本實(shí)用新型涉及一種混凝土索塔表觀裂縫檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測(cè)的雙足機(jī)器人。

背景技術(shù)：

索塔是纜索式橋梁的關(guān)鍵承重構(gòu)件，對(duì)橋梁的變形和內(nèi)力狀態(tài)有著重要影響，因此，索塔的健康狀況與整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的安全密切相關(guān)，對(duì)服役期索塔病害進(jìn)行有效檢測(cè)，對(duì)于保證纜索式橋梁運(yùn)營(yíng)安全意義重大。

混凝土索塔在服役過(guò)程中，因復(fù)雜溫濕度場(chǎng)、設(shè)計(jì)缺陷以及外荷載作用等多因素耦合影響而出現(xiàn)裂縫或保護(hù)層剝離等病害的現(xiàn)象普遍存在，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)索塔病害進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，主要通過(guò)人工觀察的方式進(jìn)行（主要借助搭設(shè)支架、望遠(yuǎn)鏡等手段），安全性差、成本高、檢測(cè)周期長(zhǎng)，有時(shí)還要中斷交通，并且由于索塔高度往往超百米，導(dǎo)致索塔上的一些重要部位難以進(jìn)行檢測(cè)，影響對(duì)其健康狀態(tài)的正確分析與評(píng)價(jià)；隨著橋梁跨徑的不斷突破，索塔的高度將更高，人工檢測(cè)的周期將更長(zhǎng)、危險(xiǎn)性更大、挑戰(zhàn)性更強(qiáng)，開發(fā)智能化橋梁索塔安全檢測(cè)裝置，市場(chǎng)前景廣闊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)背景技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型提出了一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測(cè)的雙足機(jī)器人，其創(chuàng)新在于：所述雙足機(jī)器人由大足總成、小足總成、舵機(jī)、X軸導(dǎo)軌模組、Y軸導(dǎo)軌模組和負(fù)壓傳輸控制裝置組成；

所述大足總成由大足支架和三個(gè)大足吸盤組成；所述大足支架的端面中部設(shè)置有通孔；所述大足吸盤設(shè)置在大足支架的下端面上，三個(gè)大足吸盤在大足支架的下端面上呈三角形分布，三個(gè)大足吸盤所形成的三角形記為第一三角形；

所述小足總成由小足支架和三個(gè)小足吸盤組成；所述小足吸盤設(shè)置在小足支架的下端面上，三個(gè)小足吸盤在小足支架的下端面上呈三角形分布，三個(gè)小足吸盤所形成的三角形記為第二三角形；小足支架位于大足支架下側(cè)，小足支架上端面與大足支架上端面平行；

所述X軸導(dǎo)軌模組設(shè)置在大足支架的上端面上，X軸導(dǎo)軌模組的傳動(dòng)方向記為X方向，X方向與大足支架上端面平行，X軸導(dǎo)軌模組的滑塊與Y軸導(dǎo)軌模組的殼體連接，X軸導(dǎo)軌模組能傳動(dòng)Y軸導(dǎo)軌模組沿X方向運(yùn)動(dòng)；

所述Y軸導(dǎo)軌模組位于大足支架上的通孔內(nèi)，Y軸導(dǎo)軌模組的傳動(dòng)方向記為Y方向，Y方向與大足支架的端面垂直，Y軸導(dǎo)軌模組的滑塊通過(guò)連接架與舵機(jī)的殼體連接，舵機(jī)的傳動(dòng)軸與小足支架上端面連接，Y軸導(dǎo)軌模組能傳動(dòng)舵機(jī)沿Y方向運(yùn)動(dòng)，舵機(jī)能傳動(dòng)小足支架在平行于小足支架上端面的平面上轉(zhuǎn)動(dòng)；小足支架和大足支架相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，大足吸盤和小足吸盤互不干涉；

所述負(fù)壓傳輸控制裝置設(shè)置在大足支架的上端面上，大足吸盤和小足吸盤上都設(shè)置有出氣口，三個(gè)大足吸盤和三個(gè)小足吸盤共計(jì)六個(gè)出氣口，六個(gè)出氣口分別通過(guò)六根獨(dú)立的管線與負(fù)壓傳輸控制裝置連接，負(fù)壓傳輸控制裝置通過(guò)外接管線與外部的負(fù)壓提供裝置連接，負(fù)壓傳輸控制裝置能將負(fù)壓提供裝置輸出的負(fù)壓選擇性地輸出到大足吸盤和小足吸盤上。

本實(shí)用新型的工作原理是：在索塔表面設(shè)置好雙足機(jī)器人后，當(dāng)雙足機(jī)器人駐停時(shí)，負(fù)壓傳輸控制裝置將負(fù)壓提供裝置輸出的負(fù)壓傳輸?shù)饺齻€(gè)大足吸盤和三個(gè)小足吸盤上，此時(shí)，大足吸盤和小足吸盤就在負(fù)壓的作用下緊緊地吸附在索塔表面，從而使雙足機(jī)器人穩(wěn)定地攀附在索塔上；

