一種吸附攀爬式橋梁裂縫檢測(cè)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，更具體地，涉及一種吸附攀爬式橋梁裂縫檢測(cè)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)迅猛發(fā)展，我國(guó)橋梁總量已位居世界前列。截至2012年底，我國(guó)公路橋梁總量達(dá)62.19萬(wàn)座，總長(zhǎng)2726.06萬(wàn)米。然而，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷，施工質(zhì)量不高，檢測(cè)維護(hù)不力，超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)等原因引起的橋梁事故時(shí)有發(fā)生，而我國(guó)的危橋數(shù)量目前有很多，這嚴(yán)重威脅著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，加強(qiáng)橋梁檢測(cè)，及時(shí)進(jìn)行維修顯得尤為重要。
[0003]種種橋梁缺陷中，橋梁裂縫是主導(dǎo)因素，是內(nèi)部損傷達(dá)到的危險(xiǎn)程度的集中表現(xiàn)，故其信息含量很大，對(duì)于預(yù)示和征兆橋梁險(xiǎn)情，具有關(guān)鍵性意義。不僅如此，橋梁出現(xiàn)裂縫，會(huì)導(dǎo)致橋梁內(nèi)部的鋼筋水泥受到外界空氣和雨水不斷侵蝕，引發(fā)更嚴(yán)重的危害。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)顯示，76%的橋梁缺陷由橋梁裂縫導(dǎo)致。因此，若能在混凝土橋梁裂縫出現(xiàn)的早期，及時(shí)發(fā)現(xiàn)裂縫并采取補(bǔ)救措施，將大大降低橋梁坍塌事故發(fā)生率。
[0004]然而，目前國(guó)內(nèi)外橋梁底面裂縫的檢測(cè)方法基本上是使用大型機(jī)械設(shè)備如升降式檢測(cè)車、吊籃式檢測(cè)車和桁架式檢測(cè)車搭載檢修人員進(jìn)行肉眼觀察或人工攜帶小型設(shè)備進(jìn)行觀察記錄，存在檢測(cè)費(fèi)用高，設(shè)備笨重，效率低，人員安全難以保證以及檢測(cè)質(zhì)量過(guò)分依賴于人員素質(zhì)，無(wú)法保證準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種吸附攀爬式橋梁裂縫檢測(cè)機(jī)器人，其可通過(guò)吸盤吸附在橋底表面，通過(guò)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和工業(yè)相機(jī)對(duì)整個(gè)橋底進(jìn)行掃描，實(shí)現(xiàn)裂縫檢測(cè)的無(wú)人化工作。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種吸附攀爬式橋梁裂縫檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于:包括膝關(guān)節(jié)模塊、相機(jī)模塊和兩踝關(guān)節(jié)模塊，其中，
[0007]所述膝關(guān)節(jié)模塊包括舵機(jī)A和兩連接件，所述兩連接件通過(guò)舵機(jī)A可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在一起，所述舵機(jī)A的外殼安裝在其中一所述連接件上，舵機(jī)A的轉(zhuǎn)動(dòng)固定連接在另一所述連接件上，從而實(shí)現(xiàn)兩連接件的可轉(zhuǎn)動(dòng)連接；
[0008]每個(gè)踝關(guān)節(jié)模塊分別固定安裝在膝關(guān)節(jié)模塊的一連接件上，并且每個(gè)踝關(guān)節(jié)模塊均包括踝關(guān)節(jié)支架和安裝在踝關(guān)節(jié)支架上的驅(qū)動(dòng)單元和吸盤模塊，其中，所述踝關(guān)節(jié)支架包括可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在一起的第一支架和第二支架，所述第一支架固定安裝在所述連接件上；所述吸盤模塊包括吸盤、吸盤轉(zhuǎn)軸和真空泵單元，所述真空泵單元固定安裝在所述第一支架上，其用于使吸盤產(chǎn)生負(fù)壓從而使吸盤吸附于橋底面，所述吸盤通過(guò)所述吸盤轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述第二支架上；所述驅(qū)動(dòng)單元能驅(qū)動(dòng)所述第一支架相對(duì)于所述第二支架轉(zhuǎn)動(dòng)，以及驅(qū)動(dòng)所述第二支架繞吸盤轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0009]所述相機(jī)模塊為一個(gè)以上，所述相機(jī)模塊可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在踝關(guān)節(jié)支架上，其用于拍攝橋底面的缺陷。
[0010]優(yōu)選地，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元均包括大錐齒輪和兩個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)單元，所述兩個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)單元并排并對(duì)稱安裝在踝關(guān)節(jié)支架上，其中，每個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)單元均包括舵機(jī)B、直齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和小錐齒輪，所述舵機(jī)B的外殼固定安裝在所述踝關(guān)節(jié)支架上，所述直齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括相互嚙合的第一直齒輪和第二直齒輪，所述第一直齒輪固定連接在所述舵機(jī)B的轉(zhuǎn)軸上，所述第二直齒輪通過(guò)齒輪轉(zhuǎn)軸連接所述的小錐齒輪，所述第一支架和第二支架通過(guò