CN220575935U - 适用于对水电站坝体缺陷部位检测的检测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于对水电站坝体缺陷部位检测的检测机器人，包括：母机；子机，被设计构造成对缺陷部位拍摄进而可检测缺陷部位；以及抛机装置，安装在母机上，被配置为控制子机远离或靠近母机，在子机远离母机的情况下，子机实现对缺陷部位拍摄。

Description

适用于对水电站坝体缺陷部位检测的检测机器人

技术领域

本实用新型涉及水电站坝体检测技术领域，尤其涉及一种适用于对水电站坝体缺陷部位检测的检测机器人。

背景技术

水下检测机器人可以实现对水电站坝体水下部分的检修，提升水电站坝体的寿命。然而现有的水下检测机器人受到自身结构的影响，当其在复杂水域环境中工作时，受到能见度差、紊流、水下干扰复杂等影响，对水电站坝体水下缺陷位置的检测不够准确，致使对水电站坝体的水下部分检修速度慢，降低了水下检测智能机器人系统的工作效率。

实用新型内容

为至少部分地克服上述提及的至少一种或者其它实用新型的技术缺陷，本实用新型的至少一种实施例提供一种适用于对水电站坝体缺陷部位检测的检测机器人，可以获取较为清晰的水电站坝体缺陷部位的图像。

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种适用于对水电站坝体缺陷部位检测的检测机器人，包括：母机；子机，被构造成对所述缺陷部位拍摄进而检测所述缺陷部位；以及抛机装置，安装在所述母机上，被配置为控制所述子机远离或靠近所述母机，在所述子机远离所述母机的情况下，所述子机对所述缺陷部位拍摄。

在一些实施例中，所述抛机装置包括：第一架体，安装在所述母机上；驱动部，安装在所述第一架体上；卷筒，安装在所述第一架体上，所述卷筒在所述驱动部的带动下绕所述驱动部的输出端转动；以及缆线，一端被构造成安装在所述卷筒上，所述缆线的另一端与所述子机连接；其中，在所述卷筒绕所述输出端转动的情况下，所述缆线缠绕在所述卷筒上或从所述卷筒上解缠绕，以使所述子机靠近或远离所述母机。

在一些实施例中，所述驱动部包括：传动组件，安装在所述第一架体上；以及电机，安装在所述传动组件的输入端，所述传动组件的输出端与所述卷筒同轴连接，所述电机通过所述传动组件带动所述卷筒转动，使得所述卷筒的转速小于所述电机的转速。

在一些实施例中，所述传动组件包括：第一传送轮，与所述电机输出轴同轴连接，所述第一传送轮在所述电机的带动下与所述电机同步转动；第二传送轮，所述第二传送轮的直径大于所述第一传送轮的直径；以及传动带，分别与所述第一传送轮和所述第二传送轮连接，所述第一传送轮通过所述传动带带动所述第二传送轮转动。

在一些实施例中，所述驱动部还包括：安装架，安装在所述第一架体上，所述电机基于所述安装架安装在所述第一架体上。

在一些实施例中，所述驱动部还包括：防护板，设置在所述传动组件和所述第一架体上之间，所述防护板包括平坦的主体部和从所述主体部的边缘垂直延伸的折边。

在一些实施例中，所述主体部上设置有开口，所述传动组件基于所述开口安装在所述第一架体上。

在一些实施例中，所述子机包括：第二架体，与所述缆线的另一端连接；多个第一推进器，均匀安装在所述第二架体的前端和后端，在所述子机远离所述母机的情况下，所述第一推进器推动所述子机运动；多个吸附器，安装在所述第二架体的前端，在所述第一推进器推动所述子机靠近所述缺陷部位的情况下，所述吸附器被构造成吸附在靠近所述缺陷部位的坝体上；以及拍照装置，安装在所述第二架体的前端，在所述吸附器吸附在靠近所述缺陷部位的坝体上的情况下，所述拍照装置对所述缺陷部位拍摄。

在一些实施例中，所述母机包括：第三架体，与所述抛机装置连接；多个第二推进器，均匀安装在所述第三架体的边缘，所述第二推进器被构造成推动所述检测机器人运动；成像装置，安装在所述第三架体上，所述成像装置被配置为建立所述水电站坝体的三维模型，所述检测机器人基于所述三维模型检测所述水电站坝体缺陷部位；以及至少一个机械臂，安装在所述第三架体上，所述机械臂被配置为对所述水电站坝体进行清理作业；