當(dāng)雙足機(jī)器人需要移動(dòng)時(shí)，以先移動(dòng)大足總成為例，先控制負(fù)壓傳輸控制裝置停止向大足吸盤提供負(fù)壓（失去負(fù)壓后，大足吸盤很容易就能脫離索塔表面）、僅向小足吸盤提供負(fù)壓，然后驅(qū)動(dòng)Y軸導(dǎo)軌模組的滑塊向靠近索塔表面的方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，由于小足總成是抵緊在索塔表面上的，Y軸導(dǎo)軌模組的滑塊不會(huì)發(fā)生位移，于是Y軸導(dǎo)軌模組的導(dǎo)軌部分只能被動(dòng)地向遠(yuǎn)離索塔表面的方向運(yùn)動(dòng)，從而使大足總成被頂起，當(dāng)大足吸盤與索塔表面完全分離后，控制Y軸導(dǎo)軌模組駐停，然后再控制X軸導(dǎo)軌模組的滑塊向前進(jìn)方向的反方向運(yùn)動(dòng)（前進(jìn)方向與X方向平行），此時(shí)，由于大足總成懸空、小足總成攀附在索塔表面，X軸導(dǎo)軌模組的滑塊不會(huì)發(fā)生位移，于是X軸導(dǎo)軌模組的導(dǎo)軌部分只能被動(dòng)地向前進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)，從而使大足總成也隨之移動(dòng)，移動(dòng)一定距離后，控制X軸導(dǎo)軌模組駐停，然后控制Y軸導(dǎo)軌模組的滑塊向遠(yuǎn)離索塔表面的方向運(yùn)動(dòng)，從而使Y軸導(dǎo)軌模組的導(dǎo)軌部分向靠近索塔表面的方向運(yùn)動(dòng)，大足總成也隨之運(yùn)動(dòng)，當(dāng)大足總成運(yùn)動(dòng)至大足吸盤與索塔表面接觸后，控制Y軸導(dǎo)軌模組駐停，此時(shí)，先向大足吸盤輸出負(fù)壓，待大足吸盤攀附穩(wěn)當(dāng)后，再停止向小足吸盤輸出負(fù)壓，然后驅(qū)動(dòng)Y軸導(dǎo)軌模組的滑塊向遠(yuǎn)離索塔表面的方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，由于大足總成是抵緊在索塔表面上的，Y軸導(dǎo)軌模組的導(dǎo)軌部分不會(huì)發(fā)生位移，小足總成就在滑塊的帶動(dòng)下被向上提起，當(dāng)小足吸盤與索塔表面完全分離后，控制Y軸導(dǎo)軌模組駐停，然后控制X軸導(dǎo)軌模組的滑塊向前進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)，小足總成也隨之運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到位后，控制X軸導(dǎo)軌模組駐停，然后再驅(qū)動(dòng)Y軸導(dǎo)軌模組的滑塊向靠近索塔表面的方向運(yùn)動(dòng)，小足總成也隨之運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小足吸盤與索塔表面接觸后，通過(guò)向小足吸盤輸出負(fù)壓，就能使小足吸盤又重新吸附在索塔表面上，至此，小足總成和大足總成均向前進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)了一個(gè)步程，若要使雙足機(jī)器人繼續(xù)向前移動(dòng)，重復(fù)前述操作即可；在理解了前述操作過(guò)程后，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)，既可先移動(dòng)小足總成后移動(dòng)大足總成，也可先移動(dòng)大足總成后移動(dòng)小足總成，并且還可以控制雙足機(jī)器人在X方向上前進(jìn)或后退，其差異僅是大足總成和小足總成的控制順序和運(yùn)動(dòng)方向存在差異，故在此不再贅述；

