CN220500416U - 一种水下双模式桥墩检测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及检测机器人技术领域，具体涉及一种水下双模式桥墩检测机器人。包括：主框架；上浮体，设置在所述主框架的顶部；动力推进模块，包括四个水平推进器和四个垂向推进器；履带爬行模块，设置在所述主框架的底部；所述主框架的前端设置有水下摄像机、水下灯及双目测距相机，所述主框架的后端设置有水下摄像机和水下灯。本实用新型的动力推进模块可以确保本专利产品能够在高速紊流条件下对桥梁、人工岛等多种水工建筑的水下结构部分的表观进行精准探测工作。

Description

一种水下双模式桥墩检测机器人

技术领域

本实用新型涉及检测机器人技术领域，具体涉及一种水下双模式桥墩检测机器人。

背景技术

设于水域环境的桥梁桥墩，长时间受到海水的腐蚀、冲刷和海洋生物附着影响，钢结构的腐蚀加快，会对桥梁、桥墩的寿命和承载能力造成较大的影响。目前水下桥梁和桥墩的检测与清洗主要是由潜水员完成。潜水员的作业深度和时间受限，作业风险高。

水下机器人作为机器人的一个重要分支，在水下桥梁、桥墩的检测方面具有广阔的应用前景。中国专利《一种水下桥墩检测机器人》(申请号202210952823.9)公开了一种检测机器人，解决了如何用机械替代潜水员进行桥墩检测的问题，但在实际使用过程中，仍存在以下缺陷：无法在高速紊流条件下对桥梁、人工岛等多种水工建筑的水下结构部分的表观进行精准探测工作。

实用新型内容

本实用新型提供了一种水下双模式桥墩检测机器人，其目的在于解决现有技术在在高速紊流条件对桥梁、人工岛等多种水工建筑的水下结构部分的表观探测精度低的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

本实用新型提供了一种水下双模式桥墩检测机器人，包括：

主框架；

上浮体，设置在所述主框架的顶部，所述上浮体的四个端角附近分别设置有喷口；

动力推进模块，包括四个水平推进器和四个垂向推进器，所述水平推进器两两一组分别设置在所述主框架的前后两端，位于同一端的两个水平推进器的轴线延长线相交；所述垂向推进器垂直设置在所述主框架上，所述垂向推进器的推进螺旋桨设置在所述喷口内；

履带爬行模块，设置在所述主框架的底部；

此外，所述主框架的前端设置有水下摄像机、水下灯及双目测距相机，所述主框架的后端设置有水下摄像机和水下灯。

进一步，所述主框架的顶部中心处设置有起吊环，所述上浮体的中心处设置有用于所述起吊环穿过的贯穿孔。

进一步，所述起吊环下方安装四根拉杆。

进一步，所述主框架中下部还设置有设备容纳腔。

进一步，位于同一端的两个所述水平推进器的轴线延长线相交，且呈25度布置。

进一步，所述履带爬行模块包括底座框架、两个驱动电机、两个履带、底部浮体和若干负重轮。

进一步，所述底座框架的上表面设置有若干下浮体，所述底座框架的下表面设置有若干底部浮体。

进一步，所述垂向推进器下方的下浮体及底部浮体均设置有贯穿孔。

本实用新型所达到的有益效果为：

本实用新型的动力推进模块可以确保本专利产品能够在高速紊流条件下对桥梁、人工岛等多种水工建筑的水下结构部分的表观进行精准探测工作，并能够实时采集数据且通过拖缆传输至无人船活岸上。

本实用新型设置有四台水平推进器和四台垂向推进器，使得本产品在水中具备前、后、左、右、上、下六向运动能力，且能在水中固定位置精准悬停，以便对水工建筑的水下结构部分表观进行精准探测。

此外，本实用新型还设置有履带爬行模块，可以在四台垂向推进器的配合下，使本产品具备水下推力吸附爬行功能，爬行履带系统能够适应不规则平面、曲面以及海底平面，能够抗高速紊流能力，即在紊流环境中正常爬行工作。

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示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型的整体结构示意图(前右视角)。

