CN205554590U - 一种用于桥梁检测的多旋翼无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于桥梁检测的多旋翼无人飞行器，用于提高对桥梁检测时无人飞行器的操控性。该飞行器包括：万向轮、相机、机架、电池仓和脚架，其中，所述万向轮又包括支架和滚轮，所述支架的一端安装在机架上部，支架的另一端为滚轮，所述滚轮在竖直方向上的高度高于所述多旋翼无人飞行器的旋翼的高度，所述相机安装在机架上部，所述电池仓安装在机架下部，所述脚架安装在机架下部。本申请提供的多旋翼无人飞行器结构简单，使用成本低，检测精度高，应用灵活，便于推广使用。

Description

一种用于桥梁检测的多旋翼无人飞行器

技术领域

本申请涉及无人飞行器技术，特别涉及一种用于桥梁检测的多旋翼无人飞行器。

背景技术

桥梁检测主要是对桥梁的外观和结构性能进行检查，对结构性能的检查是通常是通过一系列的力学试验完成，而对其外观检测主要是检查桥梁主要构件是否出现裂缝、开裂破损、露筋锈蚀、支座脱空等病害。

对桥梁的外观检测时，多是利用相关仪器设备等对桥梁各个部位的外观形貌进行观察、记录，如以人工望远镜或桥梁检测车检查观察桥梁外貌等，在此过程中，维护人员需要悬挂在桥梁下方，或从高架平台上着手检测，难免忽略一些细节部位，耗时费力，效率较低。随着航拍技术、遥感技术的不断发展，无人飞行器的应用领域不断扩大，无人飞行器将打破传统桥梁检测手段自身的局限性，在桥梁检测领域将得到迅速的发展应用。

然而桥梁大都处于沿海，河流或者山谷中等复杂环境中，桥梁附近尤其是底部的风速较大，且风向不稳定，现有技术中利用无人飞行器进行桥梁检测时，由于风力的影响，需要对飞行器的上下、前后、左右几个方向进行不断调整，以保持飞行器的稳定性，这将引起飞行器的操控性较差。

实用新型内容

基于上述技术问题，本申请实施例提供一种用于桥梁检测的多旋翼无人飞行器，用于提高对桥梁检测时无人飞行器的操控性。

本申请实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于桥梁检测的多旋翼无人飞行器，包括：万向轮、相机、机架、电池仓和脚架，其中，所述万向轮又包括支架和滚轮，所述支架的一端安装在机架上部，支架的另一端为滚轮，所述滚轮在竖直方向上的高度高于所述多旋翼无人飞行器的旋翼的高度，所述相机安装在机架上部，所述电池仓安装在机架下部，所述脚架安装在机架下部。

优选地，进一步包括防撞块，所述防撞块安装在所述机架的侧面。

优选地，所述防撞块安装在所述机架的侧面具体包括，所述防撞块安装在机架支臂的端头。

优选地，所述防撞块具体为弹性件。

优选地，万向轮垂直朝上安装在机架的支臂上部。

优选地，沿飞行器机架支臂的方向，所述万向轮位于无人飞行器电机的外侧。

优选地，所述万向轮的数量为4个。

本实用新型的有益效果是：首先，通过在飞行器机架的上方安装万向轮，进行桥梁检测时可以使上述万向轮的滚轮贴着桥梁底面滑行，不需要对飞行器的上下姿态进行调控，变传统的飞行器三个方向的姿态控制为两个方向的姿态控制或一个方向的姿态控制，提高了飞行器在进行桥梁检测时的操控性；同时，通过上述万向轮的设置，防止误操作拉升飞行器使飞行器与桥梁发生碰撞进而发生坠机事故；最后，通过万向轮的设计，能够操控飞行器贴近桥梁底面飞行，从而能够更加清楚地记录到桥梁表面的细节内容，进而便于后续的图像处理分析，及时发现险情，可极大减轻桥梁维护人员的工作强度，提高桥梁检测维护效率。另外，本申请提供的多旋翼无人飞行器结构简单，使用成本低，检测精度高，应用灵活，便于推广使用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例提供的一种用于桥梁检测的多旋翼无人飞行器结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种用于桥梁检测的多旋翼无人飞行器结构俯视图；

