一种用于桥墩水下检测的机器人系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种检测机器人系统，特别是一种用于桥墩水下检测的机器人系统。它包括运载船、卷扬机构、水上固定机构、水下检测机构、船上控制系统和电源系统，其中运载船上设有船上控制系统和电源系统，运载船的端部设有卷扬机构，卷扬机构的斜上方设有水上固定机构，水上固定机构的正下方设有水下检测机构，船上控制系统与电源系统电连接，卷扬机构、水上固定机构和水下检测机构均信号连接于船上控制系统。该系统较传统作业更为快捷、方便、安全，具有遥控控制和自动定深等功能，能够遥控水下检测机构的升降，使其自动到达指定位置进行观测，减小检测作业安全风险。

【技术实现步骤摘要】
一种用于桥墩水下检测的机器人系统
本技术涉及一种检测机器人系统，特别是一种用于桥墩水下检测的机器人系统。
技术介绍
随着城市的快速发展，为达到改善道路通行的目的，城市道路桥梁必然会穿过山川河流，桥墎由于常年累月浸泡于水下，受水自身环境及外界的影响较大，如通航船只的撞击，混泥土外表面受水体侵蚀、剥落、开裂等缺陷，严重情况下导致混泥土内部钢筋裸露在外，给桥梁上部结构的安全造成严重的影响。目前水下墩柱的检测大多采用蛙人下水进行人工摸排，借助水下摄像机进行外观检测，其缺点是：(1)检测工作全部依靠人工进行，检测结果受检测人员身体状况及操作水平影响较大；(2)检测随机性大、重复性差，结果定位不准确，局限性明显；(3)受天气影响较大，从安全性角度考虑不适宜长时间水下作业。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种用于桥墩水下检测的机器人系统，该系统较传统作业更为快捷、方便、安全，具有遥控控制和自动定深等功能，能够遥控水下检测机构的升降，使其自动到达指定位置进行观测，避免了桥墩水下检测部分的人工作业，减小检测作业安全风险。为解决上述技术问题，本技术采用如下的技术方案：一种用于桥墩水下检测的机器人系统包括运载船、卷扬机构、水上固定机构、水下检测机构、船上控制系统和电源系统，其中所述运载船上设有船上控制系统和电源系统，所述运载船的端部设有卷扬机构，所述卷扬机构的斜上方设有水上固定机构，所述水上固定机构的正下方设有水下检测机构，所述船上控制系统与电源系统电连接，所述卷扬机构、水上固定机构和水下检测机构均信号连接于船上控制系统。用于桥墩水下检测的机器人系统由运载船、卷扬机构、水上固定机构、水下检测机构、船上控制系统和电源系统等六部分组成。其中运载船负责整个系统的水面移动。卷扬机构负责水下检测机构的上升或下降动作。水上固定机构固定于桥墩，负责将整个系统与桥墩连接为一体，还起到拉紧水下检测机构的作用，采集水下检测机构当前深度信息发送给船上控制系统。水下检测机构负责桥墩水面以下部分的表观缺陷检测，并将其工作状态时的当前的水下深度、采集到的图像信息等发送给船上控制系统。船上控制系统可以控制水下检测工作的启停，实现对桥墩全方位的观测，实时监控水下检测机构的工作状态并能实时显示其采集的图像，将所采集的图像进行拼接，输出桥墩柱整体的表观检测数据。电源系统为船上控制系统供电，保证整个系统的稳定运行。前述的用于桥墩水下检测的机器人系统，船上控制系统包括显示装置、控制箱、卷扬机构电机驱动器和相机电机驱动器，其中显示装置、卷扬机构电机驱动器和相机电机驱动器均电连接于控制箱。所述控制箱采集卷扬机构、水上固定机构和水下检测机构的信息，并将水下检测机构采集到的图像信息等通过显示装置显示，还可发送信号给卷扬机构电机驱动器和相机电机驱动器，实现控制水下检测机构升降、监控状态、存储检测图像等功能。