CN211955074U - 一种用于混凝土水平回弹检测的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，包括提升机构，具备竖向往复直线自由度；三维移动机构，固定在提升机构的顶部，三维移动机构包括相互垂直连接的x向直线模组、y向直线模组、z向直线模组；检测机构，包括与y向直线模组平行固定的数显回弹仪，数显回弹仪具备沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度；提升机构中还包括支撑机构，提升机构的顶部为竖向伸缩的嵌套柱，z向直线模组与嵌套柱平行固定，数显回弹仪的朝向为水平方向且背离嵌套柱所在位置，支撑机构包括位于嵌套柱顶部的橡胶垫圈。采用此实用新型能在建筑物侧立面回弹测试时提供稳定的支撑，借助建筑物下表面的摩擦力来稳定自身，提高检测的效率。

Description

一种用于混凝土水平回弹检测的机器人

技术领域

本实用新型涉及建筑检测仪器领域，具体涉及一种用于混凝土水平回弹检测的机器人。

背景技术

建筑物主体结构检测工作中，回弹法检测工作量较大并有一定的危险性，尤其在钢筋混凝土梁、板构件的检测时需高空作业有很大的安全隐患，因此回弹检测自动化技术研究亟待开展。

现有技术中有《一种爬壁机器人混凝土强度检测装置》，申请号为201621411867.7。该技术将混凝土回弹仪安装在爬壁机器人上用于桥梁结构混凝土、高大混凝土等混凝土强度检测。该技术通过磁力实现装置与混凝土构件的连接，该连接可靠性不高，不能有效、稳定的提供回弹仪往复运动时需要的反力。不能按规范《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23-2011》要求一个测区连续回弹16个测点。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题在于提供一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，能在建筑物侧立面回弹测试时提供稳定的支撑，借助建筑物下表面的摩擦力来稳定自身，提高检测的效率。

为解决上述问题，本实用新型提供一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，包括：提升机构，具备竖向往复直线自由度；三维移动机构，固定在提升机构的顶部，三维移动机构包括相互垂直连接的x向直线模组、y向直线模组、z向直线模组；检测机构，包括与y向直线模组平行固定的数显回弹仪，数显回弹仪具备沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度；提升机构中还包括支撑机构，提升机构的顶部为竖向伸缩的嵌套柱，z向直线模组与嵌套柱平行固定，数显回弹仪的朝向为水平方向且背离嵌套柱所在位置，支撑机构包括位于嵌套柱顶部的橡胶垫圈。

采用上述技术方案的有益效果是：本技术方案是基于回弹法检测混凝土抗压强度技术规程及三轴直线机械臂运动学机理设计电动机械机构。回弹仪安装在机构上可实现往复运动。实现机器人在回弹工作中进行稳定、高效、安全的检测作业。

钢筋混凝土墙、柱构件回弹检测，使用回弹仪对混凝土构件表面进行检测时会产生0.1kN左右的冲击荷载。如何将回弹仪水平放置在钢筋混凝土墙、柱构件侧面并提供稳定、可靠的回弹反力是本发明要解决的基本问题。本技术方案通过提升机构构成提升、支撑体系，三维移动机构将数显回弹仪提升至检测适宜高度，动力源可以是小功率电机。

将端部橡胶垫圈抵住建筑物板底或梁底并施加5kN的轴向荷载，因为橡胶垫圈与建筑物表面有较高的摩擦因数，所以能提供沿水平方向上较大的摩擦力。为数显回弹仪提供稳定、可靠的侧向支撑。往往整个机器人的底部可以利用自重或其他方式实现固定，而机器人的顶部因高度原因难以被稳定支撑，而本技术手段实现了机器人上下两点的固定，避免了机器人为一个悬臂系统。借助建筑自身的下表面来固定，继而方便对建筑物的侧立面进行检测，技术手段巧妙。橡胶垫圈相比一个橡胶点其尺寸相对大，能提供更大的摩擦力。嵌套柱、z向直线模组正好位于数显回弹仪的底部位置，能提供较好的支撑。

