CN216331266U - 一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，涉及检修机器人的技术领域。包括第一承载架、设置于第一承载架底部的行进机构、设置于第一承载架上的多组旋翼组件、设置于第一承载架上的摄像头和天线，多组旋翼组件、设置于第一承载架顶部的第一旋翼组件、设置于第一承载架侧壁的第二旋翼组件。其能够携带检测或维护设备在桥梁墩塔表面爬行，可代替人在壁面上从事诸如检测、维护、清洁等危险繁重的工作。

Description

一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人

技术领域

本实用新型涉及检修机器人的技术领域，具体而言，涉及一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人。

背景技术

桥梁工程的快速发展已经在国民经济中起到了中流砥柱的作用。桥梁由于长期处在风吹雨打，光照日晒等自然条件的侵蚀环境下，不可避免的会受到损害，同时随着人们物质条件的改善，车辆的保持量逐年增加，桥梁的行车密度也逐步加大，加剧其老化程度。但面对几十甚至几百米高的桥墩桥塔，现有技术的检测与维护通常需要人利用大型设备进行检修，其费时耗力、成本高、移动性差，高空作业存在安全隐患，由此急需一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其能够携带检测或维护设备在桥梁墩塔表面爬行，可代替人在壁面上从事诸如检测、维护、清洁等危险繁重的工作。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其包括第一承载架、设置于第一承载架底部的行进机构、设置于第一承载架上的多组旋翼组件、设置于第一承载架上的摄像头和天线，多组旋翼组件包括设置于第一承载架顶部的第一旋翼组件、设置于第一承载架侧壁的第二旋翼组件。

在本实用新型的一些实施例中，还包括与第一承载架铰接的一个或多个第二承载架，多组旋翼组件还包括设置于第二承载架侧壁上的第三旋翼组件。

在本实用新型的一些实施例中，行进机构包括设置于第一承载架内的第一电机、与第一电机输出轴连接的第一主动轮，以及与第一承载架转动连接的从动轮。

在本实用新型的一些实施例中，还包括第一压力传感器，第一电机的输出轴通过第一压力传感器与第一承载架连接；第一电机的输出轴与第一压力传感器活动连接。

在本实用新型的一些实施例中，行进机构还包括设置于第二承载架内的第二电机、与第二电机输出轴连接的第二主动轮。

在本实用新型的一些实施例中，还包括第二压力传感器，第二电机的输出轴通过第二压力传感器与第二承载架连接；第二电机的输出轴与第二压力传感器活动连接。

在本实用新型的一些实施例中，天线为全向天线。

在本实用新型的一些实施例中，还包括角度调节机构，角度调节机构包括铰链、与铰链的传动轴连接的传动机构以及与传动机构连接的第三电机，第一承载架通过铰链与第二承载架连接。

在本实用新型的一些实施例中，第一承载架内还设有三轴倾角传感器或/和陀螺仪传感器。

在本实用新型的一些实施例中，任一旋翼组件包括第四电机以及与第四电机输出轴连接的升力旋翼。

相对于现有技术，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：

一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其包括第一承载架、设置于第一承载架底部的行进机构、设置于第一承载架上的多组旋翼组件、设置于第一承载架上的摄像头和天线，多组旋翼组件包括设置于第一承载架顶部的第一旋翼组件、设置于第一承载架侧壁的第二旋翼组件。

针对桥墩、桥梁、桥塔等关键构件的检测，本设计可以携带检测或维护设备在桥梁墩塔表面爬行，可代替人在壁面上从事诸如检测、维护、清洁等危险繁重的工作。其原理在于利用设置于第一承载架顶部的第一旋翼组件带动第一承载架在垂直方向上进行飞行，而设置于第一承载架侧壁的第二旋翼组件，在第一承载架位于空中时，可以用于调节第一承载架的方向，并在达到指定地点后，利用第二旋翼组件提供推力将第一承载架与需要检测的避免进行贴合，从而对避免进行监测、维护或清洁等等。其具体实施方式为，例如需要对壁面裂缝需要进行监测，则可以在第一承载架上安装摄像头，且摄像头安装于第一承载架的侧壁，与第二旋翼组件相对设置，由此当利用第一旋翼组件带动第一承载架飞行至指定高度后，由第二旋翼调节水平飞行方向，然后飞行至壁面指定地点。同时由于在飞行时，对于精度的调节较为困难，故而本实施例在第一承载架上设置行进机构，其中行进机构可以采用电机驱动轮子，也可以采用履带式行进机构。其旨在当第一承载架与壁面接触后，利用第二旋翼组件对第一承载架施加对壁面的压力，从而使得行进机构获得稳定的摩擦力，再利用行进机构以及第一旋翼组件驱动第一承载架沿壁面爬行，从而准确的将摄像头对准需要检测的位置，从而避免了工作人员在对桥墩、桥梁、桥塔等关键构件检查或维护工作中发生危险，提高了安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人的结构示意图；