在一些实施例中，所述母机还包括：防水舱，安装在所述第三架体上；控制装置，安装在所述防水舱内部，所述控制装置被配置为向所述抛机装置发送控制信号，以控制所述抛机装置的驱动部转动；以及定位装置，安装在所述防水舱内部，所述定位装置被配置为确定所述检测机器人的位置信息。

根据本公开的实施例，通过设置抛机装置控制子机远离或靠近所述母机，可以实现母机释放或回收子机，在母机不能到达水电站坝体的缺陷部位的情况下，可以控制子机远离母机，在子机到达缺陷部位时，可以控制子机对缺陷部位进行拍摄，以实现获得缺陷部位高清图像的目的。

附图说明

图1是根据本实用新型示意性实施例的适用于对水电站坝体缺陷部位检测的检测机器人的立体图；

图2是根据本实用新型示意性实施例的抛机装置的立体图；

图3是根据本实用新型示意性实施例的抛机装置的分解图；

图4是根据本实用新型示意性实施例的子机的立体图；

图5是根据本实用新型示意性实施例的子机的分解图；

图6是根据本实用新型示意性实施例的母机的立体图；

图7是根据本实用新型示意性实施例的母机去除第三架体后的立体图；以及

图8是根据本实用新型示意性实施例的母机的分解图。

上述附图中，附图标记含义具体如下：

1：母机；

11：第三架体；

12：第二推进器；

13：成像装置；

131：云台相机；

132：激光器；

14：机械臂；

15：防水舱；

16：活塞阀；

17：控制装置：

171：协议服务器；

172：水下电控模块；

173：水下光端机；

174：交换机；

18：定位装置；

181：超短基线水生定位系统；

182：多普勒量程仪；

183：惯性导航系统；

19：组合声呐；

110：伺服电机2：子机；

21：第二架体；

22：第一推进器；

23：吸附器；

24：拍照装置；

3：抛机装置；

31：第一架体；

311：支臂；

32：驱动部；

321传动组件；

3211：第一传送轮；

3212：第二传送轮；

3213：传动带；

322：电机；

323：安装架；

324：防护板；

3241：主体部；

32411：开口；

3242：折边；

33：卷筒；

34：缆线。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。

但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本实用新型实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本实用新型。在此使用的术语“包括”表明了特征、步骤、操作的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

在检测机器人进行水下探测的过程中，受水域环境能见度差、紊流、水下干扰复杂等影响，检测机器人受自身体积的影响，不能靠近水电站坝体缺陷部位，无法获取水电站坝体缺陷部位清晰的图像，因而对水电站坝体水下缺陷位置的检测不够准确，从而对水电站坝体的水下部分检修速度慢，降低了水下检测智能机器人系统的工作效率。

图1是根据本实用新型示意性实施例的适用于对水电站坝体缺陷部位检测的检测机器人的立体图。

如图1所示，本实用新型的实施例提供一种适用于对水电站坝体缺陷部位检测的检测机器人。检测机器人包括母机1、子机2和抛机装置3。

具体地，子机2被构造成对缺陷部位拍摄进而检测缺陷部位。抛机装置3安装在母机1上(如图1所示的母机1的下方)，抛机装置3被配置为控制子机2远离或靠近母机1，在子机2远离母机1的情况下，子机2可以对缺陷部位拍摄。

根据本公开的实施例，通过设置抛机装置3控制子机2远离或靠近母机1，可以实现母机1释放或回收子机2，在母机1不能到达水电站坝体的缺陷部位的情况下，可以控制子机2远离母机1，在子机2到达缺陷部位时，可以控制子机2对缺陷部位进行拍摄，以实现获得缺陷部位高清图像的目的。

