基于机械臂的墙面检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于机械臂的墙面检测系统，包括若干个爬墙机器人和一个控制终端，爬墙机器人包括爬墙机器人本体、电源、驱动部、行走部、机臂部、控制组件和检测组件，爬墙机器人本体的中部可旋转地设有一个用以驱动爬墙机器人垂直起降或附墙攀爬的驱动部，爬墙机器人本体的两侧对称地设有两对行走部和一对机臂部，爬墙机器人本体内设有电源、检测组件和控制组件，电源与驱动部、机臂部、控制组件及检测组件电连接，控制组件接收控制终端的工作指令并调控爬墙机器人的工作状态，检测组件接收控制组件的工作指令并对墙面进行检测。本实用新型专利技术可实现飞行检测模式、攀爬检测模式和垂直空中抵达检测模式及多机协调工作，提高了检测安全性。检测安全性。检测安全性。

【技术实现步骤摘要】
基于机械臂的墙面检测系统


[0001]本技术涉及机器人和工程质量检测
，具体是涉及一种基于机械臂的墙面检测系统。

技术介绍

[0002]目前我国各类大坝总数已达到十万余座，其中上世纪50年代中期到60年代中后期是大坝建设的高速发展时期。然而，由于先前人们对自然力量（如洪水、地震）、材料性能、结构机理（如建筑物失稳机理）、施工控制（如混凝土温控、填筑密实度）以及人为损坏等影响大坝安全的因素认识尚不充分，导致目前许多运行年龄已达30~50年甚至已经超过设计服役年限的大坝存在严重的安全隐患。由于大坝的工作条件十分复杂，大坝和地基的实际工作状态难以用计算公式或模型试验准确预测，为了让这些隐患得到及时监控，迫切需要通过有效的监控手段来保证各类大坝的运行安全。
[0003]考虑到大坝检测存在多种危险因素影响检测，采用机器自动检测相较于传统的人工检测更加安全且成本较低。传统的墙面检测机器人大部分采用真空吸附式或者磁吸式。其中，真空吸附式墙面检测机器人虽然吸附能力强、相对较稳定，但受限于吸附方式，导致此类墙面检测机器人只能采用多吸盘式和/或多机械臂式结构吸附，致使机械结构相对复杂、移动速度缓慢、运动笨重；同时，在检测目标过大时会受限于自身所携带的能源储备，导致难以抵达待检测地点。另一方面，磁吸式墙面检测机器人虽然可以达到一个较高的移动速度，但是需要被测墙面材料为铁磁性材料，且磁吸式墙面检测机器人大多使用履带式电吸附或永磁吸附，导致其转弯或者遇到直角墙面时难以过渡、运动性较差。据此，现有传统的墙面检测机器人不适用于对包括大坝在内的非磁性且目标大的墙面进行高效率的检测。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种基于机械臂的墙面检测系统，用以对包括大坝在内的非磁性且目标大的墙面进行高效率的检测。
[0005]为解决上述技术问题，本技术提供了一种基于机械臂的墙面检测系统，包括若干个爬墙机器人和调控至少一个爬墙机器人工作状态的控制终端，所述爬墙机器人包括爬墙机器人本体、电源、驱动部、行走部、机臂部、控制组件和检测组件；所述爬墙机器人本体的中部可旋转地安装有一个所述驱动部，所述驱动部用以驱动所述爬墙机器人垂直起降或附墙攀爬；所述爬墙机器人本体的两侧对称地可拆卸地安装有两对所述行走部，所述行走部用以辅助所述爬墙机器人附墙攀爬；所述爬墙机器人本体的两侧对称地可拆卸地安装有一对所述机臂部，所述机臂部用以辅助所述爬墙机器人定点检测；所述爬墙机器人本体内安装有所述电源、检测组件和控制组件，所述电源与所述驱动部、机臂部、控制组件以及检测组件电连接，所述控制组件接收所述控制终端的工作指令并调控所述爬墙机器人的工作状态，所述检测组件接收所述控制组件的工作指令并对墙面进行检测。
[0006]更进一步，所述驱动部包括共轴双桨旋翼组件，所述共轴双桨旋翼组件包括电机、
上旋翼、下旋翼、电机环、电机固定架、四个空心杆和两个第一舵机，所述电机环的中部固定安装有所述电机固定架，所述电机环的中心通过所述电机固定架固定安装有所述电机，所述电机的两端对称地分别安装有所述上旋翼和下旋翼，所述电机环的周向均布有四个所述空心杆，其中相邻两个所述空心杆分别通过两个所述第一舵机与所述爬墙机器人本体连接且另外两个所述空心杆与所述爬墙机器人本体转动连接，所述电机接收所述控制组件的工作指令并调控所述上旋翼和下旋翼的转速，所述第一舵机接收所述控制组件的工作指令并调控所述电机环相对所述爬墙机器人本体的工作角度。
[0007]更进一步，所述第一舵机可驱动所述电机环相对所述爬墙机器人本体作复合旋转运动。
[0008]更进一步，所述机臂部包括机械臂组件、吸盘和真空泵，所述机械臂组件包括顺次连接的第二舵机、第一连接臂、第三舵机、第二连接臂、第四舵机、第三连接臂、第五舵机以及第四连接臂，所述第一连接臂通过所述第二舵机与所述爬墙机器人本体可拆卸连接，所述第四连接臂与所述吸盘固定连接，所述真空泵安装在所述爬墙机器人本体内，所述第二舵机、第三舵机、第四舵机和第五舵机接收所述控制组件的工作指令并调控所述爬墙机器人本体相对墙面的高度和/或位置，所述真空泵接收所述控制组件的工作指令并调控所述吸盘对墙面的负压力。