图2为本实用新型一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人另一视角的结构示意图；

图3为本实用新型一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人的剖视图；

图4为本实用新型中第一压力传感器的位置示意图。

图5为本实用新型中角度调节机构的结构示意图。

图标：1、第一承载架；2、第二承载架；3、第一旋翼组件；4、第二旋翼组件；5、第三旋翼组件；6、行进机构；61、第一电机；62、第一主动轮；63、从动轮；64、第二主动轮；65、第一压力传感器；7、角度调节机构；71、铰链；711、传动轴；72、传动机构；721、第一齿轮； 722、第二齿轮；73、第三电机。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

请参照图1和图2，为本实施例提供一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其包括第一承载架1、设置于第一承载架1底部的行进机构6、设置于第一承载架1上的多组旋翼组件、设置于第一承载架1上的摄像头和天线，多组旋翼组件包括设置于第一承载架1顶部的第一旋翼组件3、设置于第一承载架1侧壁的第二旋翼组件4。

在本实用新型的一些实施例中，针对桥墩、桥梁、桥塔等关键构件的检测，本设计可以携带检测或维护设备在桥梁墩塔表面爬行，可代替人在壁面上从事诸如检测、维护、清洁等危险繁重的工作。其原理在于利用设置于第一承载架1顶部的第一旋翼组件3带动第一承载架1在垂直方向上进行飞行，而设置于第一承载架1侧壁的第二旋翼组件4，在第一承载架 1位于空中时，可以用于调节第一承载架1的方向，并在达到指定地点后，利用第二旋翼组件4提供推力将第一承载架1与需要检测的避免进行贴合，从而对避免进行监测、维护或清洁等等。其具体实施方式为，例如需要对壁面裂缝需要进行监测，则可以在第一承载架1上安装摄像头，且摄像头安装于第一承载架1的侧壁，与第二旋翼组件4相对设置，由此当利用第一旋翼组件3带动第一承载架1飞行至指定高度后，由第二旋翼调节水平飞行方向，然后飞行至壁面指定地点。同时由于在飞行时，对于精度的调节较为困难，故而本实施例在第一承载架1上设置行进机构6，其中行进机构6可以采用电机驱动轮子，也可以采用履带式行进机构6。其旨在当第一承载架1与壁面接触后，利用第二旋翼组件4对第一承载架1 施加对壁面的压力，从而使得行进机构6获得稳定的摩擦力，再利用行进机构6以及第一旋翼组件3驱动第一承载架1沿壁面爬行，从而准确的将摄像头对准需要检测的位置，从而避免了工作人员在对桥墩、桥梁、桥塔等关键构件检查或维护工作中发生危险，提高了安全性。其中旋翼组件直接采用现有技术中无人机的旋翼组件，即一个电机带动一个旋翼的方式，同时本设计地供电方式，可以采用在第一承载架1内置蓄电池，也可以利用较长的电缆伴随机器人飞行，从而进行供电。

实施例2

请参照图1和图2，本实施例基于实施例1的技术方案提出，还包括与第一承载架1铰接的一个或多个第二承载架2，多组旋翼组件还包括设置于第二承载架2侧壁上的第三旋翼组件5。