图3是本申请实施例提供的一种用于桥梁检测的多旋翼无人飞行器结构右视图；

图4是本申请实施例提供的一种用于桥梁检测的多旋翼无人飞行器结构主视图；

图5是本申请实施例提供的一种用于桥梁检测的多旋翼无人飞行器中的万向轮示意图；

附图标记说明：1—万向轮；2—防撞块；3—相机；4—机架；5—电池仓，6—脚架。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

对桥梁的外观进行检测，主要是检测桥梁表面的是否有混凝土蜂窝麻面、露筋、剥落掉块及裂缝；钢结构高强螺栓是否缺失；其他影响结构安全的病害。通过对桥梁外观进行检查评定，来对桥梁进行检测。对于特殊结构桥梁(如斜拉桥、悬索桥、钢管混凝土拱桥等)或者大跨高墩桥梁来说，传统的检测工具基本无法派上用场，只能回归人工检测的原始形态。如对斜拉桥拉索的检测，人工爬上拉索向下进行检测作业，不仅效率低、难度大、危险系数高，而且检测精细度远远不够，而无人飞行器技术的应用，将在很大程度上解决了这一难题。目前性能较为优越的是四旋翼无人飞行器，与其他它飞行器对比，四旋翼无人飞行器的结构简单，通过4个电动马达的PID(比例积分微分)控制即可实现灵活机动的空中飞行性能，有着良好操纵性能，目前已经能够实现在较小的运动空间实现良好的起飞、盘旋、飞行与着陆等动作。

现有技术中利用无人飞行器进行桥梁检测时，由于风力的影响，需要对飞行器的上下、前后、左右几个方向进行不断调整，以保持飞行器的稳定性，这将引起飞行器的操控性较差。基于上述技术问题，本申请实施例提供的一种用于桥梁检测的多旋翼无人飞行器，结合图1至图4所示，主要包括万向轮1、相机3、机架4、电池仓5、脚架6，其中，万向轮安装在机架顶部，上述万向轮可以具体由支架和滚轮组成，滚轮可以围绕着支架做圆周方向的旋转。万向轮的形状可以如图5所示，其中的支架可以以垂直的方式安装在无人飞行器机架的上方，滚轮安装在万向轮支架的端头，且保证在竖直方向万向轮的滚轮的高度高于飞行器的旋翼的高度。

相机安装在机架上部，在一种实施方式中，相机还可以通过云台安装在机架的上部，通过云台的设计，相机不仅可以拍摄到无人飞行器正上方的视角范围内的图像，通过云台的旋转，进而还能够拍摄到飞行器侧面视角内的图像。

电池仓安装在机架的下方，由于电池在整个飞行器中占有一定的质量比重，通过将电池仓安装在机架的形心位置的下方，电池安装在电池仓中，进而使整个飞行器的质量分布更加均衡。脚架安装在机架下方，结合图1可以看出，脚架的数量为两个，通过设置上述脚架，以达到在飞行器起飞或者降落支撑整个飞行器的作用。

本申请实施例提供的多旋翼无人飞行器在用于桥梁检测时，首先利用飞行器的控制系统使飞行器起飞，当飞行到桥梁的预设位置时，缓慢调整飞行器的飞行姿态，使飞行器上方的万向轮的滚轮贴近桥梁的表面，等所有的滚轮全部与桥梁表面接触后，通过飞行器旋翼的驱动，进而能够使整个飞行器贴着桥梁底面前后滑动，此时控制飞行器沿桥梁的长度方向前进即可。安装在机架上的相机通过拍照或者是录像而将桥梁表面的图形保存在相机中，通过分析记录在相机内的照片或者是录制的视频，进而来检测桥梁底面构件是否出现裂缝、开裂破损、露筋锈蚀等现象，通过对桥梁外观进行检查评定，进而实现对桥梁进行检测。