图2是根据本实用新型示意性实施例的抛机装置的立体图。图3是根据本实用新型示意性实施例的抛机装置的分解图。

如图2和图3所示，在一些实施例中，抛机装置3包括第一架体31、驱动部32、卷筒33和缆线34。第一架体31安装在母机1上(如图1所示的母机1的下方)。驱动部32安装在第一架体31上。卷筒33安装在第一架体31上，卷筒33在驱动部32的带动下绕驱动部32的输出端转动。缆线34的一端被构造成安装在卷筒33上，缆线34的另一端与子机2连接。如图2和图3所示，第一架体31上可以包括向下延伸的两个支臂311，卷筒33的两端可以分别安装在两个支臂311上。第一架体31可以采用耐压、防水材料制备。在卷筒33绕输出端转动的情况下，缆线34缠绕在卷筒33上或从卷筒33上解缠绕，以使子机2靠近或远离母机1。在子机2远离母机1的情况下，子机2可以对缺陷部位拍摄，进而可以获得缺陷部位的高清图像。

在一些实施例中，驱动部32包括传动组件321和电机322。传动组件321安装在第一架体31上。电机322安装在传动组件321的输入端(如图3所示的传动组件321的右端)，传动组件321的输出端与卷筒33同轴连接(卷筒33可以是连接在如图3所示的传动组件321的左端)，电机322通过传动组件321带动卷筒33转动，使得卷筒33的转速小于电机322的转速。电机322可以选用伺服电机。

在一些实施例中，传动组件321包括第一传送轮3211、第二传送轮3212和传动带3213。第一传送轮3211与电机322输出轴同轴连接(如图3所示的传动组件321的右端)，第二传送轮3212可以与卷筒33连接，第一传送轮3211在电机322的带动下与电机322同步转动。第二传送轮3212的直径可以大于第一传送轮3211的直径。传动带3213分别与第一传送轮3211和第二传送轮3212连接，第一传送轮3211通过传动带3213带动第二传送轮3212转动，进而可以带动卷筒33转动。第一传送轮3211和第二传送轮3212可以设置为齿轮结构，以提高传动组件321的传动精度。

如图2和图3所示，在一些实施例中，驱动部32还包括安装架323。安装架323安装在第一架体31上，电机322基于安装架323安装在第一架体31上。安装架323形成有安装孔，可以使得安装架323套设在电机322上，进而可以在电机322转动过程中降低电机322振动对第一架体31的影响，提高抛机装置3的使用寿命。

在一些实施例中，驱动部32还包括防护板324。防护板324设置在传动组件321和第一架体31上之间，防护板324包括平坦的主体部3241和从主体部3241的边缘垂直延伸的折边3242。通过设置防护板324可以将驱动部32与第一架体31上隔离开，以避免驱动部32在驱动卷筒33转动过程中，对第一架体31上产生撞击，进而可以提高抛机装置3的使用寿命。

在一些实施例中，主体部3241上设置有开口32411，传动组件321基于开口32411安装在第一架体31上。传动组件321的第二传送轮3212和卷筒33可以通过开口32411安装在第一架体31上。

图4是根据本实用新型示意性实施例的子机的立体图。图5是根据本实用新型示意性实施例的子机的分解图。

如图4和图5所示，在一些实施例中，子机2可以包括第二架体21、多个第一推进器22、多个吸附器23和拍照装置24。第二架体21与缆线34的另一端连接。第一推进器22均匀安装在第二架体21的前端和后端(如图4所示的第二架体21的左端和右端)，通过设置多个第一推进器22，可以控制子机2的运动方向。在抛机装置3控制子机2远离母机1的情况下，第一推进器22可以推动子机2向缺陷部位运动。吸附器23安装在第二架体21的前端(如图4所示的第二架体21的左端)，在第一推进器22推动子机2靠近缺陷部位的情况下，吸附器23可以被构造成吸附在靠近缺陷部位的坝体上。拍照装置24可以安装在第二架体21的前端并位于如图4所示的第二架体21的上部，在吸附器23吸附在靠近缺陷部位的坝体上的情况下，拍照装置24可以对缺陷部位拍摄，进而可以获得较为清晰的缺陷部位的图像。吸附器23可以依靠混流泵负压吸附，可以自动补偿吸合面高度、角度差异，可以适应不规则、不平整的坝体，吸附器23的数量可按需选择。吸附器23的承力结构可以使用航空硬铝材质制作，吸附器23的整流外壳可以使用蒙皮材质制作，实现吸附器23的轻量化，子机2上可以设置浮力块，以抵消水下重力，减少对检测机器人的重心影响。