在本实用新型的一些实施例中，由于桥墩、桥梁、桥塔等关键构件其壁面并不是完全的平整，许多不同的桥梁，对于桥墩、桥梁、桥塔等关键构件的设计存在一定的弧度，由此在对这些大型关键构件进行多种数据检测或维护时，需要使用的仪器较多，由此本实施例采用增加设置与第一承载架1铰接的第二承载架2，利用铰接的方式，可以使得本设计即使遇到有弧度的避免也可以自由转角。同时设置第二承载架2后，其飞行状态也需要进行调整，由此设置位于第二承载架2侧壁上的第三旋翼组件5，其控制方式为将第一旋翼组件3、第二旋翼组件4、第三旋翼组件5、摄像头与主控电路连接，主控电路可以采用单片机进行实现，其实现原理为利用单片机控制各旋翼组件中电机的转速，该技术为公知技术，此处不作赘述。当机器人在桥墩、桥塔等竖直面上停留。行进机构6停止供电；由第二旋翼组件4、第三旋翼组件5对第一承载架1产生推压力，由此使得第一承载架1和第二承载架2与壁面产生摩擦力，从而在避棉上停留，若其摩擦力依然不足以在壁面上停留，还可以控制第一旋翼组件3产生向上的升力，从而达到停留的目的。当机器人在桥墩、桥塔等竖直面上前进，行进机构6开始运转，并适当减小第二旋翼组件4和第三旋翼组件5的推力，从而顺利让机器人在壁面爬行。而对于机器人在壁面上转向，只需要控制机器人两边轮子或其他行进方式速度的不同即可进行转向。而对于机器人起飞的控制为，当机器人检测到难以越过的障碍，或接收到指令需要转换场地时，机器人驱动机构停止运动，然后第一旋翼组件3、第二旋翼组件4保持原来的旋转状态不变，第三旋翼组件5的电机减速停止并反向旋转并在铰接的限位下，带动第二承载件绕第一承载件转动，当到达水平位置后与第一旋翼组件3共同为第一旋翼组件3提供升力。第一旋翼组件 3为整个机器人提供方向调整。其降落则只需控制第一旋翼组件3和第三旋翼组件5的转速从而降低升力，即可完成降落。

实施例3

请参照图1、图2和图3，本实施例基于实施例2的技术方案提出，行进机构6包括设置于第一承载架1内的第一电机61、与第一电机61输出轴连接的第一主动轮62，以及与第一承载架1转动连接的从动轮63。

在本实用新型的一些实施例中，相对于履带的行进方式，本实施例优选轮式行进，其主要原因在于履带行进机构6其结构复杂，重量较重，对于机器人飞行过程中会带来较大负荷，由此采用第一电机61驱动第一主动轮62进行驱动，而从动轮63旨在保证机器人能够顺利行进。

实施例4

请参照图1、图2和图3和图4，本实施例基于实施例3的技术方案提出，还包括第一压力传感器65，第一电机61的输出轴通过第一压力传感器65与第一承载架1连接；第一电机61的输出轴与第一压力传感器65 活动连接。

在本实用新型的一些实施例中，由于桥墩、桥梁、桥塔等关键构件高度较高，如果紧靠摄像头对机器人状态进行判断，需要前期大量的训练，而为了方便使用者减少这种训练，使得更方便上手，本实施例设置压力传感器，用于检测第二旋翼组件4对壁面施加的压力，从而提高操控的便捷性。

实施例5

请参照图5，本实施例基于实施例3的技术方案提出，行进机构6还包括设置于第二承载架2内的第二电机、与第二电机输出轴连接的第二主动轮64。

在本实用新型的一些实施例中，对于第二承载架2也需要在和壁面贴合时进行爬行，由此设置第二电机以及与第二电机输出轴连接的第二主动轮64，从而提高爬行的动力。其原理与第一电机61驱动第一主动轮62相同。

实施例6

请参照图4，本实施例基于实施例5的技术方案提出，还包括第二压力传感器，第二电机的输出轴通过第二压力传感器与第二承载架2连接；第二电机的输出轴与第二压力传感器活动连接。

在本实用新型的一些实施例中，第二压力传感器的作用与第一压力传感器65的作用相同。其位置与第一压力传感器65位置示意图相同。

实施例7

本实施例基于实施例2的技术方案提出，天线为全向天线。

在本实用新型的一些实施例中，对于检测的数据，为了方便使用者在第一时间得到，设置天线进行数据实时传输，而采用全向天线目的在于更为方便使用者接收到机器人的信号，从而避免信号不清楚带来的不便。

实施例8

请参照图5，本实施例基于实施例7的技术方案提出，还包括角度调节机构7，角度调节机构7包括铰链71、与铰链71的传动轴711连接的传动机构72以及与传动机构72连接的第三电机73，第一承载架1通过铰链71与第二承载架2连接。

在本实用新型的一些实施例中，对于第一承载架1和第二承载架2之间的角度进行调节，利用角度调节机构7中的第三电机73带动传动机构 72进行调节，从而使得角度的调节更为准确，提高了准确性。其中对于第三电机73利用传动机构72的驱动铰链71属于公知技术，如图5所示，第三电机73驱动第一齿轮721，第一齿轮721与第二齿轮722啮合，第二齿轮722带动铰链71的传动轴711转动，其仅仅为实施方式一种。

