CN217870065U - 一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人，涉及桥梁缆索领域，包括主旋翼机构、副旋翼机构和缆索检测机构，缆索检测机构包括，顶部方杆、侧边方杆、底部方杆和控制系统搭载平台，两组所述侧边方杆之间且位于底部位置相机搭载平台；该双向多旋翼缆索微接触型检测机器人能够在机器人行进的过程中将拍摄到的图像实时传给地面站，效率更高，减少了数据冗余，可以依据拍照顺序，更精准的定位缺陷的位置，采用方向不同的主旋翼机构和副旋翼机构为机器人提供动力，由主旋翼机构平衡机器人重力，再由副旋翼机构提供沿缆索方向的升力,可以根据缆索的角度调节两组主旋翼螺旋桨的相对角度。

Description

一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人

技术领域

本实用新型涉及桥梁缆索领域，具体为一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人。

背景技术

桥梁是世界交通的重要组成部分，桥梁有许多种，根据其受力的特点可以将其分为拱式桥、悬索桥以及斜拉桥等，近年来随着经济的日益发展，桥梁的数量迅速增长，此外交通工具的数量也越来越多，种类也愈加繁杂，桥梁安全检测的任务日益繁重，又因为缆索是桥梁中的重要组成部分，是桥梁的生命线，因此桥梁缆索的检测显得尤其重要，如何快速、经济、准确、有效地对桥梁缆索进行检测，对早期发现缆索病害、减少维修成本、延长缆索寿命、减少安全事故具有重要意义。

市场上常见的一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人，大多以电动驱动或者电气驱动的轮胎式机器人为主，这些机器人主要存在机械结构部分体积较大、质量较大、成本较高、驱动装置过多难以实现同步控制以及在工作过程中由于轮胎与缆索表面之间的摩擦力不好掌控而出现的卡死或掉落等问题，为此，我们提出一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人，包括主旋翼机构、副旋翼机构和缆索检测机构，缆索检测机构包括，顶部方杆、侧边方杆、底部方杆和控制系统搭载平台，两组所述侧边方杆之间且位于底部位置相机搭载平台，所述底部方杆上端且位于中间位置设置有轮胎装载架，所述底部方杆外侧壁且位于中间位置设置有安全装置支撑杆；

副旋翼机构包括副旋翼支撑杆，主旋翼机构包括主旋翼架连接件，两组所述侧边方杆之间且位于中间位置设置有横方杆。

进一步的，所述相机搭载平台上端靠近边沿位置设置有相机，所述相机搭载平台上端且位于相机一侧位置设置相机镜头。

进一步的，所述轮胎装载架上端开设有滑轨，所述滑轨内侧壁之间设置有轮胎轴，所述轮胎轴一端设置有轮胎。

进一步的，所述底部方杆底端且位于中间位置设置有安全装置处电机，所述安全装置处电机一侧设置有皮带轮，所述安全装置支撑杆底端设置有摩擦片摇臂，所述安全装置支撑杆底端设置有摩擦片摇臂支架，所述摩擦片摇臂顶部和摩擦片摇臂支架之间设置有摩擦片摇臂处螺母和摩擦片摇臂处螺栓，所述摩擦片摇臂内侧壁之间且位于底部位置设置有摩擦片固定轴，所述摩擦片固定轴上转动设置有摩擦片，所述摩擦片和皮带轮上缠绕设置有绳子。

