一种基于视觉检测的斜拉桥缆索检测机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于视觉检测的斜拉桥缆索检测机器人，包括外框架、压紧机构和轮系传动机构，外框架包括框架板，依次连接围成六边形的外框架，间隔设置的框架板外侧面设有直线轴承，框架板外侧面固定有电子元件和电池组；压紧机构设于间隔设置的框架板上，上下对称布置，压紧机构同时从三个方向对缆索压紧；轮系传动机构设于压紧机构之间，通过压紧机构压紧在缆索表面，轮系传动机构包括壳体组件和滚轮装置、驱动电机，驱动电机同步驱动滚轮装置实现轮系传动机构同时从三个方向同步爬缆；检测机器人还包括无线适配器，框架板上还设有摄像头。本发明专利技术解决了现有技术中爬缆机器人抱缆效果不佳、框架结构不对称，从而产生偏心、机器人螺旋爬升等问题。

A Cable Detection Robot for Cable-stayed Bridges Based on Visual Detection

The invention discloses a cable detection robot for cable-stayed bridges based on visual inspection, which comprises an outer frame, a compression mechanism and a gear train transmission mechanism. The outer frame comprises a frame plate, which in turn connects the outer frame enclosed in a hexagonal shape. The outer side of the frame plate with interval setting is provided with linear bearings, and the outer side of the frame plate is fixed with electronic components and batteries; the compression mechanism is arranged in a framework with interval setting. On the board, the top and bottom are symmetrically arranged, and the compacting mechanism is compacted in three directions at the same time; the gear train transmission mechanism is located between the compacting mechanism, and is compacted on the surface of the cable through the compacting mechanism. The gear train transmission mechanism includes shell components and roller devices, driving motor synchronously drives roller devices to realize synchronous climbing of the cable from three directions at the same time; It also includes a wireless adapter and a camera on the frame board. The invention solves the problems of poor cable holding effect and asymmetrical frame structure of the cable climbing robot in the prior art, resulting in eccentricity and spiral climbing of the robot.

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉检测的斜拉桥缆索检测机器人
本专利技术属于检测机器人
，具体涉及一种基于视觉检测的斜拉桥缆索检测机器人。
技术介绍