回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23-2011中要求每个混凝土检测构件需回弹10个测区，每个测区回弹16个点。如何通过机器人连续进行n个测区的回弹作业从而安全、高效的完成检测工作也是本发明要解决的关键问题。将三个线轨滑台型电子机械臂成正交状组装在一起，使得数显回弹仪具备三个自由度且动作迅速，实现1至5个测区的连续回弹运动，检测的效率高。

作为本实用新型的进一步改进，x向直线模组上固定有与数显回弹仪朝向同向的摄像头。

采用上述技术方案的有益效果是：本技术方案的摄像头在每完成一个测区的回弹作业，摄像头对已检点自动拍照。

作为本实用新型的更进一步改进，橡胶垫圈内具备回弹按钮，回弹按钮不受外力时其顶部高度高于橡胶垫圈的高度，当回弹按钮的顶部被按压到与橡胶垫圈顶部齐平时，回弹按钮触发y向直线模组通电。

采用上述技术方案的有益效果是：橡胶垫圈内部围成的空间正好为回弹按钮提供了安装位置，橡胶垫圈为回弹按钮提供了限位保护。同时回弹按钮被建筑物的底部按压下去后说明橡胶垫圈与建筑物形成的牢固的摩擦接触，此时y向直线模组通电实现前伸。这种反馈设计能够防止支撑机构还未稳定搭建前，y向直线模组、数显回弹仪做无谓的运动，防止数显回弹仪受损。

作为本实用新型的又进一步改进，y向直线模组还通过蜗杆与数显回弹仪装配，蜗杆的自身轴线长度与y向直线模组长度方向平行。

采用上述技术方案的有益效果是：蜗杆能够对数显回弹仪提供长度方向的进退微调，进一步方便数显回弹仪与建筑物侧立面的快速的贴合。同时蜗杆还有自锁功能，不会因轴向上的压力而自转。

作为本实用新型的又进一步改进，z向直线模组与x向直线模组通过固定座装配，固定座具备水平延伸的肋板。

采用上述技术方案的有益效果是：固定座强化了z向直线模组与x向直线模之间的连接强度，保证在承受数显回弹仪的压力时z向直线模组与x向直线模也能保持垂直度，水平肋板进一步提高固定座的自身结构强度，防止x向直线模偏转。

作为本实用新型的又进一步改进，嵌套柱的顶部具备若干个水平朝向的信号灯，相邻信号灯之间的朝向方向相互垂直。

采用上述技术方案的有益效果是：信号灯起到醒目的提示、警示作用，便于地面不同位置的人员观察到上方在进行检测。

作为本实用新型的又进一步改进，嵌套柱的底部固定有框架，嵌套柱内部具备驱动嵌套柱竖向伸缩的底撑杆。

采用上述技术方案的有益效果是：框架为机器人提供了宽大的底部主体，为各设备的容纳和配重提供了安装位置。底撑杆驱动嵌套柱的伸缩。

作为本实用新型的又进一步改进，框架内部的底部具备为提升机构、三维移动机构提供电力的动力源，动力源上方设有自带PLC盒的控制箱，控制箱控制提升机构、三维移动机构的运动，控制箱内具备记录摄像头数据的存储器。

采用上述技术方案的有益效果是：较重的动力源处于下方，整体重心低，机器人比较稳定。可以借助PLC技术的自动化控制算法来编辑机器人的工作程序。通过该程序实现回弹仪多测区的四乘四点阵式往复运动，数显回弹仪的端头的动作速度快。摄像头对已检点自动拍照后可以通过存储器储存。

作为本实用新型的又进一步改进，框架的底部下方固定有水平延伸的底座，底座具备万向轮与调节脚座，调节脚座通过竖向的螺纹杆与底座活动装配，螺纹杆的顶部具备垂直连接的径向杆。