图6是根据本实用新型示意性实施例的母机的立体图。图7是根据本实用新型示意性实施例的母机去除第三架体后的立体图。图8是根据本实用新型示意性实施例的母机的分解图。

如图6至图8所示，在一些实施例中，母机1包括第三架体11、多个第二推进器12、成像装置13和至少一个机械臂14。

第三架体11与抛机装置3连接。第二推进器12均匀安装在第三架体11的边缘，第二推进器12被构造成推动检测机器人运动。成像装置13安装在第三架体11上，成像装置13被配置为建立水电站坝体的三维模型，检测机器人基于三维模型检测水电站坝体缺陷部位。一个机械臂14安装在第三架体11上，机械臂14被配置为对水电站坝体进行清理作业。第二推进器12可以包括上推进器和侧推进器，分别安装在如图6所示的母机1的上端和底部侧面，母机1还可以包括用于驱动第二推进器12的伺服电机110，伺服电机110和第二推进器12可以通过活塞阀16连接。

成像装置13可以包括云台相机131和激光器132，母机1可以通过云台相机131和激光器132可以建立水电站坝体的三维模型。母机1可以通过有线或无线的方式与终端设备进行通讯和信息传输，母机1也可以通过缆线34与子机2进行通讯和信息传输。

在一些实施例中，母机1还包括防水舱15、控制装置17和定位装置18。防水舱15安装在第三架体11上。控制装置17安装在防水舱15内部，控制装置17被配置为向抛机装置3发送控制信号，以控制抛机装置3的驱动部32转动。定位装置18安装在防水舱15内部，定位装置18被配置为确定检测机器人的位置信息。

第一架体31、第二架体21和第三架体11可以采用铝合金，满足轻量化的同时可以保证足够的强度和刚度。防水舱15可以采用复合碳纤维材料，防止在运输、吊装、水下推进等过程中发生表面变形。

在母机1可以直接到达水电站坝体缺陷部位的情况下，母机1可以直接对缺陷部位部分进行作业，在母机1不能到达水电站坝体缺陷部位的情况下，可以通过释放子机2对水电站坝体缺陷部位进行拍摄，以通过拍摄得到的高清图像分析缺陷部位，进而判断修复缺陷部位需要采取的手段。进而本申请可以检测与作业相结合，可以适应复杂工况，提高检测效率。

控制装置17可以包括协议服务器171、水下电控模块172、水下光端机173和交换机174，通过控制装置17可以控制检测机器人运动，并且可以通过向抛机装置3发送控制信号，以控制抛机装置3的驱动部32转动。

定位装置18可以包括超短基线水生定位系统181、多普勒量程仪182、惯性导航系统183，可以通过位置估计优化与疑似缺陷定位，利用平面坐标转换和旋转矩阵方法实现目标位置估计优化，进而确定检测机器人的位置信息，对检测机器人进行导航。

母机1还可以包括组合声呐19，组合声呐19可以安装在第三架体11上，可以用于测距。组合声呐19可以包括单波束声呐、侧扫声呐及多波束声呐，通过声呐图像降噪技术和声呐图像增强技术可以实现声学探测。

在一些实施例中，可以设置两个机械臂14，例如，设置主机械臂和副机械臂分别安装在第三架体11上，协同作业。机械臂14可以采取仿生新构形，采用模块化驱动关节，机械臂14上可以设置有打磨工具和清洗工具，利用打磨工具和清洗工具可以协同实现打磨清理作业。机械臂14可以采用三明治夹心蜂窝结构以实现机械臂14的轻量化。

根据本公开实施例，在检测机器人下水前，母机1和子机2通过抛机装置3连接在一起。下水后，通过母机1的第二推进器12驱动母机1和子机2在水下对水电站坝体进行巡检，并通过机械臂14进行水下作业。检测机器人通过定位装置18进行水下导航。在通过成像装置13发现水电站坝体缺陷部位后，母机1通过抛机装置3释放子机2。子机2通过第一推进器22靠近水电站坝体缺陷部位，并利用吸附器23吸附在水电站坝体缺陷部位附近。子机2吸附后，可以通过拍照装置24拍摄水电站坝体缺陷部位获得缺陷部位清晰的图像，并通过缆线34将图像传输至母机1存储。完成拍摄后，母机1可以通过抛机装置3回收子机2，并上浮回水面。可以利用大缺陷部位清晰的图像形成数据集，进行数据分类、预处理及标注，训练YOLOX目标检测网络模型和DeepLabv3+语义分割网络模型，实现水电站坝体缺陷部位深度学习识别。