进一步的，所述副旋翼支撑杆上端靠近一侧位置位置设置有副旋翼电机，所述副旋翼电机的输出端设置有副旋翼螺旋桨。

进一步的，所述横方杆内侧壁设置有主旋翼架连接件固定螺母，所述主旋翼架连接件一端设置有主旋翼支撑杆，所述主旋翼支撑杆另一端设置有销轴，且销轴的一端贯穿横方杆设置，所述主旋翼架连接件固定螺母套设在销轴上，所述主旋翼支撑杆另一端设置有主旋翼连接杆，所述主旋翼连接杆上端设置有主旋翼电机，所述主旋翼电机上端设置有主旋翼螺旋桨。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该双向多旋翼缆索微接触型检测机器人中，采用多组超高速相机进行工作，相机通过相应的无线发送接收系统与地面站相连接，将相机镜头所拍摄到的图像传回地面站，其中无线发送接收系统为机器人与PC端远程控制系统建立的一个无线通讯平台，通讯系统有一个单向的无线图传通道,可将机器人拍摄的图像发送至PC端,有一路双向的数据通道可将PC端远程控制信号发送给机器人,同时将机器人的状态数据如工作行程、系统的工作电流和电源电量等数据发回至PC端，能够在机器人行进的过程中将拍摄到的图像实时传给地面站，效率更高；

该双向多旋翼缆索微接触型检测机器人中，采用方向不同的主旋翼机构和副旋翼机构为机器人提供动力，整个机器人由主旋翼支撑杆的两组主旋翼螺旋桨来平衡机器人重力，再由副旋翼支撑杆的副旋翼螺旋桨提供沿缆索方向的升力，同时工作人员通过销轴转动主旋翼支撑杆和主旋翼连接杆可以调节主旋翼螺旋桨的角度，再将主旋翼架连接件固定螺母套设在销轴上对主旋翼螺旋桨定位，可以根据缆索的角度调节两组主旋翼螺旋桨的相对角度，使得机器人整机中旋翼机构提供的升力竖直向上，机器人整机运动驱动以及缆索检测机构提供的驱动力沿缆索轴向，并且通过调整主旋翼螺旋桨和副旋翼螺旋桨的转速，满足工作时对拉力的不同需求，改变传统的电机驱动或者电气驱动，质量体积更小，爬行效果更好，更不容易出现卡死或掉落的情况；

该双向多旋翼缆索微接触型检测机器人中，图像处理过程采用视频图像序列拼接，将一个视频中的图像序列拼接为一幅视野范围较大的图片可使人们对视频内容有直观的感受，减少了数据冗余，并且可以依据拍照顺序，更精准的定位缺陷的位置。

附图说明

图1是本实用新型的机器人的整体的结构示意图；

图2是本实用新型的相机搭载平台的结构示意图；

图3是本实用新型的轮胎装载架的结构示意图；

图4是本实用新型的主旋翼支撑杆的结构示意图；

图5是本实用新型的副旋翼支撑杆的结构示意图；

图6是本实用新型的安全装置支撑杆的结构示意图。

图中：1、顶部方杆；2、侧边方杆；3、底部方杆；4、副旋翼支撑杆；5、副旋翼电机；6、副旋翼螺旋桨；7、主旋翼支撑杆；8、主旋翼连接杆；9、主旋翼螺旋桨；10、主旋翼电机；11、主旋翼架连接件；12、主旋翼架连接件固定螺母；13、横方杆；14、相机搭载平台；15、相机；16、相机镜头；17、控制系统搭载平台；18、轮胎装载架；19、滑轨；20、轮胎轴；21、轮胎；22、安全装置支撑杆；23、安全装置处电机；24、摩擦片摇臂处螺母；25、摩擦片摇臂处螺栓；26、皮带轮；27、摩擦片摇臂；28、绳子；29、摩擦片固定轴；30、摩擦片；31、摩擦片摇臂支架。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人，包括主旋翼机构、副旋翼机构和缆索检测机构，缆索检测机构包括，顶部方杆1、侧边方杆2、底部方杆3和控制系统搭载平台17，两组侧边方杆2之间且位于底部位置相机搭载平台14，底部方杆3上端且位于中间位置设置有轮胎装载架18，底部方杆3外侧壁且位于中间位置设置有安全装置支撑杆22；