采用上述技术方案的有益效果是：将万向轮安装于底座四角便于机器人系统的搬运、移动。调节脚座可以对机器人整体进行调平，以适应不平整的施工场地。

作为本实用新型的又进一步改进，嵌套柱为三级活动连接的柱体，每级柱体的高度等于框架的高度，框架外围包裹有罩壳；沿竖向视角，底座为十字形。

采用上述技术方案的有益效果是：在不使用时嵌套柱收叠，尽量减少机器人自身高度尺寸。通过十字形铝合金底座、电动三级铝合金提升装置及电动伸缩撑杆组成提升、支撑体系，为回弹机构提供稳定、可靠的支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种实施方式的立体图；

图2是本实用新型一种实施方式的局部视图；

图3是本实用新型一种实施方式的立体图。

1-数显回弹仪；2-三维移动机构；21-X向直线模组；22-Y向直线模组；23-Z向直线模组；3-摄像头；4-提升机构；41-橡胶垫圈；42-回弹按钮；43-嵌套柱；44-固定座；45-蜗杆；46-底撑杆；5-框架；6-底座；61-万向轮；62-调节脚座；7-动力源；8-控制箱；81-PLC盒；82-信号灯；9-罩壳。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本实用新型的内容做进一步的详细说明：

为了达到本实用新型的目的，一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，包括：提升机构，具备竖向往复直线自由度；三维移动机构2，固定在提升机构的顶部，三维移动机构2包括相互垂直连接的x向直线模组21、y向直线模组22、z向直线模组23；检测机构，包括与y向直线模组22平行固定的数显回弹仪1，数显回弹仪1具备沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度；提升机构中还包括支撑机构，提升机构的顶部为竖向伸缩的嵌套柱43，z向直线模组23与嵌套柱43平行固定，数显回弹仪1的朝向为水平方向且背离嵌套柱43所在位置，支撑机构包括位于嵌套柱43顶部的橡胶垫圈41。

采用上述技术方案的有益效果是：本技术方案是基于回弹法检测混凝土抗压强度技术规程及三轴直线机械臂运动学机理设计电动机械机构。回弹仪安装在机构上可实现往复运动。实现机器人在回弹工作中进行稳定、高效、安全的检测作业。

钢筋混凝土墙、柱构件回弹检测，使用回弹仪对混凝土构件表面进行检测时会产生0.1kN左右的冲击荷载。如何将回弹仪水平放置在钢筋混凝土墙、柱构件侧面并提供稳定、可靠的回弹反力是本发明要解决的基本问题。本技术方案通过提升机构构成提升、支撑体系，三维移动机构将数显回弹仪提升至检测适宜高度，动力源可以是小功率电机。

将端部橡胶垫圈抵住建筑物板底或梁底并施加5kN的轴向荷载，因为橡胶垫圈与建筑物表面有较高的摩擦因数，所以能提供沿水平方向上较大的摩擦力。为数显回弹仪提供稳定、可靠的侧向支撑。往往整个机器人的底部可以利用自重或其他方式实现固定，而机器人的顶部因高度原因难以被稳定支撑，而本技术手段实现了机器人上下两点的固定，避免了机器人为一个悬臂系统。借助建筑自身的下表面来固定，继而方便对建筑物的侧立面进行检测，技术手段巧妙。橡胶垫圈相比一个橡胶点其尺寸相对大，能提供更大的摩擦力。嵌套柱、z向直线模组正好位于数显回弹仪的底部位置，能提供较好的支撑。

回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23-2011中要求每个混凝土检测构件需回弹10个测区，每个测区回弹16个点。如何通过机器人连续进行n个测区的回弹作业从而安全、高效的完成检测工作也是本发明要解决的关键问题。将三个线轨滑台型电子机械臂成正交状组装在一起，使得数显回弹仪具备三个自由度且动作迅速，实现1至5个测区的连续回弹运动，检测的效率高。