當(dāng)雙足機(jī)器人需要轉(zhuǎn)向時(shí)，與行走方式相似地，也是分別控制大足總成和小足總成先后完成轉(zhuǎn)向動(dòng)作，以大足總成先轉(zhuǎn)向?yàn)槔?，?dāng)大足總成與索塔表面分離后，在大足總成重新攀附在索塔表面之前，先通過(guò)舵機(jī)傳動(dòng)大足總成轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，然后再控制大足總成重新攀附在索塔表面，然后再傳動(dòng)小足總成與索塔表面分離，在小足總成重新攀附在索塔表面之前，先通過(guò)舵機(jī)傳動(dòng)小足總成轉(zhuǎn)動(dòng)相同（即與大足總成轉(zhuǎn)動(dòng)的角度相同）的角度，然后再控制小足總成重新攀附在索塔表面，這就完成了雙足機(jī)器人的轉(zhuǎn)向；通過(guò)結(jié)構(gòu)方案不難看出，轉(zhuǎn)向操作實(shí)質(zhì)上僅需調(diào)整X軸導(dǎo)軌模組的方向即可（也即調(diào)整X方向的朝向），也即是說(shuō)，其實(shí)并不用調(diào)整小足總成的方向，前面的轉(zhuǎn)向操作過(guò)程中，之所以也對(duì)小足總成的方向進(jìn)行了調(diào)整，主要是考慮到控制的復(fù)雜度：為了使雙足機(jī)器人單向移動(dòng)時(shí)的步長(zhǎng)最大化，最優(yōu)的方案是使第一三角形和第二三角形均為等邊三角形且同時(shí)使兩個(gè)等邊三角形的其中一個(gè)頂角朝向相反（即如圖4中所示的位置關(guān)系），這樣才能在大足吸盤和小足吸盤互不干涉的情況下實(shí)現(xiàn)步長(zhǎng)最大化，若在轉(zhuǎn)向操作中不控制小足總成轉(zhuǎn)向，那么在后續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中就需要考慮小足總成和大足總成的相對(duì)位置，以確定后續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在原來(lái)的步長(zhǎng)條件下二者是否會(huì)出現(xiàn)干涉，進(jìn)而有可能需要對(duì)步長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，這就會(huì)使得控制模式進(jìn)一步復(fù)雜化，而且還可能需要縮短步長(zhǎng)、導(dǎo)致機(jī)器人的移動(dòng)效率降低，因此，發(fā)明人建議在實(shí)施本實(shí)用新型時(shí)，最好對(duì)大足總成和小足總成都要進(jìn)行轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)；此外，轉(zhuǎn)向動(dòng)作既可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以將轉(zhuǎn)向動(dòng)作與前述的直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程相結(jié)合，在明晰了本實(shí)用新型方案后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要，合理設(shè)計(jì)。

在本實(shí)用新型中，機(jī)器人上的吸附裝置空間分布較為離散，大大提高了機(jī)器人對(duì)裂紋、溝槽的跨越能力，可有效避免機(jī)器人在跨越索塔上的裂紋、溝槽時(shí)發(fā)生脫落（大小足吸盤可采用聚醚材料制作，聚醚材料的變形補(bǔ)償利于吸盤與索塔不平整表面形成密閉空間，從而有效提升機(jī)器人對(duì)于索塔不平整表面的適應(yīng)能力）；此外，本實(shí)用新型中的吸盤、舵機(jī)、X軸導(dǎo)軌模組、Y軸導(dǎo)軌模組和負(fù)壓傳輸控制裝置均是現(xiàn)有技術(shù)中的常見裝置或設(shè)備，從提高效果的目的出發(fā)，可將現(xiàn)有技術(shù)中技術(shù)效果較好的相應(yīng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用到本實(shí)用新型中，以進(jìn)一步增強(qiáng)本實(shí)用新型機(jī)器人的攀附能力，由于這些裝置的技術(shù)細(xì)節(jié)與本實(shí)用新型的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性不大，故本文不再贅述，在具體實(shí)施時(shí)，技術(shù)人員可在現(xiàn)有技術(shù)中擇優(yōu)采用；

優(yōu)選地，所述大足支架和小足支架的周向輪廓均為三角形，第一三角形的三個(gè)頂角與大足支架的三個(gè)頂角位置對(duì)應(yīng)，第二三角形的三個(gè)頂角與小足支架的三個(gè)頂角位置對(duì)應(yīng)。

優(yōu)選地，所述第一三角形和第二三角形均為等邊三角形。

優(yōu)選地，所述X方向與第一三角形的其中一條邊平行。X方向與第一三角形的其中一條邊平行時(shí)，可以有效降低控制的復(fù)雜度，并且可以使技術(shù)人員直觀地觀察到機(jī)器人的當(dāng)前走行方向。

優(yōu)選地，所述大足支架和小足支架的端面上均設(shè)置有減重孔。減重孔可以有效降低機(jī)器人的自重，有利于機(jī)器人行走；從安全性的角度出發(fā)，還可在外接管線和負(fù)壓管線上系掛保險(xiǎn)纜，即使機(jī)器人出現(xiàn)脫落情況，保險(xiǎn)纜可阻止機(jī)器人進(jìn)一步下落，提高操作的安全性。

優(yōu)選地，所述大足支架的上端面上設(shè)置有延伸架，延伸架的外端延伸至大足支架的周向外側(cè)，延伸架的外端設(shè)置有視頻采集裝置。視頻采集裝置可以對(duì)索塔表面圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并傳輸給后方技術(shù)人員，后方技術(shù)人員根據(jù)圖像就能對(duì)索塔病害進(jìn)行相關(guān)分析并制定處置措施。