前述的用于桥墩水下检测的机器人系统，所述卷扬机构包括支座、卷扬动力装置、卷轴增强架、卷轴、卷筒、展臂转轴和连接板，所述连接板水平设于运载船的端部，所述连接板上设有支座，所述支座内设有卷扬动力装置，所述卷扬动力装置与卷轴同轴布置，且卷扬动力装置置于卷轴的中部，所述卷轴的两端均安装有卷筒，所述卷筒上缠绕有钢丝绳，所述连接板的底面还设有与之垂直的展臂转轴；所述卷轴的一侧还设有卷轴增强架，且卷轴的两端与卷轴增强架的两端固定连接，其中卷扬动力装置还信号连接于卷扬机构电机驱动器。卷扬机构主要负责钢丝绳的收放动作，从而实现水下检测机构的上升和下降动作，其中的卷扬动力装置由电机和涡轮蜗杆减速器组成，通过电机带动一个涡轮蜗杆减速器，从而驱动整个卷扬机构动作。具体的，控制箱发送控制信号给卷扬机构电机驱动器，卷扬动力装置接收卷扬机构电机驱动器的控制信号控制钢丝绳的收放动作，进而实现水下检测机构的升降。前述的用于桥墩水下检测的机器人系统，所述水上固定机构包括抱臂、动力机构、钢丝绳轮、拨管和编码器，其中抱臂包括若干根型材和连接套，所述相邻型材之前通过连接套连接；所述抱臂的中部外侧设有动力机构，所述抱臂的两端外侧均设有钢丝绳轮，所述钢丝绳轮的端部安装有编码器，所述钢丝绳的一端绕设于钢丝绳轮上，所述钢丝绳的另一端绕设于卷筒上，所述钢丝绳轮旁边设有拨管，所述拨管所在的直线垂直于抱臂所在的平面，所述编码器信号连接于控制箱。其中水上固定机构主要由型材与连接套组成的抱臂，抱臂通过动力机构来进行抱臂和展臂动作，另外在抱臂上安装的钢丝绳轮和拨管，钢丝绳轮通过钢丝绳带动水下检测机构，从而实现水下检测机构的上升下降动作。水上固定机构固定于桥墩，通过钢丝绳拉紧水下检测机构，其上安装钢丝绳轮可控制钢丝绳收放实现水下检测机构升降，并在绳索收放端安装编码器用于计算水下检测机构当前深度，编码器将采集到的信息实时发送给控制箱。前述的用于桥墩水下检测的机器人系统，所述水下检测机构包括主支撑部、检测装置、导向装置、转轴套管、同步套管和深度计，其中主支撑部由两个环形支架组成，所述主支撑部的上下侧边均安装有导向装置，所述至少两个检测装置滑动设于导向装置上，所述主支撑部的外侧面竖直设有转轴套管，所述卷扬机构中展臂转轴的端部置于转轴套管内；所述主支撑部的外侧面还竖直设有同步套管，所述水上固定机构中拨管的端部置于同步套管内，所述检测装置下部还设有深度计，所述深度计信号连接于控制箱。其中水下检测机构主要由两个半圆形的环形支架作为主支撑部，环形支架的上下侧边安装有环形导轨作为检测装置的导向装置，该种导向装置同时也起到对环形支架进行加强的作用；转轴套管与同步套管使得水下检测机构与上方的水上固定机构在非检测状态时的展臂动作同步。在水下检测机构上安装深度计可获取检测装置当前的水下深度，并将采集到的信息实时发送给控制箱。前述的用于桥墩水下检测的机器人系统，所述水下检测机构还包括浮力组件和弹性支脚，所述浮力组件设于环形支架的外侧中部，所述两个环形支架的两端均设有弹性支脚。环形支架的中间外侧位置安装有浮力材料制成的浮力组件，以此来平衡水下检测机构的重量。在靠近环形支架端部安装有弹性支脚，用以适应凹凸不平的桥墩柱面。前述的用于桥墩水下检测的机器人系统，所述检测装置包括相机、照明光源、滑座、电机、齿形带和带轮，其中相机经滑座滑动设于导向装置上，所述相机旁设有照明光源，所述相机的背面设有电机，所述电机下方设有带轮，所述导向装置的外侧铺设有一条齿形带，所述带轮与齿形带相啮合，其中检测装置信号连接于相机电机驱动器。相机拍照指令由船上控制系统下发，船上控制系统根据检测装置当前位置自动控制拍照，并记录当前位置，后续通过软件对所采集的数据进行处理，将多个方位的相机所采集的图像进行拼接，输出桥墩柱整体的表观检测数据。检测过程中，控制箱发送信号给相机电机驱动器，由相机电机驱动器发送指令给检测装置，实时调节相机位置，实现对桥墩全方位的观测。