在本实用新型的另一些实施方式中，x向直线模组21上固定有与数显回弹仪1朝向同向的摄像头3。

采用上述技术方案的有益效果是：本技术方案的摄像头在每完成一个测区的回弹作业，摄像头对已检点自动拍照。

在本实用新型的另一些实施方式中，橡胶垫圈41内具备回弹按钮42，回弹按钮42不受外力时其顶部高度高于橡胶垫圈41的高度，当回弹按钮42的顶部被按压到与橡胶垫圈41顶部齐平时，回弹按钮42触发y向直线模组22通电。

采用上述技术方案的有益效果是：橡胶垫圈内部围成的空间正好为回弹按钮提供了安装位置，橡胶垫圈为回弹按钮提供了限位保护。同时回弹按钮被建筑物的底部按压下去后说明橡胶垫圈与建筑物形成的牢固的摩擦接触，此时y向直线模组通电实现前伸。这种反馈设计能够防止支撑机构还未稳定搭建前，y向直线模组、数显回弹仪做无谓的运动，防止数显回弹仪受损。

在本实用新型的另一些实施方式中，y向直线模组22还通过蜗杆45与数显回弹仪1装配，蜗杆45的自身轴线长度与y向直线模组22长度方向平行。

采用上述技术方案的有益效果是：蜗杆能够对数显回弹仪提供长度方向的进退微调，进一步方便数显回弹仪与建筑物侧立面的快速的贴合。同时蜗杆还有自锁功能，不会因轴向上的压力而自转。

在本实用新型的另一些实施方式中，z向直线模组23与x向直线模组21通过固定座44装配，固定座44具备水平延伸的肋板。

采用上述技术方案的有益效果是：固定座强化了z向直线模组与x向直线模之间的连接强度，保证在承受数显回弹仪的压力时z向直线模组与x向直线模也能保持垂直度，水平肋板进一步提高固定座的自身结构强度，防止x向直线模偏转。

在本实用新型的另一些实施方式中，嵌套柱43的顶部具备若干个水平朝向的信号灯82，相邻信号灯82之间的朝向方向相互垂直。

采用上述技术方案的有益效果是：信号灯起到醒目的提示、警示作用，便于地面不同位置的人员观察到上方在进行检测。

在本实用新型的另一些实施方式中，嵌套柱43的底部固定有框架5，嵌套柱43内部具备驱动嵌套柱43竖向伸缩的底撑杆46。

采用上述技术方案的有益效果是：框架为机器人提供了宽大的底部主体，为各设备的容纳和配重提供了安装位置。底撑杆驱动嵌套柱的伸缩。

在本实用新型的另一些实施方式中，框架5内部的底部具备为提升机构、三维移动机构2提供电力的动力源7，动力源7上方设有自带PLC盒81的控制箱8，控制箱8控制提升机构、三维移动机构2的运动，控制箱8内具备记录摄像头3数据的存储器。

采用上述技术方案的有益效果是：较重的动力源处于下方，整体重心低，机器人比较稳定。可以借助PLC技术的自动化控制算法来编辑机器人的工作程序。通过该程序实现回弹仪多测区的四乘四点阵式往复运动，数显回弹仪的端头的动作速度快。摄像头对已检点自动拍照后可以通过存储器储存。

在本实用新型的另一些实施方式中，框架5的底部下方固定有水平延伸的底座6，底座6具备万向轮61与调节脚座62，调节脚座62通过竖向的螺纹杆与底座6活动装配，螺纹杆的顶部具备垂直连接的径向杆。

采用上述技术方案的有益效果是：将万向轮安装于底座四角便于机器人系统的搬运、移动。调节脚座可以对机器人整体进行调平，以适应不平整的施工场地。

在本实用新型的另一些实施方式中，嵌套柱43为三级活动连接的柱体，每级柱体的高度等于框架5的高度，框架5外围包裹有罩壳9；沿竖向视角，底座6为十字形。

采用上述技术方案的有益效果是：在不使用时嵌套柱收叠，尽量减少机器人自身高度尺寸。通过十字形铝合金底座、电动三级铝合金提升装置及电动伸缩撑杆组成提升、支撑体系，为回弹机构提供稳定、可靠的支撑。

