CN213275377U - 一种墙体检测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种墙体检测机器人，包括主体框架、负压吸附组件、检测组件以及驱动组件，其中，负压吸附组件安装在主体框架内，包括两个以上并列的吸附单元，每个吸附单元包括密封体以及负压发生器，密封体的下部连接有作为主体框架底部的底板，密封体的中部开设有负压腔，负压腔的两端分别形成位于底板的第一开口以及与第一开口相对的第二开口，负压发生器置于在第二开口上；检测组件包括安装在主体框架外侧的超声波检测器和图像摄像器；驱动组件包括安装在主体框架两侧的履带驱动组。本实用新型的检测机器人结构设计简单，便于实际生产应用。

Description

一种墙体检测机器人

技术领域

本实用新型涉及墙体检测技术领域，更具体地讲，涉及一种墙体检测机器人。

背景技术

近十几年来，建筑行业发展势头强劲，成为了国民经济的重要组成部分。在实际的建筑施工过程中，很容易产生裂缝与空洞之类的问题，会对混凝土结构的各项性能产生较大的影响。例如，裂缝会影响结构承载力、使用安全性以及防水性；空洞会影响结构的耐久使用寿命和完整性，较多的空洞会产生重大的安全隐患和安全事故，近几年来更是时有发生。因此，裂缝检测与墙体空洞检测在建筑工程中变得尤为重要。但是混凝土结构建筑一般较为高大，采用人工检测的方法检测难、不全面、耗时长、效率低下，极大地浪费了社会资源，并且对检测技术人员来说较为危险，不具有安全性。

近些年随着机器人技术的飞速发展，机器人在各个领域得到了广泛的运用，墙面检测等需要人力爬墙完成的高危工作急需用机器人来代替人力完成。现有的机器人多成本较高、结构复杂，难以在实际应用中落地。

申请公开号为CN108760754A的专利申请公开了一种吸盘式墙面裂缝检测设备，包括将自身吸附在墙面上的负压吸附机构以及用于为负压吸附机构提供负压的负压发生机构，负压发生机构包括抽吸风机以及通风管道，能够产生较强的吸附力使检测设备吸附在检测墙面上。不足之处在于，一方面，负压发生机构需要用通风管道与负压吸附机构连接，结构复杂，不便于实际生产应用；另一方面，设备的负压吸附机构、驱动转向机构以及负压发生机构等完全暴露于工作环境，极易造成损坏，安全性能差。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本实用新型的目的之一在于提供一种结构设计简单的墙体检测机器人。

本实用新型提供了一种墙体检测机器人，可以包括主体框架、负压吸附组件、检测组件以及驱动组件，其中，负压吸附组件安装在主体框架内，包括两个以上并列的吸附单元，每个吸附单元包括密封体以及负压发生器，密封体的下部连接有作为主体框架底部的底板，密封体的中部开设有负压腔，负压腔的两端分别形成位于底板的第一开口以及与第一开口相对的第二开口，负压发生器安装在第二开口上；检测组件包括安装在主体框架外侧的超声波检测器和图像摄像器；驱动组件包括安装在主体框架两侧的履带驱动组。

本实用新型的墙体检测机器人通过负压发生器高速旋转在负压腔内产生负压以将墙体检测机器人吸附在墙面上，履带驱动组带动检测机器人在墙面上移动，通过图像摄像器拍摄的图像判定墙面是否有裂缝，通过超声波检测器发出超声波，利用超声波波形判定墙体内部是否有空洞。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少包含以下中的至少一项：

（1）本实用新型的检查机器人通过设置多个吸附单元，能够使机器人在不同的墙体上产生稳定的负压，使机器人能够很好的地固定在墙面上不滑落，并且，当有个别吸附单元损坏失效时，其他的吸附单元同样可以实现机器人吸附在墙面上，可以避免机器人从墙体滑落造成机器人损坏；