拉索类桥梁因跨度大、造型美观、经济适用等特点，被广泛应用。斜拉桥尺寸的增大带来了桥梁检测方面的一系列问题，其中对缆索的检测非常重要，缆索是斜拉桥上的主要承重构件，它的可靠性直接影响了桥梁的安全性。为了确保缆索的安全使用，需要定时对缆索的安全性能进行检测和维护。目前,国内外使用缆索维护的方法主要有两种,一种是针对小型斜拉桥使用的液压升降平台进行缆索维护,另一种是利用预先装在塔顶的吊点。用钢丝拖动吊篮搭载工作人员沿缆索进行维护。这两种应用于工程实际的缆索维护方式，主要由人工检测。不仅效率低下，而且难以保障人员安全。人工检测已不再实用，使用工业机器人代替人工检测缆索成为必然趋势，在实际工程应用中有着重要的价值。国内外针对斜拉索专用的检测机器人研究报道并不是很多，虽有研究，但真正实用的技术还没有，总的来说处于初期阶段。韩国成均馆大学针对悬索桥缆索爬行机器人做了一系列研究。研制出一款轮式爬行机器人,该机器人在爬行缆索时其稳定性好，轮式机器人速度快，效率高，更适合在大型悬索桥上使用。这款机器人对缆索的直径有一定的适应性，但结构比较复杂，重量较大。此款机器人由于结构复杂，重量较大，未能够大规模应用于桥梁检测中。上海交通大学研制出气动蠕动式缆索维护机器人。气动蠕动式采用仿生学的原理，利用了蠕动的方式爬升或下降。远距离输送空气，存在沿程压力损失，限制了机器人的爬升速度。机器人携带气体管线爬行到高空，管线的重量使得机器人容易偏心，限制了爬缆机器人的发挥，不适用于斜拉桥缆索检测。现有爬缆机器人由于本体结构和控制系统难以满足杆径变化以及桥面与缆索之间倾角的变化，爬缆机器人多采用在缆索一侧爬缆，一侧夹紧，而且框架结构不对称，框架中心线与缆索轴线不重合，造成爬缆机器人产生偏心、机器人螺旋爬升等情况，现有爬缆机器人结构复杂、重量大，难以广泛应用于工程实际中。所采用的视觉检测系统较简易，不能实时融合多个视觉摄像头采集的图像并进行分析。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于视觉检测的斜拉桥缆索检测机器人，能够有效地解决现有技术中缆索检测机器人抱缆效果不佳、框架结构不对称，从而产生偏心、机器人螺旋爬升，并且无法自适应变杆径工作等问题。本专利技术的目的是这样实现的：一种基于视觉检测的斜拉桥缆索检测机器人，包括外框架及设于外框架内的压紧机构和轮系传动机构，所述外框架包括六块框架板，所述框架板依次连接围成六边形的外框架，间隔设置的框架板外侧面均设有上下对称布置的直线轴承，所述框架板的外侧面分别固定安装有电子元件和电池组；所述压紧机构设于间隔设置的框架板上，并沿框架板上下对称布置，其一端穿过框架板外的直线轴承，另一端抵触轮系传动机构，所述压紧机构的轴线在水平面上的投影呈Y形，沿周向均布，使压紧机构同时从三个方向对缆索压紧；所述轮系传动机构设置于对称布置的压紧机构之间，轮系传动机构在水平面上的投影呈Δ形，沿周向均布设置三个，通过压紧机构将轮系传动机构压紧在缆索表面，轮系传动机构和压紧机构在水平面上的投影在围抱缆索时形成的内切圆直径变化范围为150mm～200mm，所述轮系传动机构包括壳体组件和设置于壳体组件内的滚轮装置和驱动电机，所述滚轮装置和驱动电机分别与壳体组件固接，滚轮装置由驱动电机驱动，三个驱动电机同步驱动滚轮装置实现轮系传动机构同时从三个方向同步爬缆；所述缆索检测机器人还包括无线适配器，所述无线适配器用于接收电子元件发射的信号并与计算机连接，通过计算机遥控检测机器人，并对传输回来的图像进行实时处理；所述缆索检测机器人的框架板上部还设有摄像头，通过无线传输的方式将拍摄的图像视频数据传输回计算机。采用六块框架板围合成六边形的外框架，利用六边形框架是对称形状，能够有效减轻框架系统质心与缆索轴线不重合而产生的偏心影响，并且框架板外表面易于对电子元件进行安装，具有便于散热、操作便捷、拆装迅速等特点。进一步的，所述压紧机构包括导向杆、弹簧和用于调节弹簧预紧力的螺母，所述导向杆的一端伸出直线轴承后与螺母螺接，另一端伸入与轮系传动机构固定连接的轴承座后与轮系传动机构抵触，所述弹簧套设在导向杆上并置于框架板内侧与轴承座之间，通过导向杆导向，通过螺母调节弹簧预紧力使机器人在围抱缆索时，轮系传动机构抵紧缆索、实现爬缆。压紧机构通过弹簧沿着导向杆进行弹力预紧，通过螺母调节的方式使得预紧力调节在合适的范围内。进一步的，所述轮系传动机构的壳体组件包括L型导向杆支承板、L型电机安装板和翼板，所述导向杆支承板上下对称布置，电机安装板和翼板设于对称布置的导向杆支承板之间并相对设置，所述翼板沿竖向设置两块，导向杆支承板、电机安装板和翼板相互连接形成壳体；所述滚轮装置包括主动轮、从动轮和带座轴承，所述带座轴承对称设于主动轮、从动轮的转轴上，靠近翼板一侧的带座轴承与翼板固定连接，靠近电机安装板一侧的带座轴承与电机安装板固定连接，所述驱动电机固定于电机安装板并设于两块翼板之间，通过带传动为主动轮传递动力。通过压紧机构中弹簧的弹力将轮系传动机构压紧在缆索表面，一组传动机构通过一个驱动电机以带传动的方式进行动力传递。进一步的，所述框架板为铝板，框架板的左右两侧形成镂空，其中部开设有凹槽，安装有压紧机构的框架板凹槽内固定安装锂电池组，为驱动电机供电，其余框架板的凹槽内固定安装的电子元件为电机控制器和无线模块。采用铝板并且在两侧设置镂空、中间铣削形成凹槽，可实现机器人整体轻量化，铝板金属表面能够迅速导热，将部件工作时产生的热量迅速与外界环境相传导，起到散热降温的效果。进一步的，所述框架板的上部还设有摄像头安装支架，用于紧固摄像头。进一步的，所述电机控制器由计算机控制，实现三个驱动电机同步驱动。