用于桥隧结构病害无损检测诊断的自动爬墙式雷达光电机器人系统技术方案

本发明专利技术公开了一种桥隧结构一种用于桥隧结构病害无损检测诊断的自动爬墙式雷达光电机器人系统，主要包括控制终端、爬墙机器人和服务器。所述爬墙机器人用旋翼系统产生反向推力，同时采用全向轮技术，可以紧贴在粗糙的桥隧结构表面灵活移动，在探测时无需封闭桥梁和隧道，不影响交通。只需在桥隧结构上布置若干UWB基站和充电与数据接收装置，通过UWB定位、激光SLAM和IMU导航技术，即可在桥梁和隧道中划分不同工作区域，支持多台爬墙机器人同时工作，可实现路径自动规划和自动避障，可做到无人值守定期自动巡检。

Automatic climbing wall radar electro-optical robot system for nondestructive testing and diagnosis of bridge and tunnel structures

The invention discloses an automatic wall-climbing radar photoelectric robot system for non-destructive detection and diagnosis of bridge and tunnel structures, which mainly includes control terminals, wall-climbing robots and servers. The wall climbing robot uses a rotor system to generate reverse thrust, and adopts omnidirectional wheel technology, which can move flexibly close to the rough surface of bridge and tunnel structure, and does not need to close bridges and tunnels when detecting, and does not affect traffic. Only a number of UWB base stations and charging and data receiving devices are arranged on the bridge and tunnel structure. Through UWB positioning, laser SLAM and IMU navigation technology, different working areas can be divided into bridges and tunnels, and multiple wall climbing robots can work at the same time. Automatic path planning and obstacle avoidance can be realized, so that no one can be on duty regularly. Move on inspection.

【技术实现步骤摘要】
用于桥隧结构病害无损检测诊断的自动爬墙式雷达光电机器人系统
本专利技术涉及一种用于桥隧结构病害无损检测诊断的自动爬墙式雷达光电机器人系统。
技术介绍
目前我国正在服役的桥梁有30多万座，据统计存在安全隐患和耐久性问题的桥梁约占总数的50％，个别地区甚至超过70％，其中危桥占20％～30％，桥梁病害的主要形式有裂缝、钢筋锈蚀、混凝土剥蚀、结构破坏等。目前我国已经成为世界上隧道建设规模和建设速度第一大国，但是由于隧道修建时间不同，设计标准和施工工艺水平不同，在加上工程地质条件的差异，大多数隧道都存在着诸如衬砌开裂、含有空洞和渗漏水等不同程度的病害。上述桥隧结构病害严重影响行车安全，亟需有效的探测手段对桥隧结构病害进行探测，为桥隧结构病害治理提供依据。在桥隧结构无损探测方法中，地质雷达法是一种快速、无损、高分辨率的探测方法，在工程领域得到了广泛的应用与研究。地质雷达通过发射天线发射高频电磁波，通过接收天线接收到的反射电磁波的波形、振幅和相位等信息来推断不同介质的空间位置和形态分布。目前已经有一些采用地质雷达的桥隧结构检测方法，但主要存在以下几个问题：(1)目前主要采用人工方式对桥隧结构进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于桥隧结构病害无损检测诊断的自动爬墙式雷达光电机器人系统，其特征是：包括至少一个爬墙机器人本体，所述爬墙机器人本体上设置有旋翼系统、行走轮、雷达和机器人控制器，其中：所述爬墙机器人本体的两侧对称设置有一旋翼系统，旋翼系统与机器人底盘之间的角度可自动调节，旋翼系统产生反向推力，以抵消重力并使爬墙机器人通过若干行走轮紧贴于桥隧结构表面；所述爬墙机器人本体的端部设置有行走轮，所述机器人控制器控制爬墙机器人本体的运动，改变爬墙机器人本体所在的位置；所述激光雷达对桥隧结构进行三维观测，实时创建地图并修正爬墙机器人的位置；所述爬墙机器人上搭载有图像检测设备和雷达检测设备，以获取桥隧结构表面和内部...

【技术特征摘要】
1.一种用于桥隧结构病害无损检测诊断的自动爬墙式雷达光电机器人系统，其特征是：包括至少一个爬墙机器人本体，所述爬墙机器人本体上设置有旋翼系统、行走轮、雷达和机器人控制器，其中：所述爬墙机器人本体的两侧对称设置有一旋翼系统，旋翼系统与机器人底盘之间的角度可自动调节，旋翼系统产生反向推力，以抵消重力并使爬墙机器人通过若干行走轮紧贴于桥隧结构表面；所述爬墙机器人本体的端部设置有行走轮，所述机器人控制器控制爬墙机器人本体的运动，改变爬墙机器人本体所在的位置；所述激光雷达对桥隧结构进行三维观测，实时创建地图并修正爬墙机器人的位置；所述爬墙机器人上搭载有图像检测设备和雷达检测设备，以获取桥隧结构表面和内部一定范围内的病害情况；所述控制终端，接收各爬墙机器人本体的采集数据，对采集的图像进行图像拼接，对雷达探测数据进行全波形反演和三维逆时偏移成像，通过深度学习算法对图像拼接结果和雷达探测结果进行桥隧结构病害自动识别，结合位置信息实现对桥隧结构病害的三维建模。2.如权利要求1所述的一种用于桥隧结构病害无损检测诊断的自动爬墙式雷达光电机器人系统，其特征是：所述桥隧结构上设置有至少三个UWB基站，UWB基站向外发射调制信号，爬墙机器人接收到来自不同UWB基站的信号后，通过三角定位方式计算出相对于桥隧结构的三维坐标。3.如权利要求2所述的一种用于桥隧结构病害无损检测诊断的自动爬墙式雷达光电机器人系统，其特征是：所述UWB基站包括两组，分别对称设置于桥隧结构左右两侧，每组包括至少两个UWB基站，通过UWB定位方式，控制爬墙机器人在UWB基站组成的矩形区域内活动。4.如权利要求3所述的一种用于桥隧结构病害无损检测诊断的自动爬墙式雷达光电机器人系统，其特征是：所述UWB基站上还安装有充电与数据接收装置，爬墙机器人将桥隧结构探测数据通过无线方式传输至充电与数据接收装置，充电与数据接收装置再将接收到的探测数据通过有线方式传输至服务器中进行数据处理。5.如权利要求1所述的一种用于桥隧结构病害无损检测诊断...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，李尧，张凤凯，聂利超，刘征宇，许新骥，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37