副旋翼机构包括副旋翼支撑杆4，主旋翼机构包括主旋翼架连接件11，两组侧边方杆2之间且位于中间位置设置有横方杆13。

相机搭载平台14上端靠近边沿位置设置有相机15，相机搭载平台14上端且位于相机15一侧位置设置相机镜头16。

轮胎装载架18上端开设有滑轨19，滑轨19内侧壁之间设置有轮胎轴20，轮胎轴20一端设置有轮胎21。

底部方杆3底端且位于中间位置设置有安全装置处电机23，安全装置处电机23一侧设置有皮带轮26，安全装置支撑杆22底端设置有摩擦片摇臂27，安全装置支撑杆22底端设置有摩擦片摇臂支架31，摩擦片摇臂27顶部和摩擦片摇臂支架31之间设置有摩擦片摇臂处螺母24和摩擦片摇臂处螺栓25，摩擦片摇臂27内侧壁之间且位于底部位置设置有摩擦片固定轴29，摩擦片固定轴29上转动设置有摩擦片30，摩擦片30和皮带轮26上缠绕设置有绳子28。

副旋翼支撑杆4上端靠近一侧位置位置设置有副旋翼电机5，副旋翼电机5的输出端设置有副旋翼螺旋桨6。

横方杆13内侧壁设置有主旋翼架连接件固定螺母12，主旋翼架连接件11一端设置有主旋翼支撑杆7，主旋翼支撑杆7另一端设置有销轴，且销轴的一端贯穿横方杆13设置，所述主旋翼架连接件固定螺母12套设在销轴上，主旋翼支撑杆7另一端设置有主旋翼连接杆8，主旋翼连接杆8上端设置有主旋翼电机10，主旋翼电机10上端设置有主旋翼螺旋桨9。

工作原理：

采用多组超高速相机15进行工作，相机15通过相应的无线发送接收系统与地面站相连接，将相机镜头16所拍摄到的图像传回地面站，其中无线发送接收系统为机器人与PC端远程控制系统建立的一个无线通讯平台，通讯系统有一个单向的无线图传通道,可将机器人拍摄的图像发送至PC端,有一路双向的数据通道可将PC端远程控制信号发送给机器人,同时将机器人的状态数据如工作行程、系统的工作电流和电源电量等数据发回至PC端；

图像处理过程采用视频图像序列拼接，将一个视频中的图像序列拼接为一幅视野范围较大的图片可使人们对视频内容有直观的感受。主要处理流程为：抽取视频图像序列中的关键帧，以降低数据冗余并且提高方法效率；将RGB图像转到HSV色彩空间，利用颜色的不同将前景的缆索区域与背景分割；利用区域生长算法实现对背景物体的剔除，并使用直线检测算法获得缆索边线位置进行缆索区域图像提取；利用SURF算法提取图像特征点并采用FlannBasedMatcher方法寻找最佳匹配点，采用刚性变换模型实现图像配准；采用最佳缝合线算法实现图像的融合，最终将视频的处理转化为了对图像的处理；

采用方向不同的主旋翼机构和副旋翼机构为机器人提供动力，主要包括了主旋翼螺旋桨9、副旋翼螺旋桨6、副旋翼电机5、主旋翼电机10、电池以及无人机的飞行控制模块，电池为其提供能源，整个机器人由主旋翼支撑杆7的两组主旋翼螺旋桨9来平衡机器人重力，再由副旋翼支撑杆4的副旋翼螺旋桨6提供沿缆索方向的升力，同时工作人员通过销轴转动主旋翼支撑杆7和主旋翼连接杆8可以调节主旋翼螺旋桨9的角度，再将主旋翼架连接件固定螺母12套设在销轴上对主旋翼螺旋桨9定位，可以根据缆索的角度调节两组主旋翼螺旋桨9的相对角度，使得机器人整机中旋翼机构提供的升力竖直向上，机器人整机运动驱动以及缆索检测机构提供的驱动力沿缆索轴向，并且通过调整主旋翼螺旋桨9和副旋翼螺旋桨6的转速，满足工作时对拉力的不同需求；