本申请实施例采用的上述技术方案具有以下有益效果，首先，通过在飞行器机架的上方安装万向轮，进行桥梁检测时可以使上述万向轮的滚轮贴着桥梁底面滑行，不需要对飞行器的上下姿态进行调控，变传统的飞行器三个方向的姿态控制为两个方向的姿态控制或一个方向的姿态控制，提高了飞行器在进行桥梁检测时的操控性；同时，通过上述万向轮的设置，防止误操作拉升飞行器使飞行器与桥梁发生碰撞进而发生坠机事故；最后，通过万向轮的设计，能够操控飞行器贴近桥梁表面飞行，从而能够更加清楚地记录到桥梁表面的细节内容，进而便于后续的图像处理分析，及时发现险情，可极大减轻桥梁维护人员的工作强度，提高桥梁检测维护效率。

另外，本申请实施例提供的多旋翼无人飞行器①结构简单，使用成本低，通过飞行器的控制技术、飞行器上的相机影像技术等，所有设备只需电池供电，没有额外费用，使用成本远低于搭架检测和桥梁检测车。②检测精度高，飞行器可以搭载高分辨率摄像机对各种桥梁病害进行细致拍摄，能随时操控拍摄位置，可进行多次，反复检测。③使用灵活，适应范围广，只需计算机及飞行器控制装置就可以对大型桥梁进行检测，且不需要专用起降场地，有利于桥梁检测的日常化进行。

从图1还可以看出，在飞行器机架的侧面还安装有防撞块2，上述防撞块具体可以安装在机架的柱形的支臂的端头，在一种实施方式中，在四旋翼无人飞行器上，上述防撞块的数量为4个，即与飞行器机架支臂的数量相等。从材质方面而言，上述防撞块具体可以为弹性件，例如弹簧，高弹性环氧树脂，通过上述弹性件的设置，减少操作不当使飞行器机体与桥梁发生侧碰时所产生的撞击力，对整个飞行器的受力进行有效的缓冲，避免过大的加速度对无人机旋翼以及内部的各个机械或电子元件造成损伤。另外，上述弹性件设置在机架支臂的端头，位于整个飞行器的最外侧，意外碰撞时最先与障碍物接触，防止飞行器旋翼等一些关键部件发生碰撞受损。

对于无人飞行器上的万向轮，其可以垂直也可以倾斜的方式安装在机架的支臂上部，在一中实施方式中，上述万向轮垂直安装在机架的支臂上部且位于无人飞行器电机的外侧，数量为4个，即等于机架支臂的数量。上述的“垂直”即万向轮垂直于机架所有支臂的端头的点所形成的平面。上述的“外侧”是相对于飞行器的中心位置的内侧而言。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种用于桥梁检测的多旋翼无人飞行器，其特征在于，包括：万向轮、相机、机架、电池仓和脚架，其中，

所述万向轮又包括支架和滚轮，所述支架的一端安装在机架上部，支架的另一端为滚轮，所述滚轮在竖直方向上的高度高于所述多旋翼无人飞行器的旋翼的高度，所述相机安装在机架上部，所述电池仓安装在机架下部，所述脚架安装在机架下部。

2.根据权利要求1所述的无人飞行器，其特征在于，进一步包括防撞块，所述防撞块安装在所述机架的侧面。

3.根据权利要求2所述的无人飞行器，其特征在于，所述防撞块安装在所述机架的侧面具体包括，所述防撞块安装在机架支臂的端头。

4.根据权利要求3所述的无人飞行器，其特征在于，所述防撞块具体为弹性件。

5.根据权利要求2所述的无人飞行器，其特征在于，万向轮的支架朝上垂直安装在机架的支臂上部。

6.根据权利要求5所述的无人飞行器，其特征在于，沿飞行器机架支臂的方向，所述万向轮位于无人飞行器电机的外侧。

7.根据权利要求5所述的无人飞行器，其特征在于，所述万向轮的数量为4个。