一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助机械臂、系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助机械臂、系统及方法，其技术方案为：包括夹持机构、缓冲机构、微调机构、旋转升降机构和磁吸固定座，夹持机构设置压敏传感器，用于夹持雷达天线并能够将其与隧道壁之间的压力传输至控制系统；缓冲机构安装于夹持机构下方，用于缓冲夹持机构的震动；微调机构与缓冲机构转动连接，用于控制缓冲机构的倾角；旋转升降机构位于微调机构下方，用于调节夹持机构的高度及角度；磁吸固定座通过多个旋转伸缩件与旋转升降机构相连，用于与升降台吸附固定。本发明专利技术实现了雷达天线的全自动托举、贴合、压合操作，提高工作效率、节省成本。

A Multifunctional Radar-Assisted Manipulator, System and Method for Karst Cave Detection

The invention discloses a multi-functional radar-assisted manipulator, system and method for karst cave detection. The technical scheme comprises a clamping mechanism, a buffer mechanism, a fine-tuning mechanism, a rotating lifting mechanism and a magnetic suction fixed seat. The clamping mechanism is equipped with a pressure sensor for clamping the radar antenna and capable of transmitting the pressure between the radar antenna and the tunnel wall to the control system. It is installed under the clamping mechanism to cushion the vibration of the clamping mechanism; the rotary connection between the fine-tuning mechanism and the buffer mechanism is used to control the inclination of the buffer mechanism; the rotary lifting mechanism is located below the fine-tuning mechanism to adjust the height and angle of the clamping mechanism; and the magnetic suction fixed seat is connected with the rotary lifting mechanism through a number of rotating expansion parts for adsorption and fixation with the lifting platform. The invention realizes fully automatic lifting, fitting and pressing operation of radar antenna, improves work efficiency and saves cost.