图2是本实用新型的整体结构示意图(后左视角)。

图3是本实用新型隐藏上浮体后的结构示意图(前右视角)。

图4是本实用新型隐藏上浮体后的结构示意图(后左视角)。

图5是本实用新型的后视图。

图6是本实用新型的俯视图。

图7是本实用新型的仰视图。

图8是本实用新型的履带爬行模块结构示意图。

图中，10、桥墩检测机器人；110、上浮体；111、喷口；120、主框架；121、起吊环；122、拉杆；123、设备容纳腔；124、控制仓；125、电源仓；130、动力推进模块；131、水平推进器；131a、推进螺旋桨；132、垂向推进器；140、下浮体；150、履带爬行模块；151、底座框架；152、驱动电机；153、履带；154、底部浮体；161、水下摄像机；162、水下灯；163、双目测距相机；170、空化清洗设备。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供了一种水下双模式桥墩检测机器人10，本实用新型的前端为双目测距相机163所在的那一端。所述桥墩检测机器人10通过脐带缆与设置在岸上或船上的光电复合脐带缆缆车连接，所述光电复合脐带缆缆车与人机交互控制台连接，所述人机交互控制台连接电源箱。所述电源箱通过脐带缆为所述桥墩检测机器人10供电，所述人机交互控制台通过脐带缆操控所述桥墩检测机器人10并接受桥墩检测机器人10上传的数据。

如图1～8所示，所述桥墩检测机器人10包括：

主框架120，为本实用新型的主体结构，用于支撑固定本实用新型的各个部件；

上浮体110，设置在所述主框架120的顶部，用于为本实用新型提供浮力；所述上浮体110的四个端角附近分别设置有喷口111；

动力推进模块130，用于为本实用新型在水中的移动提供动力；包括四个水平推进器131和四个垂向推进器132，所述水平推进器131两两一组分别设置在所述主框架120的前后两端，位于同一端的两个水平推进器131的轴线延长线相交；所述垂向推进器132垂直设置在所述主框架120上，所述垂向推进器132的推进螺旋桨131a设置在所述喷口111内；

履带爬行模块150，设置在所述主框架120的底部，用于在不规则平面、曲面以及海底平面爬行；

此外，所述主框架120的前端设置有水下摄像机161、水下灯162及双目测距相机163，所述主框架120的后端设置有水下摄像机161和水下灯162；双目相机可在水下清晰度较好的情况下测量桥墩裂缝的长度宽度等信息。操作人员可以根据需求调整镜头方向，获得操作必须的图像信息。

在本实用新型的实施例中，如图2～5所示，所述主框架120采用不锈钢方管制作，并在关键位置增加固定支架保证其稳定性；所述主框架120的四周及底部采用镂空结构，减小运动时的水阻；所述上浮体110与下述下浮体140及底部浮体154的侧方被主框架120包围保护，防止移动过程中浮体损坏。主框架120侧面底部设置有一排孔，用于与履带爬行模块150通过螺栓进行快速固定连接。

此外，所述主框架120的顶部中心处设置有起吊环121，所述上浮体110的中心处设置有用于所述起吊环121穿过的贯穿孔，所述起吊环121用于载体的布放和回收；所述起吊环121下方安装四根拉杆122，用于增强主框架120的强度。

在本实用新型的实施例中，如图6所示，所述动力推进模块130包括四个水平推进器131和四个垂向推进器132，所述水平推进器131和垂向推进器132均设置有推进螺旋桨131a；垂向推进器132采用垂向固定的方式布局，可以保证给桥墩检测机器人10施加压力的时候保证最大力矩，同时在垂向推进器132的下方开孔，确保水道的通畅；水平推进器131的轴线延长线相交，且呈25度布置，可以保证前进方向上每个推进器有90％的推力施加，由于机器人横向移动功能不常用，此角度布置下每个推进器可产生42％的推力施加，每个推进器最大推力为30kg，因此前进和后退方向履带153机器人的最大推力为107kgf，侧向的最大推力为50kgf。

在本实用新型的实施例中，如图8所示，所述履带爬行模块150包括底座框架151、两个驱动电机152、两个履带153、底部浮体154和若干负重轮，所述底座框架151设置在所述主框架120的底部，两个所述驱动电机152设置在所述底座框架151的后端两侧，两个所述履带153分别通过负重轮设置在所述底座框架151的左右两侧，两个所述驱动电机152分别驱动两个所述履带153运转。

