，并且还设置了缆索检测平台，用于检测钢索桥的钢索，增加该检测平台的实用性和全方位性。

上述的一体式模块化桥梁检测作业机器人平台的使用方法，包括以下步骤：

S1,通过远程控制端，输入指令，启动作业平台，此时通过云地图下载检测桥梁的地图，并开启热感识别模块和自主避障模块，使得移动平台开始运行；

S2,在移动平台运行的同时，桥面检测平台的前后摄像头均处于打开状态，在移动平台行驶时，六个摄像头实时采集桥面信息，并通过对比模块，快速将预先输入的桥面缺陷与录入信息比对，并记录缺陷位置；

S3,与此同时，无人机检测平台、吊索检测平台、机械臂检测平台同时运行，对桥墩、桥底面进行检测，实现作业平台的全方位检测。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。

Claims (6)

1.一体式模块化桥梁检测作业机器人平台，其特征在于：所述机器人平台由移动平台和搭载平台组成，所述搭载平台设于移动平台上，所述搭载平台内还设有多个自主运行平台，多个所述自主运行平台包括无人机检测平台、吊索检测平台、机械臂检测平台和/或桥面检测平台；所述多个自主运行平台还包括无人驾驶平台；所述无人驾驶平台设于移动平台内，其包括场景识别模块、云地图预载模块、热感识别模块和自主避障模块；所述桥面检测平台包括数据记录模块、裂缝分析模块和检测摄像头，所述检测摄像头设于移动平台的前端下侧，所述数据记录模块设于移动平台内，所述数据记录模块内还设有远程数据接收器，所述远程数据接收器连接所述裂缝分析模块；

检测摄像头设有六个，其中，三个为一组，单组摄像头分别设于移动平台的正前方和两个斜侧，另外的一组摄像头设于移动平台后端，两组摄像头在移动平台移动时对桥面的所处区域进行扫描并通过处理模块分析，处理模块为对比模块，处理模块预先输入桥面裂缝对比图，通过摄像头的图片在处理模块中与上述对比图形进行对比，分析出桥面的部分缺陷，并通过数据记录模块记录数据，两组摄像头的设置是实现两组对比，减小误差或摄像头死角。

2.根据权利要求1所述的一体式模块化桥梁检测作业机器人平台，其特征在于：所述无人机检测平台包括无人机充电箱，所述无人机充电箱保护上盖和箱体，所述上盖设有升降气缸，并且上盖与箱体之间设有合页，所述箱体的底部设有无线充电平台，所述无线充电平台下还设有电磁铁结构，所述箱体的两侧设有无人机固定结构。

3.根据权利要求2所述的一体式模块化桥梁检测作业机器人平台，其特征在于：所述无人机充电箱箱体内还设有远程控制端，并且在箱体内设有中控板，中控板上设有移动式降落对接模块。

4.根据权利要求1所述的一体式模块化桥梁检测作业机器人平台，其特征在于：所述吊索检测平台包括伸缩臂、吊索升降结构和水下检测装备，所述伸缩臂设于移动平台的侧面，所述吊索升降结构设于伸缩臂的臂端，所述水下检测装备与吊索升降结构通过钢索连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一体式模块化桥梁检测作业机器人平台，其特征在于：所述机械臂检测平台包括机械臂连接端、横向伸缩臂、纵向折叠臂和桥底检测终端，所述机械臂连接端设于移动平台上，横向伸缩臂包括第一端和第二端，其中横向伸缩臂的第一端连接至机械臂连接端，所述横向伸缩臂的第二端与所述纵向折叠臂的上侧相连接，所述纵向折叠臂的下侧连接有伸缩折叠机械臂，所述桥底检测终端设于伸缩折叠机械臂上。

6.一种桥梁检测方法，其使用上述权利要求5所述的桥梁检测作业机器人平台进行检测，其包括以下步骤：

步骤一,通过远程控制端输入指令，启动所述桥梁检测作业机器人平台，通过所述云地图预载模块下载检测桥梁的地图，并开启所述热感识别模块和自主避障模块，使得移动平台开始运行；

步骤二,在移动平台运行的同时，桥面检测平台的检测摄像头处于打开状态，在移动平台行驶时，所述摄像头实时采集桥面信息，并通过裂缝分析模块，将预先输入的桥面缺陷与预先录入的信息比对，并记录缺陷位置；

步骤三,在桥面检测平台进行检测的同时，无人机检测平台、吊索检测平台和机械臂检测平台同时运行，对桥墩、桥底面进行检测，实现作业平台的全方位检测。

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