通过安全装置处电机23旋转控制皮带轮26转动、从而带动拉紧摩擦片30的绳子28紧绷，从而使得摩擦片30贴紧缆索表面，增大机器人与缆索表面的摩擦力，从而在不至于压力过大损伤缆索表面的情况下达到控制机器人下落速度以及紧急制动的目的。

相机搭载平台14主要用来装载相机15以及相应的控制辅助装置，从而支撑相机15完成相应的拍照工作，轮胎装载架18配合轮胎21和轮胎轴20主要用来支撑机器人的行走，并通过相应的弹簧装置，使得轮胎21总是紧贴缆索表面，从而使得机器人能够适应不同直径的缆索，主旋翼连接杆8和主旋翼架连接件11主要用来承载主旋翼电机10和主旋翼螺旋桨9，并可以调整主旋翼螺旋桨9的方向，使主旋翼螺旋桨9提供的力与水平面保持垂直，副旋翼支撑杆4主要用来装载副旋翼电机5、副旋翼螺旋桨6以及相应辅助控制装置，支撑副旋翼螺旋桨6的运行。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人，包括主旋翼机构、副旋翼机构和缆索检测机构，其特征在于，缆索检测机构包括，顶部方杆(1)、侧边方杆(2)、底部方杆(3)和控制系统搭载平台(17)，两组所述侧边方杆(2)之间且位于底部位置相机搭载平台(14)，所述底部方杆(3)上端且位于中间位置设置有轮胎装载架(18)，所述底部方杆(3)外侧壁且位于中间位置设置有安全装置支撑杆(22)；

副旋翼机构包括副旋翼支撑杆(4)，主旋翼机构包括主旋翼架连接件(11)，两组所述侧边方杆(2)之间且位于中间位置设置有横方杆(13)。

2.根据权利要求1所述的一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人，其特征在于，所述相机搭载平台(14)上端靠近边沿位置设置有相机(15)，所述相机搭载平台(14)上端且位于相机(15)一侧位置设置相机镜头(16)。

3.根据权利要求1所述的一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人，其特征在于，所述轮胎装载架(18)上端开设有滑轨(19)，所述滑轨(19)内侧壁之间设置有轮胎轴(20)，所述轮胎轴(20)一端设置有轮胎(21)。

4.根据权利要求1所述的一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人，其特征在于，所述底部方杆(3)底端且位于中间位置设置有安全装置处电机(23)，所述安全装置处电机(23)一侧设置有皮带轮(26)，所述安全装置支撑杆(22)底端设置有摩擦片摇臂(27)，所述安全装置支撑杆(22)底端设置有摩擦片摇臂支架(31)，所述摩擦片摇臂(27)顶部和摩擦片摇臂支架(31)之间设置有摩擦片摇臂处螺母(24)和摩擦片摇臂处螺栓(25)，所述摩擦片摇臂(27)内侧壁之间且位于底部位置设置有摩擦片固定轴(29)，所述摩擦片固定轴(29)上转动设置有摩擦片(30)，所述摩擦片(30)和皮带轮(26)上缠绕设置有绳子(28)。

5.根据权利要求1所述的一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人，其特征在于，所述副旋翼支撑杆(4)上端靠近一侧位置位置设置有副旋翼电机(5)，所述副旋翼电机(5)的输出端设置有副旋翼螺旋桨(6)。

6.根据权利要求1所述的一种双向多旋翼缆索微接触型检测机器人，其特征在于，所述横方杆(13)内侧壁设置有主旋翼架连接件固定螺母(12)，所述主旋翼架连接件(11)一端设置有主旋翼支撑杆(7)，所述主旋翼支撑杆(7)另一端设置有销轴，且销轴的一端贯穿横方杆(13)设置，所述主旋翼架连接件固定螺母(12)套设在销轴上，所述主旋翼支撑杆(7)另一端设置有主旋翼连接杆(8)，所述主旋翼连接杆(8)上端设置有主旋翼电机(10)，所述主旋翼电机(10)上端设置有主旋翼螺旋桨(9)。

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