（2）本实用新型的检查机器人外部设置有主体框架，能够对主体框架内部的器件进行保护，安全性较高；

（3）本实用新型的检测机器人结构设计简单，便于实际生产应用；

（4）本实用新型的检测机器人通过履带式驱动机器人移动，能够使机器人与墙面有更大的接触面积和摩擦力，不易打滑，便于机器人的灵活转动。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了墙体检测机器人的立体结构示意图；

图2示出了墙体检测机器人内部结构示意图；

图3示出了密封体结构示意图；

图4示出了密封体连接的底板结构示意图。

附图标记说明：

1-主体框架，2-吸附单元，200-密封体，201-负压发生器，201a-电机，201b-离心风轮，202-底板，203-中间板，204-负压腔，204a-第一开口，204b-第二开口，205-舵机，206-滑轮支柱，207-出风口，208-线路安装孔，209-螺纹安装孔，210-螺纹安装滑槽，211-超声波支架，211a-支撑块，211b-超声波安装旋转板，212-超声波检测器安装孔，213-摄像器支架，213a-支撑件，213b-摄像器安装旋转板。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本实用新型的墙体检测机器人。

本实用新型提供了一种墙体检测机器人。在墙体检测机器人的一个示例性实施例中，墙体检测机器人可以包括主体框架1、负压吸附组件、检测组件以及驱动组件。其中，

主体框架1可以是以光固化3D打印并采用再生生物降解材料PLA一次成型的方式制备得到，具有较大的刚度和强度。负压吸附组件置于主体框架1的内部。负压吸附组件可以包括两个以上并列设置的吸附单元2。每个吸附单元2的构造均相同。例如，如图2所示，吸附组件包括两个并列设置的吸附单元2。吸附单元2可以包括密封体200以及负压发生器201。如图3所示，密封体200的下部连接有作为主体框架底部的底板202。两个吸附单元2的底板202与设置在两个底板202之间的中间板203构成了检测机器人的下底部。密封体200与底板202可以通过3D打印一体成型。密封体200的中部开设有负压腔204。负压腔204的两端分别形成了位于底板的第一开口204a（如图4所示）以及与第一开口204a相对设置的第二开口204b（如图3所示）。第一开口204a与第二开口204b可以设置为喇叭状。负压发生器201置于在第二开口204b上。例如，可以将负压发生器201固定在主体框架1上，然后置于第二开口204b之上。负压发生器201高速旋转在负压腔204中产生负压以使墙体检测机器人吸附在墙面上。密封体200可以呈由下往上径向尺寸逐渐增大的喇叭状。第一开口204a与第二开口204b可以呈喇叭状结构。

检测组件可以包括安装在主体框架1外侧的超声波检测器以及图像摄像器。超声波检测器可以安装在主体框架1的两个侧面以及主体框架1的前端。图像摄像器可以安装在主体框架1的前端。图像摄像器用于对墙体的图像进行采集，通过采集的图像对墙体出现的裂缝进行判定。例如，可以通过将采集的图片传输给检测者，检测者根据图片进行裂缝的判定。再例如，也可以通过图像摄像器对拍摄的图像进行识别，将图像处理为黑白二进制。利用黑白二进制对图像进行处理，使裂缝更加直观，使裂缝发现得更及时。当然，通过采集图像进行裂缝的判断可以是常规方法。超声波检测器对墙体的空洞进行检测，利用超声波在物体传播中的反射绕射和衰竭等物理特性以测定墙体出现的空洞缺陷。例如，检测者可以通过采集得到的超声波检测器检测的波形进行判定。