至此，已经结合附图对本实用新型实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各零部件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

还需要说明的是，在本实用新型的具体实施例中，除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本实用新型的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的尺寸、范围条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

本领域技术人员可以理解，本实用新型的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本实用新型中。特别地，在不脱离本实用新型精神和教导的情况下，本实用新型的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本实用新型的范围。

以上的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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)

1.一种适用于对水电站坝体缺陷部位检测的检测机器人，其特征在于，包括：

母机；

子机，被构造成对所述缺陷部位拍摄进而检测所述缺陷部位；以及

抛机装置，安装在所述母机上，被配置为控制所述子机远离或靠近所述母机，在所述子机远离所述母机的情况下，所述子机对所述缺陷部位拍摄。

2.根据权利要求1所述的检测机器人，其特征在于，所述抛机装置包括：

第一架体，安装在所述母机上；

驱动部，安装在所述第一架体上；

卷筒，安装在所述第一架体上，所述卷筒在所述驱动部的带动下绕所述驱动部的输出端转动；以及

缆线，一端被构造成安装在所述卷筒上，所述缆线的另一端与所述子机连接；

其中，在所述卷筒绕所述输出端转动的情况下，所述缆线缠绕在所述卷筒上或从所述卷筒上解缠绕，以使所述子机靠近或远离所述母机。

3.根据权利要求2所述的检测机器人，其特征在于，所述驱动部包括：

传动组件，安装在所述第一架体上；以及

电机，安装在所述传动组件的输入端，所述传动组件的输出端与所述卷筒同轴连接，所述电机通过所述传动组件带动所述卷筒转动，使得所述卷筒的转速小于所述电机的转速。

4.根据权利要求3所述的检测机器人，其特征在于，所述传动组件包括：

第一传送轮，与所述电机输出轴同轴连接，所述第一传送轮在所述电机的带动下与所述电机同步转动；

第二传送轮，所述第二传送轮的直径大于所述第一传送轮的直径；以及

传动带，分别与所述第一传送轮和所述第二传送轮连接，所述第一传送轮通过所述传动带带动所述第二传送轮转动。

5.根据权利要求3所述的检测机器人，其特征在于，所述驱动部还包括：

安装架，安装在所述第一架体上，所述电机基于所述安装架安装在所述第一架体上。

6.根据权利要求3所述的检测机器人，其特征在于，所述驱动部还包括：

防护板，设置在所述传动组件和所述第一架体上之间，所述防护板包括平坦的主体部和从所述主体部的边缘垂直延伸的折边。

7.根据权利要求6所述的检测机器人，其特征在于，所述主体部上设置有开口，所述传动组件基于所述开口安装在所述第一架体上。

8.根据权利要求2所述的检测机器人，其特征在于，所述子机包括：

第二架体，与所述缆线的另一端连接；

多个第一推进器，均匀安装在所述第二架体的前端和后端，在所述子机远离所述母机的情况下，所述第一推进器推动所述子机运动；

多个吸附器，安装在所述第二架体的前端，在所述推进器推动所述子机靠近所述缺陷部位的情况下，所述吸附器被构造成吸附在靠近所述缺陷部位的坝体上；以及

拍照装置，安装在所述第二架体的前端，在所述吸附器吸附在靠近所述缺陷部位的坝体上的情况下，所述拍照装置对所述缺陷部位拍摄。

9.根据权利要求1所述的检测机器人，其特征在于，所述母机包括：

第三架体，与所述抛机装置连接；

多个第二推进器，均匀安装在所述第三架体的边缘，所述第二推进器被构造成推动所述检测机器人运动；

成像装置，安装在所述第三架体上，所述成像装置被配置为建立所述水电站坝体的三维模型，所述检测机器人基于所述三维模型检测所述水电站坝体缺陷部位；以及

至少一个机械臂，安装在所述第三架体上，所述机械臂被配置为对所述水电站坝体进行清理作业。

10.根据权利要求9所述的检测机器人，其特征在于，所述母机还包括：

防水舱，安装在所述第三架体上；

控制装置，安装在所述防水舱内部，所述控制装置被配置为向所述抛机装置发送控制信号，以控制所述抛机装置的驱动部转动；以及

定位装置，安装在所述防水舱内部，所述定位装置被配置为确定所述检测机器人的位置信息。