前述的用于桥墩水下检测的机器人系统还包括转轴，所述动力机构包括拉杆和电动推杆，所述拉杆分设于电动推杆的两侧，所述拉杆的一端与电动推杆的端部同轴布置，所述拉杆的另一端设于抱臂上，所述电动推杆的另一端经转轴固定于抱臂上。其中抱臂的动作后端的拉杆与电动推杆组成的动力机构来进行抱臂和展臂动作。与现有技术相比，本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于桥墩水下检测的机器人系统，其特征在于，包括运载船(1)、卷扬机构(2)、水上固定机构(3)、水下检测机构(4)、船上控制系统(27)和电源系统(30)，其中所述运载船(1)上设有船上控制系统(27)和电源系统(30)，所述运载船(1)的端部设有卷扬机构(2)，所述卷扬机构(2)的斜上方设有水上固定机构(3)，所述水上固定机构(3)的正下方设有水下检测机构(4)，所述船上控制系统(27)与电源系统(30)电连接，所述卷扬机构(2)、水上固定机构(3)和水下检测机构(4)均信号连接于船上控制系统(27)。

【技术特征摘要】
1.一种用于桥墩水下检测的机器人系统，其特征在于，包括运载船(1)、卷扬机构(2)、水上固定机构(3)、水下检测机构(4)、船上控制系统(27)和电源系统(30)，其中所述运载船(1)上设有船上控制系统(27)和电源系统(30)，所述运载船(1)的端部设有卷扬机构(2)，所述卷扬机构(2)的斜上方设有水上固定机构(3)，所述水上固定机构(3)的正下方设有水下检测机构(4)，所述船上控制系统(27)与电源系统(30)电连接，所述卷扬机构(2)、水上固定机构(3)和水下检测机构(4)均信号连接于船上控制系统(27)。2.根据权利要求1所述的用于桥墩水下检测的机器人系统，其特征在于，船上控制系统(27)包括显示装置(28)、控制箱(29)、卷扬机构电机驱动器(31)和相机电机驱动器(32)，其中显示装置(28)、卷扬机构电机驱动器(31)和相机电机驱动器(32)均电连接于控制箱(29)。3.根据权利要求2所述的用于桥墩水下检测的机器人系统，其特征在于，所述卷扬机构(2)包括支座(5)、卷扬动力装置(6)、卷轴增强架(7)、卷轴(8)、卷筒(9)、展臂转轴(10)和连接板(11)，所述连接板(11)水平设于运载船(1)的端部，所述连接板(11)上设有支座(5)，所述支座(5)内设有卷扬动力装置(6)，所述卷扬动力装置(6)与卷轴(8)同轴布置，且卷扬动力装置(6)置于卷轴(8)的中部，所述卷轴(8)的两端均安装有卷筒(9)，所述卷筒(9)上缠绕有钢丝绳(23)，所述连接板(11)的底面还设有与之垂直的展臂转轴(10)；所述卷轴(8)的一侧还设有卷轴增强架(7)，且卷轴(8)的两端与卷轴增强架(7)的两端固定连接，其中卷扬动力装置(6)还信号连接于卷扬机构电机驱动器(31)。4.根据权利要求3所述的用于桥墩水下检测的机器人系统，其特征在于，所述水上固定机构(3)包括抱臂(12)、动力机构(13)、钢丝绳轮(14)、拨管(15)和编码器(25)，其中抱臂(12)包括若干根型材(1201)和连接套(1202)，所述相邻型材(1201)之前通过连接套(1202)连接；所述抱臂(12)的中部外侧设有动力机构(13)，所述抱臂(12)的两端外侧均设有钢丝绳轮(14)，所述钢丝绳轮(14)的端部安装有编码器(25)，所述钢丝绳(23)的一端绕设于钢丝绳轮(14)上，所述钢丝绳(23)的另一端绕设于卷筒(9)上，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云飞，桂仲成，杨辉，马云峰，贺骥，邓勇军，
申请(专利权)人：上海圭目机器人有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31