驱动组件包括安装在主体框架1两侧的履带驱动组。主体框架1的两侧分别设置有一个履带驱动组。通过履带驱动组的驱动可以使墙体检测机器人前进、后退或者转弯移动。

进一步地，吸附单元2还可以包括设置在底板202底部的密封裙。密封裙可以通过粘接的方式设置在底板202的底部。密封裙可以沿着第一开口204a的周向设置。通过设置在底板202上的密封裙能够使负压腔204与墙体之间形成更好的密封空间，对于不平整的墙面能够增强密封性，使机器人在墙体上更加平稳。通过设置密封裙能够将负压腔204与空气隔开，起到一个密封的作用。对于密封裙的材质而言，一方面，由于机器人在墙面上移动时，密封裙与墙面之间一直处于接触的状态，密封裙材料的耐磨性很关键；另一方面，在机器人前进的过程中密封裙与墙面之间的摩擦力是阻力，摩擦力的值越小，墙体检测机器人运动就越灵活，所以密封裙的材料必须尽量光滑；再一方面，密封裙还应有一定的弹性，使得机器人在运行时拥有一定的跨越障碍能力。因此，密封裙可以由海绵构成。海绵具有一定的弹性。在密封裙的表面可以包覆一层航空伞布。航空伞布具有好的耐磨性、密封性以及光滑等特点。

进一步地，负压发生器201可以包括电机201a以及与电机201a连接的离心风轮201b。电机201a用于驱动离心风轮201b转动。电机201a的上端固定设置在主体框架1的上部内侧。例如，可以通过螺纹固定在主体框架1的上部内侧。在离心风轮201b的中部可以开设有空腔，空腔用于放置电机201a的下端，使电机201a与离心风轮201b连接以驱动离心风轮201b中的叶片旋转使负压腔204形成负压。离心风轮201b可以设置为具有预定高度的圆柱体形。

进一步地，由于离心风轮201b运行时旋转速度非常快，若离心风轮201b与密封体200之间有接触会将其损坏，因此，在离心风轮201b与密封体200之间须留有缝隙。缝隙如果过大，将导致密封腔漏气严重；缝隙过小无法完全杜绝两者的接触。基于上述理由，将离心风轮201b与密封体200两者之间缝隙的间隙设置在0.8mm~1.2mm，既能保证运行时的安全，也能保证漏气量不会太大。例如，可以将间隙设置在1mm。

进一步地，如图2所示，驱动组件还包括安装在主体框架底部的多个舵机205。可以在主体框架的底部分别安装两两对称的4个舵机205。履带驱动组包括履带以及设置在履带中的滑轮和驱动轮。滑轮与固设在主体框架1侧面的滑轮支柱206连接。驱动轮与舵机205连接。例如，如图1所示，主体框架1的两侧可分别设置3根滑轮支柱206。舵机205可以为360°的数字舵机。本实用新型采用履带式进行驱动，相比于轮子驱动，与墙面具有更大的摩擦力，接触面积更大，原地转向功能更加灵活。优选地，可以在履带表面加装防滑垫。防滑垫可以是软橡胶材料制得。防滑垫与墙面的摩擦系数更大，在凹凸墙面前进时不易打滑。更优选地，可以在履带上加装吸盘，可以更好地时机器人固定在墙面上。

进一步地，如图1所示，主体框架1的顶部开设有与密封体相对设置的出风口207、线路安装孔208、均分在线路安装孔外侧的多个螺纹安装孔209以及置于螺纹安装孔外侧的多个螺纹安装滑槽210。螺纹安装滑槽210的径向尺寸沿第一端端部至第二端端部逐渐增大或减小。螺纹安装滑槽210可以呈“L”形。出风口207用于离心风轮产生的气体从出风口207排出。线路安装口208用于安装线路或者外接其他设备时的线路进出主体框架1。螺纹安装孔209用于标准螺纹的安装。螺纹安装滑槽210由于具有不同的滑槽径向尺寸，可以适用于不同径向尺寸的螺纹安装。

进一步地，如图1所示，主体框架1的两侧可以分别设置有用于安装超声波检测器的超声波支架211。超声波支架211可以包括固定在主体框架1上相对设置的支撑块211a以及置于支撑块之间且与支撑块211a铰接的超声波安装旋转板211b。超声波安装旋转板211b可以在支撑块211a之间呈360°旋转。支撑块211a可以焊接在主体框架1的侧面。通过设置超声波安装旋转板211b与支撑块211a铰接，能够实现超声波检测器的探测角度调整。