实际应用时，机器人通过万向轮61移动至钢筋混凝土墙、柱构件侧面适宜位置后锁死；通过调整调节脚座62可使底座6保持水平，提升机构4保持垂直，给机器人系统提供可靠支撑。通过控制箱8控制动力源7使提升机构4将数显回弹仪1、x向直线模组21、y向直线模组22、z向直线模组23、摄像头3顶升至适宜高度，即如图3所示。通过控制箱8控制橡胶垫圈41顶升至梁、板下部，使整个机器人系统稳定、牢固，为数显回弹仪1提供足够的反力。在PLC盒81中进行控制程序编辑，对x向直线模组21、y向直线模组22、z向直线模组23进行程序控制，使数显回弹仪1按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程JGJ/T23-2011》的要求进行一至五个测区每测区十六个点的四乘四点阵式往复运动。每回弹一个测区，摄像头3对已回弹痕迹拍照存储于控制箱8内的存储器内；机器人处于正常工作状态时信号灯82为绿光，机器人处于故障状态时信号灯82为红光。图1是本技术方案在平时非工作状态时的样子。图1相比图3，隐藏了框架5外围的罩壳9。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，其特征在于，包括：

提升机构，具备竖向往复直线自由度；

三维移动机构，固定在提升机构的顶部，所述三维移动机构包括相互垂直连接的x向直线模组、y向直线模组、z向直线模组；

检测机构，包括与y向直线模组平行固定的数显回弹仪，所述数显回弹仪具备沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度；

所述提升机构中还包括支撑机构，所述提升机构的顶部为竖向伸缩的嵌套柱，所述z向直线模组与嵌套柱平行固定，所述数显回弹仪的朝向为水平方向且背离嵌套柱所在位置，所述支撑机构包括位于嵌套柱顶部的橡胶垫圈。

2.根据权利要求1所述的一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，其特征在于：所述x向直线模组上固定有与数显回弹仪朝向同向的摄像头。

3.根据权利要求1所述的一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，其特征在于：所述橡胶垫圈内具备回弹按钮，所述回弹按钮不受外力时其顶部高度高于橡胶垫圈的高度，当回弹按钮的顶部被按压到与橡胶垫圈顶部齐平时，所述回弹按钮触发y向直线模组通电。

4.根据权利要求1所述的一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，其特征在于：所述y向直线模组还通过蜗杆与数显回弹仪装配，所述蜗杆的自身轴线长度与y向直线模组长度方向平行。

5.根据权利要求2所述的一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，其特征在于：所述z向直线模组与x向直线模组通过固定座装配，所述固定座具备水平延伸的肋板。

6.根据权利要求5所述的一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，其特征在于：所述嵌套柱的顶部具备若干个水平朝向的信号灯，相邻信号灯之间的朝向方向相互垂直。

7.根据权利要求5所述的一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，其特征在于：所述嵌套柱的底部固定有框架，所述嵌套柱内部具备驱动嵌套柱竖向伸缩的底撑杆。

8.根据权利要求7所述的一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，其特征在于：所述框架内部的底部具备为提升机构、三维移动机构提供电力的动力源，所述动力源上方设有自带PLC盒的控制箱，所述控制箱控制提升机构、三维移动机构的运动，所述控制箱内具备记录摄像头数据的存储器。

9.根据权利要求7所述的一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，其特征在于：所述框架的底部下方固定有水平延伸的底座，所述底座具备万向轮与调节脚座，所述调节脚座通过竖向的螺纹杆与底座活动装配，所述螺纹杆的顶部具备垂直连接的径向杆。

10.根据权利要求9所述的一种用于混凝土水平回弹检测的机器人，其特征在于：所述嵌套柱为三级活动连接的柱体，每级柱体的高度等于框架的高度，所述框架外围包裹有罩壳；沿竖向视角，所述底座为十字形。

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