通过计算机控制三个控制器，达到三个驱动电机同步驱动的效果。三个电机同步驱动技术不仅提高机器人爬缆动力，而且避免了现有技术的驱动轮在工作时不同步而引起的震颤问题。进一步的，所述主动轮和从动轮的轮面采用聚氨酯材质制作。取材方便，降低成本。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：1、采用六块框架板围合成六边形的外框架，利用六边形框架是对称形状，能够有效减轻框架系统质心与缆索轴线不重合而产生的偏心影响，并且框架板外表面易于对电子元件进行安装，框架板采用铝板，能够迅速导热、将部件工作时产生的热量迅速与外界环境相传导，起到散热降温的效果。2、压紧机构和轮系传动机构在水平面的投影上沿周向均布设置，使压紧机构、轮系传动机构同时从三个方向对缆索压紧和同步爬缆。3、采用上下对称布置的压紧机构，设计两根弹簧布置在导向杆上，能够平衡单支弹簧推力对单点的作用过大、应力集中等问题，以此减小驱动轮与缆索表面的正压力的增量值，能够增强缆索检测机器人的越障能力。4、通过计算机控制三个控制器，达到三个驱动电机同步驱动的效果，三个电机同步驱动技术不仅提高机器人爬缆动力，而且避免了现有技术的驱动轮在工作时不同步而引起的震颤问题，减少机器人在高空中出现卡死、打滑等现象。5、三个驱动电机同步驱动，由于是呈环形120°布置，三个主动轮均有动力输出。形成了多驱传动结构，三个从动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉检测的斜拉桥缆索检测机器人，包括外框架及设于外框架内的压紧机构和轮系传动机构，其特征在于：所述外框架包括六块框架板，所述框架板依次连接围成六边形的外框架，间隔设置的框架板外侧面均设有上下对称布置的直线轴承，所述框架板的外侧面分别固定安装有电子元件和电池组；所述压紧机构设于间隔设置的框架板上，并沿框架板上下对称布置，其一端穿过框架板外的直线轴承，另一端抵触轮系传动机构，所述压紧机构的轴线在水平面上的投影呈Y形，沿周向均布，使压紧机构同时从三个方向对缆索压紧；所述轮系传动机构设置于对称布置的压紧机构之间，轮系传动机构在水平面上的投影呈Δ形，沿周向均布设置三个，通过压紧机构将轮系传动机构压紧在缆索表面，轮系传动机构和压紧机构在水平面上的投影在围抱缆索时形成的内切圆直径变化范围为150mm～200mm，所述轮系传动机构包括壳体组件和设置于壳体组件内的滚轮装置和驱动电机，所述滚轮装置和驱动电机分别与壳体组件固接，滚轮装置由驱动电机驱动，三个驱动电机同步驱动滚轮装置实现轮系传动机构同时从三个方向同步爬缆；所述缆索检测机器人还包括无线适配器，所述无线适配器用于接收电子元件发射的信号并与计算机连接，通过计算机遥控检测机器人，并对传输回来的图像进行实时处理；所述缆索检测机器人的框架板上部还设有摄像头，通过无线传输的方式将拍摄的图像视频数据传输回计算机。...

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉检测的斜拉桥缆索检测机器人，包括外框架及设于外框架内的压紧机构和轮系传动机构，其特征在于：所述外框架包括六块框架板，所述框架板依次连接围成六边形的外框架，间隔设置的框架板外侧面均设有上下对称布置的直线轴承，所述框架板的外侧面分别固定安装有电子元件和电池组；所述压紧机构设于间隔设置的框架板上，并沿框架板上下对称布置，其一端穿过框架板外的直线轴承，另一端抵触轮系传动机构，所述压紧机构的轴线在水平面上的投影呈Y形，沿周向均布，使压紧机构同时从三个方向对缆索压紧；所述轮系传动机构设置于对称布置的压紧机构之间，轮系传动机构在水平面上的投影呈Δ形，沿周向均布设置三个，通过压紧机构将轮系传动机构压紧在缆索表面，轮系传动机构和压紧机构在水平面上的投影在围抱缆索时形成的内切圆直径变化范围为150mm～200mm，所述轮系传动机构包括壳体组件和设置于壳体组件内的滚轮装置和驱动电机，所述滚轮装置和驱动电机分别与壳体组件固接，滚轮装置由驱动电机驱动，三个驱动电机同步驱动滚轮装置实现轮系传动机构同时从三个方向同步爬缆；所述缆索检测机器人还包括无线适配器，所述无线适配器用于接收电子元件发射的信号并与计算机连接，通过计算机遥控检测机器人，并对传输回来的图像进行实时处理；所述缆索检测机器人的框架板上部还设有摄像头，通过无线传输的方式将拍摄的图像视频数据传输回计算机。2.根据权利要求1所述的一种基于视觉检测的斜拉桥缆索检测机器人，其特征在于：所述压紧机构包括导向杆、弹簧和用于调节弹簧预紧力的螺母，所述导向杆的一端伸出直线轴承后与螺母螺接，另一端伸入与轮系传动机构固定连...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡竞，何鸿宇，任静，刘佳音，胡桂川，
申请(专利权)人：重庆科技学院，重庆房地产职业学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50