)所述齒輪轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)在一起；所述兩個(gè)小錐齒輪均與所述大錐齒輪嚙合，所述大錐齒輪固定連接在所述吸盤轉(zhuǎn)軸上；兩舵機(jī)B上的轉(zhuǎn)軸的同向旋轉(zhuǎn)能帶動(dòng)所述第一直齒輪繞第二直齒輪上的齒輪轉(zhuǎn)軸軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)第一支架相對(duì)第二支架上的轉(zhuǎn)動(dòng)，兩舵機(jī)B上的轉(zhuǎn)軸的異向旋轉(zhuǎn)能帶動(dòng)所述第一支架繞吸盤轉(zhuǎn)軸軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)支架繞吸盤轉(zhuǎn)軸軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]優(yōu)選地，所述相機(jī)模塊包括相機(jī)支架、相機(jī)和舵機(jī)C，所述相機(jī)和舵機(jī)C均固定安裝在相機(jī)支架上，其中，所述舵機(jī)C的外殼固定安裝在相機(jī)支架上，其轉(zhuǎn)軸固定安裝在所述踝關(guān)節(jié)支架上，舵機(jī)C的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)相機(jī)支架與踝關(guān)節(jié)支架的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整相機(jī)的拍攝角度。
[0012]優(yōu)選地，所述相機(jī)模塊還包括安裝在相機(jī)支架上的超聲波傳感器，以用于檢測(cè)機(jī)器人與橋底上的障礙物的距離。
[0013]優(yōu)選地，所述超聲波傳感器包括超聲探頭，所述超聲探頭的軸線與所述相機(jī)鏡頭的法線垂直。
[0014]優(yōu)選地，每個(gè)吸盤上均安裝有氣壓傳感器，用于檢測(cè)吸盤內(nèi)的氣壓。
[0015]總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0016]I)兩踝關(guān)節(jié)模塊不但可以正常的翻轉(zhuǎn)，也可以在平行于橋底面的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎動(dòng)作；
[0017]2)超聲波傳感器與相機(jī)固定在同一個(gè)連接件上，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上保證了二者垂直的要求，使機(jī)器人工作更加穩(wěn)定；
[0018]3)采用翻滾式前進(jìn)，速度快和越障方便，在面對(duì)內(nèi)90度障礙時(shí)，只需控制各舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，即可完成越障；
[0019]4)踝關(guān)節(jié)模塊采用錐齒輪系的結(jié)構(gòu)，選用合理的齒輪系，舵機(jī)并排布置，通過(guò)同時(shí)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)舵機(jī)可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的運(yùn)動(dòng)，使得機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)極為緊湊；
[0020]5)相機(jī)模塊上選用微型舵機(jī)，充分減少重量，實(shí)現(xiàn)扭矩與負(fù)載的匹配。
[0021]6)吸盤模塊裝有氣壓傳感器，可以有效避免裂縫使機(jī)器人失去吸附力掉落的危險(xiǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明中膝關(guān)節(jié)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明中相機(jī)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明中吸盤模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明中踝關(guān)節(jié)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5a是本發(fā)明的踝關(guān)節(jié)模塊中的真空泵單元的立體組合圖；
[0028]圖5b是本發(fā)明的踝關(guān)節(jié)模塊中的灌裝盒單元的立體組合圖；
[0029]圖5c是本發(fā)明的踝關(guān)節(jié)模塊中的驅(qū)動(dòng)單元的立體組合圖；
[0030]圖6是本發(fā)明另一視角下的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0032]如圖1?圖4、圖5a?圖5c、圖6所示，一種吸附攀爬式橋梁裂縫檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于:包括膝關(guān)節(jié)模塊1、相機(jī)模塊2和兩踝關(guān)節(jié)模塊3，其中，
[0033]所述膝關(guān)節(jié)模塊I包括舵機(jī)A12和兩連接件，兩連接件分別為第一連接件11和第二連接件13，所述兩連接件通過(guò)舵機(jī)A12可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在一起，所述舵機(jī)A12的外殼安裝在其中一所述連接件上，舵機(jī)A12的轉(zhuǎn)動(dòng)固定連接在另一所述連接件上，從而實(shí)現(xiàn)兩連接件的可轉(zhuǎn)動(dòng)連接；
[0034]每個(gè)踝關(guān)節(jié)模塊3分別固定安裝在膝關(guān)節(jié)模塊I的一連接件上，并且每個(gè)踝關(guān)節(jié)模塊均包括一踝關(guān)節(jié)支架30和安裝在踝關(guān)節(jié)支架30上的驅(qū)動(dòng)單元和吸盤模塊4，其中，所述踝關(guān)節(jié)支架30包括可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在一起的第一支架31和第二支架32，每個(gè)第一支架31分別固定安裝在一所述連接件上；所述吸盤