[0009]更进一步，所述控制组件包括机器人控制器，所述检测组件包括图像检测组件、裂纹检测组件、压力传感器、转速传感器和角位移传感器，所述图像检测组件包括用以拍摄墙面图像的高清摄像头，所述裂纹检测组件包括用以探测墙面裂纹状况的红外成像检测设备、X光散射成像检测设备和激光雷达，所述压力传感器、转速传感器以及角位移传感器用以分别检测所述吸盘的负压力、所述上旋翼和下旋翼的转速以及所述电机环的工作角度，所述机器人控制器接收所述控制终端的工作指令以及所述检测组件的反馈信号并进行数据融合以发送相应的工作指令。
[0010]更进一步，所述行走部包括行走轮和连接轴，所述连接轴的一端与所述行走轮固定连接而另一端与所述爬墙机器人本体可拆卸连接。
[0011]更进一步，所述控制终端可发送飞行检测模式、攀爬检测模式和垂直空中抵达检测模式中的任一工作指令给至少一个所述爬墙机器人中的所述控制组件。
[0012]更进一步，所述飞行检测模式设置为所述控制终端控制至少一个被拆除所述行走部和机臂部的所述爬墙机器人对墙面分区进行检测，以构建墙面三维实景模型并规划攀爬检测模式所需的最优攀爬路线。
[0013]更进一步，所述攀爬检测模式设置为所述控制终端控制至少一个所述爬墙机器人沿最优攀爬路线对墙面分区进行检测。
[0014]更进一步，所述垂直空中抵达检测模式设置为所述控制终端控制至少一个所述爬墙机器人垂直空中抵达指定待检测墙面区域附近，并协调控制所述驱动部和机臂部以将所述爬墙机器人停留在指定待检测墙面区域进行检测。
[0015]相比于现有技术，本技术的有益效果是：
[0016]1、通过采用可产生反向推力的共轴双桨旋翼组件，并通过调控共轴双桨旋翼组件的姿态，即根据实际工作需要（垂直起降或附墙攀爬）通过第一舵机使共轴双桨旋翼组件相对爬墙机器人本体作复合旋转运动，可快速实现爬墙机器人的升起、飞行、攀爬、降落，即姿
态调整响应更灵敏、快捷，适应性很强；
[0017]2、通过采用具有多自由度的机臂部，可实现辅助爬墙机器人稳定停留在指定待检测墙面区域进行定点检测，且可实现调整爬墙机器人相对墙面的高度和/或位置；同时，机臂部只设置有两组，吸盘也仅设置有两个，可实现灵活位移和快速定点检测，且可实现结构更简单、体积更小、质量更轻；
[0018]3、通过采用具备可拆卸特点的行走部和机臂部，可实现飞行检测模式、攀爬检测模式和垂直空中抵达检测模式的切换，墙面检测更方便、快捷，且可实现多机协调工作，大大提高了检测效率和检测安全性。
附图说明
[0019]图1为本技术基于机械臂的墙面检测系统中爬墙机器人的结构示意图；
[0020]图2为本技术基于机械臂的墙面检测系统中共轴双桨旋翼组件的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于机械臂的墙面检测系统，包括若干个爬墙机器人和调控至少一个爬墙机器人工作状态的控制终端，其特征在于：所述爬墙机器人包括爬墙机器人本体、电源、驱动部、行走部、机臂部、控制组件和检测组件；所述爬墙机器人本体的中部可旋转地安装有一个所述驱动部，所述驱动部用以驱动所述爬墙机器人垂直起降或附墙攀爬；所述爬墙机器人本体的两侧对称地可拆卸地安装有两对所述行走部，所述行走部用以辅助所述爬墙机器人附墙攀爬；所述爬墙机器人本体的两侧对称地可拆卸地安装有一对所述机臂部，所述机臂部用以辅助所述爬墙机器人定点检测；所述爬墙机器人本体内安装有所述电源、检测组件和控制组件，所述电源与所述驱动部、机臂部、控制组件以及检测组件电连接，所述控制组件接收所述控制终端的工作指令并调控所述爬墙机器人的工作状态，所述检测组件接收所述控制组件的工作指令并对墙面进行检测。2.根据权利要求1所述的基于机械臂的墙面检测系统，其特征在于：所述驱动部包括共轴双桨旋翼组件，所述共轴双桨旋翼组件包括电机、上旋翼、下旋翼、电机环、电机固定架、四个空心杆和两个第一舵机，所述电机环的中部固定安装有所述电机固定架，所述电机环的中心通过所述电机固定架固定安装有所述电机，所述电机的两端对称地分别安装有所述上旋翼和下旋翼，所述电机环的周向均布有四个所述空心杆，其中相邻两个所述空心杆分别通过两个所述第一舵机与所述爬墙机器人本体连接且另外两个所述空心杆与所述爬墙机器人本体转动连接，所述电机接收所述控制组件的工作指令并调控所述上旋翼和下旋翼的转速，所述第一舵机接收所述控制组件的工作指令并调控所述电机环相对所述爬墙机器人本体的工作角度。3.根据权利要求2所述的基于机械臂的墙面检测系统，其特征在于：所述第一舵机可驱动所述电机环相对所述爬墙机器人本体作复合旋转运动。4.根据权利要求2所述的基于机械臂的墙面检测系统，其特征在于：所述机臂部包括机械臂组件、吸盘和真空泵，所述机械臂组件包括顺次连接的第二舵机、第一连接臂、第三舵机、第二连接臂、第四舵机、第三连接臂、第五舵机以及第四连接臂，所述第一连接臂通过所述第二舵机与所述爬墙机器人本体可拆卸连接，所述第四连接臂与...

【专利技术属性】
技术研发人员：李溢群，庄淡盛，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：新型
国别省市：