实施例9

本实施例基于实施例1的技术方案提出，第一承载架1内还设有三轴倾角传感器或/和陀螺仪传感器。

在本实用新型的一些实施例中，为了进一步方便使用者对于机器人的操控，设置三轴倾角传感器或/和陀螺仪传感器用于测量机器人的姿态和行进方向进行监测，从而为使用者对机器人的状态更为直观理解，也能够即使对机器人进行姿态调整，提高了安全性。

在本实用新型的一些实施例中，任一旋翼组件包括第四电机以及与第四电机输出轴连接的升力旋翼。

综上，本实用新型的实施例提供一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其包括第一承载架1、设置于第一承载架1底部的行进机构6、设置于第一承载架1上的多组旋翼组件、设置于第一承载架1上的摄像头和天线，多组旋翼组件包括设置于第一承载架1顶部的第一旋翼组件3、设置于第一承载架1侧壁的第二旋翼组件4。

针对桥墩、桥梁、桥塔等关键构件的检测，本设计可以携带检测或维护设备在桥梁墩塔表面爬行，可代替人在壁面上从事诸如检测、维护、清洁等危险繁重的工作。其原理在于利用设置于第一承载架1顶部的第一旋翼组件3带动第一承载架1在垂直方向上进行飞行，而设置于第一承载架 1侧壁的第二旋翼组件4，在第一承载架1位于空中时，可以用于调节第一承载架1的方向，并在达到指定地点后，利用第二旋翼组件4提供推力将第一承载架1与需要检测的避免进行贴合，从而对避免进行监测、维护或清洁等等。其具体实施方式为，例如需要对壁面裂缝需要进行监测，则可以在第一承载架1上安装摄像头，且摄像头安装于第一承载架1的侧壁，与第二旋翼组件4相对设置，由此当利用第一旋翼组件3带动第一承载架1飞行至指定高度后，由第二旋翼调节水平飞行方向，然后飞行至壁面指定地点。同时由于在飞行时，对于精度的调节较为困难，故而本实施例在第一承载架1上设置行进机构6，其中行进机构6可以采用电机驱动轮子，也可以采用履带式行进机构6。其旨在当第一承载架1与壁面接触后，利用第二旋翼组件4对第一承载架1施加对壁面的压力，从而使得行进机构6获得稳定的摩擦力，再利用行进机构6以及第一旋翼组件3驱动第一承载架1沿壁面爬行，从而准确的将摄像头对准需要检测的位置，从而避免了工作人员在对桥墩、桥梁、桥塔等关键构件检查或维护工作中发生危险，提高了安全性。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其特征在于，包括第一承载架、设置于所述第一承载架底部的行进机构、设置于所述第一承载架上的多组旋翼组件、设置于所述第一承载架上的摄像头和天线，多组所述旋翼组件包括设置于所述第一承载架顶部的第一旋翼组件、设置于所述第一承载架侧壁的第二旋翼组件。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其特征在于，还包括与所述第一承载架铰接的一个或多个第二承载架，多组所述旋翼组件还包括设置于所述第二承载架侧壁上的第三旋翼组件。

3.根据权利要求2所述的一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其特征在于，所述行进机构包括设置于所述第一承载架内的第一电机、与所述第一电机输出轴连接的第一主动轮，以及与所述第一承载架转动连接的从动轮。

4.根据权利要求3所述的一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其特征在于，还包括第一压力传感器，所述第一电机的输出轴通过所述第一压力传感器与所述第一承载架连接；所述第一电机的输出轴与所述第一压力传感器活动连接。

5.根据权利要求3所述的一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其特征在于，所述行进机构还包括设置于所述第二承载架内的第二电机、与所述第二电机输出轴连接的第二主动轮。

6.根据权利要求5所述的一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其特征在于，还包括第二压力传感器，所述第二电机的输出轴通过所述第二压力传感器与所述第二承载架连接；所述第二电机的输出轴与所述第二压力传感器活动连接。

7.根据权利要求2所述的一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其特征在于，所述天线为全向天线。

8.根据权利要求7所述的一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其特征在于，还包括角度调节机构，所述角度调节机构包括铰链、与所述铰链的传动轴连接的传动机构以及与所述传动机构连接的第三电机，所述第一承载架通过所述铰链与所述第二承载架连接。

9.根据权利要求1所述的一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其特征在于，所述第一承载架内还设有三轴倾角传感器或/和陀螺仪传感器。

10.根据权利要求1所述的一种桥梁墩塔健康检测及维护机器人，其特征在于，任一所述旋翼组件包括第四电机以及与所述第四电机输出轴连接的升力旋翼。

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