进一步地，主体框架1的前端还可以开设有超声波检测器安装孔212。超声波检测器可以安装在超声波检测器安装孔212中。

进一步地，主体框架1的前端还可以设置有用于装置图像摄像器的摄像器支架213。摄像器支架213可以包括固定在主体框架1上相对设置的支撑件213a以及置于支撑件213a之间且与支撑件铰接的摄像器安装旋转板213b。摄像器安装旋转板213b可以在支撑件213a之间呈360°旋转。支撑件213a可以通过焊接与主体框架1连接。通过设置摄像器安装旋转板213b与支撑件213a铰接，能够实现图像摄像器的探测角度调整。

进一步地，吸附组件还可以包括气压传感器。气压传感器与负压腔连接以对负压腔内的压力进行测量监控。气压传感器可以将负压腔内的压力检测后传输给检测者，检测者能够通过调节离心风轮的转速以调整负压腔中压力达到控制气压的目的。通过调节气压可以起到调节机器人吸附在墙上的吸附强度。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本实用新型的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种墙体检测机器人，其特征在于，包括主体框架（1）、负压吸附组件、检测组件以及驱动组件，其中，

负压吸附组件安装在主体框架（1）内，包括两个以上并列的吸附单元（2），每个吸附单元（2）包括密封体（200）以及负压发生器（201），密封体（200）的下部连接有作为主体框架（1）底部的底板（202），密封体（200）的中部开设有负压腔（204），负压腔（204）的两端分别形成位于底板（202）的第一开口（204a）以及与第一开口（204a）相对的第二开口（204b），负压发生器（201）置于第二开口（204b）上；

检测组件包括安装在主体框架（1）外侧的超声波检测器和图像摄像器；

驱动组件包括安装在主体框架（1）两侧的履带驱动组。

2.根据权利要求1所述的墙体检测机器人，其特征在于，吸附单元（2）还包括沿第一开口（204a）周向设置在底板（202）外侧的密封裙。

3.根据权利要求1或2所述的墙体检测机器人，其特征在于，负压发生器（201）包括电机（201a）和离心风轮（201b），电机（201a）的上端固定在主体框架（1）的顶部，下端与离心风轮（201b）连接。

4.根据权利要求3所述的墙体检测机器人，其特征在于，离心风轮（201b）与密封体（200）之间预留有缝隙，缝隙的间隙为0.8mm~1mm。

5.根据权利要求1、2或4所述的墙体检测机器人，其特征在于，驱动组件还包括安装在主体框架（1）底部的多个舵机（205），履带驱动组包括履带以及设置在履带中的滑轮和驱动轮，滑轮与固设在主体框架（1）侧面的滑轮支柱（206）连接，驱动轮与舵机（205）连接。

6.根据权利要求1、2或4所述的墙体检测机器人，其特征在于，主体框架（1）的顶部开设有与密封体（200）相对设置的出风口（207）、线路安装孔（208）、均分在线路安装孔外侧的多个螺纹安装孔（209）以及置于螺纹安装孔外侧的多个螺纹安装滑槽（210），螺纹安装滑槽（210）的径向尺寸沿第一端端部至第二端端部逐渐增大或减小。

7.根据权利要求1、2或4所述的墙体检测机器人，其特征在于，主体框架（1）的两侧分别设置有用于安装超声波检测器的超声波支架（211），超声波支架（211）包括固定在主体框架（1）上相对设置的支撑块（211a）以及置于支撑块（211a）之间且与支撑块（211a）铰接的超声波安装旋转板（211b）。

8.根据权利要求7所述的墙体检测机器人，其特征在于，主体框架（1）的前端还开设有超声波检测器安装孔（212）。

9.根据权利要求1、2、4或8或所述的墙体检测机器人，其特征在于，主体框架（1）的前端还设置有用于安装图像摄像器的摄像器支架（213），摄像器支架（213）包括固定在主体框架上相对设置的支撑件（213a）以及置于支撑件（213a）之间且与支撑件（213a）铰接的摄像器安装旋转板（213b）。

10.根据权利要求1、2、4或8所述的墙体检测机器人，其特征在于，吸附组件还包括气压传感器，气压传感器与负压腔（204）连接以对负压腔（204）内的压强进行测量。

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