【技术实现步骤摘要】
一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助机械臂、系统及方法
本专利技术涉及隧道检测领域，尤其涉及一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助机械臂、系统及方法。
技术介绍
隧道是埋设于地下的工程建设物，随着西部大开发战略的实施，一大批基建工程正在陆续动工之中，首当其冲是隧道建设。溶洞发育地段的隧道建设，按照规范要求，需要进行洞周的溶洞检测。溶洞检测需要布置多条测线，其中基本的测线为拱顶一条，拱腰两条，边墙两条。有的隧道还需要进行底板、拱脚、拱肩等位置测线的检测。其中底板测线的检测可以通过人工或机动车牵引完成，较为方便。拱脚测线，往往需要工人托举雷达天线并贴合在墙面上，进行移动扫描，费时费力，无法保证扫描质量。对于拱脚往上的测线，像边墙、拱腰、拱肩、拱顶，就必须借助台车和升降机构，将工人移动到测线附近，再由工人托举雷达天线，随着台车移动进行测线的扫描工作，费时费力，检测效果受人为因素干扰大，而且存在安全隐患。与常规的二衬检测不同，洞周的溶洞检测一般情况下需要探测的深度较深，往往需要使用100兆雷达天线，此型号天线检测深度较深，但相应体积较大，重量较重，人工托举既不方便又很劳累。专利技术人发现，目前，隧道溶洞的雷达监测大多仍依靠人工托举雷达天线的方式来进行，这需要一定力气和耐力，不仅耗时耗力，而且效率低下，无法满足长距离测线连续扫描检测的需要。此外，人工操作精度无法准确保证，且存在安全隐患。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提供了一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助机械臂、系统及方法。本专利技术的第一目的是提供一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助机械臂，能够稳定夹持雷达天线，且能够自动调节雷达天线的倾斜角度、高度。本专利技术的第二目的是提供一种用于溶洞检测的系统，能够实现雷达天线的全自动托举、贴合、压合操作。本专利技术的第三目的是提供一种用于溶洞检测的方法,扫描检测全程不需要工人操作，提高工作效率、节约成本。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助机械臂，包括：夹持机构，设置压敏传感器，用于夹持雷达天线并能够将其与隧道壁之间的压力传输至控制系统；缓冲机构，安装于夹持机构下方，用于缓冲夹持机构的震动；微调机构，与缓冲机构转动连接，用于控制缓冲机构的倾角；旋转升降机构，位于微调机构下方，用于调节夹持机构的高度及角度；磁吸固定座，通过多个旋转伸缩件与旋转升降机构相连，用于与升降台吸附固定。进一步的，所述夹持机构包括夹持底盘，夹持底盘上方对称安装多个夹爪；所述压敏传感器与夹爪固定连接。进一步的，所述微调机构包括微调底盘和多个旋转伸缩件，微调底盘通过旋转伸缩件与缓冲机构相连。进一步的，所述旋转伸缩件包括液压伸缩杆及安装于液压伸缩杆两端的球铰。进一步的，所述旋转升降机构包括升降摇臂和转盘机构，所述升降摇臂一端与微调机构固定连接，另一端与转盘机构转动连接。进一步的，所述升降摇臂包括滑动连接的升降部和滑道，所述滑道通过旋转伸缩件连接转盘机构，旋转伸缩件能够调节滑道相对升降部的长度。进一步的，所述转盘机构包括转动连接的转盘、承压盘，所述承压盘通过旋转伸缩件与磁吸固定座相连。进一步的，所述磁吸固定座包括电磁铁，所述电磁铁底部设置垫层。一种用于溶洞检测的系统，包括凿岩台车和所述的雷达辅助机械臂，所述雷达辅助机械臂设置于凿岩台车的升降台中。一种用于溶洞检测的方法，采用所述用于溶洞检测的系统，包括以下步骤：A.将雷达辅助机械臂设置于升降台的相应位置；B.调整转盘机构与磁吸固定座之间的旋转伸缩件，使转盘机构处于设定倾角范围内；C.通过夹持机构固定雷达天线；D.启动凿岩台车，使升降台上升至目标测线位置；E.控制转盘机构旋转，使雷达天线前端朝向前进方向；启动压敏传感器，根据压敏传感器传递的信号调节旋转伸缩件、升降摇臂的伸缩量，使雷达天线以贴合隧道洞壁表面角度的方向压合在墙壁表面；F.沿测线方向开动凿岩台车，雷达天线即可进行自动扫描工作。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的雷达辅助机械臂设置夹持机构，能够稳定夹持雷达天线；且设置升降摇臂、转盘机构等，能够自动调节雷达天线的倾斜角度、高度；还包括缓冲机构，在扫描工作进行时，能够缓冲震动，并将夹持机构与墙壁紧密压合，保证扫描效果；(2)本专利技术的雷达辅助机械臂搭载于常见的凿岩台车上，可以实现雷达天线的全自动托举、贴合、压合操作，扫描检测过程全程不需要工人操作，节省大量人力的消耗，提高工作效率、节约成本；并对施工装置起到很好的综合利用，方便普及和操作，而且还可以胜任二衬检测等其他相似工作，功能强大；(3)本专利技术的雷达辅助机械臂应用于常见的凿岩台车上，成本低、效果好，易操作，提高了施工精度、施工安全度；附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1-图3为本专利技术实施例一的磁吸固定座结构示意图；图4-图6为本专利技术实施例一的旋转伸缩件结构示意图；图7-图10为本专利技术实施例一的转盘机构结构示意图；图11-图13为本专利技术实施例一的升降摇臂结构示意图；图14-图16为本专利技术实施例一的微调机构结构示意图；图17-图20为本专利技术实施例一的缓冲机构结构示意图；图21-图23为本专利技术实施例一的夹持机构结构示意图；图24为本专利技术实施例一的整体结构示意图；图25为本专利技术实施例一的偏转状态示意图；图26为本专利技术实施例二的凿岩台车结构示意图；图27为本专利技术实施例二的结构示意图；图28为本专利技术实施例二的工作状态示意图；其中，1、第一球铰支座，2、电磁铁，3、橡胶垫，4、磁吸固定座，5、第一球铰，6、第一承压盘，7、液压伸缩杆，8、第一旋转伸缩件，9、第二球铰支座，10、第二承压盘，11、转盘，12、第三球铰支座，13、第四球铰支座，14、转盘机构，15、第二球铰，16、第三承压盘，17、滑道，18、第五球铰支座，19、升降部，20、升降摇臂，21、微调底盘，22、第六球铰支座，23、微调机构，24、第七球铰支座，25、缓冲底盘，26、弹簧，27、缓冲机构，28、夹持底盘，29、夹爪，30、压敏传感器，31、夹持机构，32、第二旋转伸缩件，33、第三旋转伸缩件，34、升降台，35、雷达辅助机械臂，36、凿岩台车。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。实施例一：如图1-图25所示，提供了一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助机械臂，包括从上至下依次设置的夹持机构31、缓冲机构27、微调机构23、旋转升降机构和磁吸固定座4，旋转升降机构与磁吸固定座4之间通过第一旋转伸缩件8相连。第一旋转伸缩件8包括液压伸缩杆7，液压伸缩杆7的两端分别与第一承压盘6固定连接，第一承压盘6远离液压伸缩杆7一侧固定有第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助机械臂，其特征在于，包括：夹持机构，设置压敏传感器，用于夹持雷达天线并能够将其与隧道壁之间的压力传输至控制系统；缓冲机构，安装于夹持机构下方，用于缓冲夹持机构的震动；微调机构，与缓冲机构转动连接，用于控制缓冲机构的倾角；旋转升降机构，位于微调机构下方，用于调节夹持机构的高度及角度；磁吸固定座，通过多个旋转伸缩件与旋转升降机构相连，用于与升降台吸附固定。

【技术特征摘要】
1.一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助机械臂，其特征在于，包括：夹持机构，设置压敏传感器，用于夹持雷达天线并能够将其与隧道壁之间的压力传输至控制系统；缓冲机构，安装于夹持机构下方，用于缓冲夹持机构的震动；微调机构，与缓冲机构转动连接，用于控制缓冲机构的倾角；旋转升降机构，位于微调机构下方，用于调节夹持机构的高度及角度；磁吸固定座，通过多个旋转伸缩件与旋转升降机构相连，用于与升降台吸附固定。2.根据权利要求1所述的一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助机械臂，其特征在于，所述夹持机构包括夹持底盘，夹持底盘上方对称安装多个夹爪；所述压敏传感器与夹爪固定连接。3.根据权利要求1所述的一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助机械臂，其特征在于，所述微调机构包括微调底盘和多个旋转伸缩件，微调底盘通过旋转伸缩件与缓冲机构相连。4.根据权利要求1或3所述的一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助机械臂，其特征在于，所述旋转伸缩件包括液压伸缩杆及安装于液压伸缩杆两端的球铰。5.根据权利要求1所述的一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助机械臂，其特征在于，所述旋转升降机构包括升降摇臂和转盘机构，所述升降摇臂一端与微调机构固定连接，另一端与转盘机构转动连接。6.根据权利要求5所述的一种用于溶洞检测的多功能雷达辅助...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱道宏，傅康，薛翊国，苏茂鑫，王鹏，马新民，张开，李广坤，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37