在本实用新型的实施例中，所述底座框架151的上表面设置有若干下浮体140，所述底座框架151的下表面设置有若干底部浮体154；所述垂向推进器132下方的下浮体140及底部浮体154均设置有贯穿孔，以保持水道的畅通。

其中，所述上浮体110、下浮体140及底部浮体154均采用低密度复合材料，浮体为整个载体提供所需要的浮力，确保浮体提供的浮力大于等于桥墩检测机器人10的重力；边角处使用八颗螺钉与主框架120或底座框架151相连。

其中，所述履带153的长度大于所述主框架120的长度，用于保证桥墩检测机器人10遇到障碍物或前进时，主体不会撞坏损坏。

在本实用新型的实施例中，所述主框架120内还设置有控制仓124和电源仓125，所述控制仓124内部有驱动电机152的控制器和驱动电气组件，所述电源仓125与脐带缆连接用于为本产品提供二次电源；所述主框架120中下部还设置有设备容纳腔123，所述设备容纳腔123可搭载空化清洗设备170。

此外，所述主框架120内还设置有BV5000三维成像声呐或MD750成像声呐等探测设备，以对水下结构进行扫描成像。

在本实用新型的实施例中，所述主框架120前端安装两台水下摄像机161和两个水下灯162，实现前视面的大视距功能；后端安装一台水下摄像机161和两个水下灯162，用于观察后方的情况。

水下姿态稳定性考虑，设计时，保持重心在浮心的垂直下方，且重心和浮心的距离(稳心高)保持在5cm以上，这样既能实现水下贴桥墩时候的翻转也能保证在不加外部控制的情况下，依靠载体本身的回转力矩也可以使得载体在恶劣海况下保持姿态的回正。

桥墩检测机器人10通过水平推进器131及垂向推进器132的配合驶入水中，当运动至桥墩的位置后，通过控制垂向推进器132使机器人做俯仰运动，反转90度，同时履带153快速向桥墩爬行，通过垂向推进器132的推力吸附功能将机器人牢牢吸附在桥墩上。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种水下双模式桥墩检测机器人(10)，其特征在于，包括：

主框架(120)；

上浮体(110)，设置在所述主框架(120)的顶部，所述上浮体(110)的四个端角附近分别设置有喷口(111)；

动力推进模块(130)，包括四个水平推进器(131)和四个垂向推进器(132)，所述水平推进器(131)两两一组分别设置在所述主框架(120)的前后两端，位于同一端的两个水平推进器(131)的轴线延长线相交；所述垂向推进器(132)垂直设置在所述主框架(120)上，所述垂向推进器(132)的推进螺旋桨(131a)设置在所述喷口(111)内；

履带爬行模块(150)，设置在所述主框架(120)的底部；

此外，所述主框架(120)的前端设置有水下摄像机(161)、水下灯(162)及双目测距相机(163)，所述主框架(120)的后端设置有水下摄像机(161)和水下灯(162)。

2.根据权利要求1所述的一种水下双模式桥墩检测机器人(10)，其特征在于：所述主框架(120)的顶部中心处设置有起吊环(121)，所述上浮体(110)的中心处设置有用于所述起吊环(121)穿过的贯穿孔。

3.根据权利要求2所述的一种水下双模式桥墩检测机器人(10)，其特征在于：所述起吊环(121)下方安装四根拉杆(122)。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种水下双模式桥墩检测机器人(10)，其特征在于：所述主框架(120)中下部还设置有设备容纳腔(123)。

5.根据权利要求1所述的一种水下双模式桥墩检测机器人(10)，其特征在于：位于同一端的两个所述水平推进器(131)的轴线延长线相交，且呈25度布置。

6.根据权利要求1所述的一种水下双模式桥墩检测机器人(10)，其特征在于：所述履带爬行模块(150)包括底座框架(151)、两个驱动电机(152)、两个履带(153)、底部浮体(154)和若干负重轮。

7.根据权利要求6所述的一种水下双模式桥墩检测机器人(10)，其特征在于：所述底座框架(151)的上表面设置有若干下浮体(140)，所述底座框架(151)的下表面设置有若干底部浮体(154)。

8.根据权利要求7所述的一种水下双模式桥墩检测机器人(10)，其特征在于：所述垂向推进器(132)下方的下浮体(140)及底部浮体(154)均设置有贯穿孔。