基于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的機(jī)器人可采用遠(yuǎn)程無(wú)線遙控也可采用線控方式進(jìn)行控制。

本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是：提供了一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測(cè)的雙足機(jī)器人，可有效提高索塔表觀病害檢測(cè)的安全性和效率，并且機(jī)器人利于實(shí)現(xiàn)索塔的全覆蓋檢測(cè)，有效提高檢測(cè)后評(píng)估的準(zhǔn)確性。

附圖說(shuō)明

圖1、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖3、大足總成頂面視圖；

圖4、機(jī)器人底面視圖；

圖5、小足總成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中各個(gè)標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的名稱分別為：舵機(jī)1、X軸導(dǎo)軌模組2、Y軸導(dǎo)軌模組3、大足支架4、大足吸盤5、小足支架6、小足吸盤7、負(fù)壓傳輸控制裝置8、用于傳輸負(fù)壓的外接管線9、用于將負(fù)壓輸出到各個(gè)吸盤的管線10、視頻采集裝置11。

具體實(shí)施方式

一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測(cè)的雙足機(jī)器人，其創(chuàng)新在于：所述雙足機(jī)器人由大足總成、小足總成、舵機(jī)1、X軸導(dǎo)軌模組2、Y軸導(dǎo)軌模組3和負(fù)壓傳輸控制裝置組成；

所述大足總成由大足支架4和三個(gè)大足吸盤5組成；所述大足支架4的端面中部設(shè)置有通孔；所述大足吸盤5設(shè)置在大足支架4的下端面上，三個(gè)大足吸盤5在大足支架4的下端面上呈三角形分布，三個(gè)大足吸盤5所形成的三角形記為第一三角形；

所述小足總成由小足支架6和三個(gè)小足吸盤7組成；所述小足吸盤7設(shè)置在小足支架6的下端面上，三個(gè)小足吸盤7在小足支架6的下端面上呈三角形分布，三個(gè)小足吸盤7所形成的三角形記為第二三角形；小足支架6位于大足支架4下側(cè)，小足支架6上端面與大足支架4上端面平行；

所述X軸導(dǎo)軌模組2設(shè)置在大足支架4的上端面上，X軸導(dǎo)軌模組2的傳動(dòng)方向記為X方向，X方向與大足支架4上端面平行，X軸導(dǎo)軌模組2的滑塊與Y軸導(dǎo)軌模組3的殼體連接，X軸導(dǎo)軌模組2能傳動(dòng)Y軸導(dǎo)軌模組3沿X方向運(yùn)動(dòng)；

所述Y軸導(dǎo)軌模組3位于大足支架4上的通孔內(nèi)，Y軸導(dǎo)軌模組3的傳動(dòng)方向記為Y方向，Y方向與大足支架4的端面垂直，Y軸導(dǎo)軌模組3的滑塊通過(guò)連接架與舵機(jī)1的殼體連接，舵機(jī)1的傳動(dòng)軸與小足支架6上端面連接，Y軸導(dǎo)軌模組3能傳動(dòng)舵機(jī)1沿Y方向運(yùn)動(dòng)，舵機(jī)1能傳動(dòng)小足支架6在平行于小足支架6上端面的平面上轉(zhuǎn)動(dòng)；小足支架6和大足支架4相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，大足吸盤5和小足吸盤7互不干涉；

所述負(fù)壓傳輸控制裝置設(shè)置在大足支架4的上端面上，大足吸盤5和小足吸盤7上都設(shè)置有出氣口，三個(gè)大足吸盤5和三個(gè)小足吸盤7共計(jì)六個(gè)出氣口，六個(gè)出氣口分別通過(guò)六根獨(dú)立的管線與負(fù)壓傳輸控制裝置連接，負(fù)壓傳輸控制裝置通過(guò)外接管線與外部的負(fù)壓提供裝置連接，負(fù)壓傳輸控制裝置能將負(fù)壓提供裝置輸出的負(fù)壓選擇性地輸出到大足吸盤5和小足吸盤7上。

進(jìn)一步地，所述大足支架4和小足支架6的周向輪廓均為三角形，第一三角形的三個(gè)頂角與大足支架4的三個(gè)頂角位置對(duì)應(yīng)，第二三角形的三個(gè)頂角與小足支架6的三個(gè)頂角位置對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述第一三角形和第二三角形均為等邊三角形。

進(jìn)一步地，所述X方向與第一三角形的其中一條邊平行。

進(jìn)一步地，所述大足支架4和小足支架6的端面上均設(shè)置有減重孔。

進(jìn)一步地，所述大足支架4的上端面上設(shè)置有延伸架，延伸架的外端延伸至大足支架4的周向外側(cè)，延伸架的外端設(shè)置有視頻采集裝置。