【技术实现步骤摘要】
本申请属于工程结构健康监测，更具体地说，是涉及一种用于工程结构的振动监测机器人、监测系统以及监测方法。
技术介绍
1、机器人技术与计算机科学的前沿进展在结构健康监测领域得到了广泛的关注，其中，应用于结构健康监测的机器人成为解决硬件问题及优化用户交互方式的有效途径。诸如房屋、桥梁、铁路、公路、水利工程、海洋工程、港口以及地下工程等多种工程结构，在运营过程中常因环境侵蚀、自然灾害、长期损伤积累、复杂荷载以及材料老化等因素，导致其结构性能逐渐劣化甚至失效，严重影响了这些工程结构的使用寿命。
2、在工程结构的运营阶段，当遭遇如地震、台风或爆炸等灾害性事故时，能够及时准确地评估结构的健康状态，发现工程结构隐蔽部位的潜在病害，并为工程结构制定及时而有效的维修与养护决策，显得至关重要。
3、传统的工程结构健康监测方法，主要依赖于人工检测，涉及对工程结构的主要构件，如梁、板、柱等进行人工损伤排查。然而，该检测方式存在多方面的问题，包括效率低下、漏检率高、需耗费大量人力资源、数据信息化程度不高以及过度依赖工程师的经验等。为了避免工程结构性能的突然失效对人身安全造成威胁，以及确保人民群众的生命财产安全，过去十多年来，相关部门已要求全面推动自动化快速检监测技术的应用。工程结构智能化快速化检监测逐步成为建筑检监测行业的重大需求，应运而生。
4、为解决传统人工检测方法的费时费力问题，国内外学者开发了多种类型的检测平台，包括攀爬机器人检测平台和无人机机器人检测平台，以实现建筑物病害的自动化检测。
5、在这其中
6、还有一种曲面爬壁机器人，配备了曲面自适应吸附的移动平台，能有效增强机器人与工程结构之间的接触摩擦力，进而降低机器人因自身晃动而导致的结构振动加速度响应测量结果的误差。然而，此类攀爬机器人的运动速度相对较慢，时间成本较高，检测效率不高，因而难以满足大型工程结构检测任务的严格要求，如任务繁重和检测窗口期短等方面的挑战。在面对大规模工程结构检测任务时，该机器人的运动速度和效率的不足可能会成为其应用的主要瓶颈。
7、另有一种专为诊断建筑物在面对地震、台风或爆炸等灾害性事故时的性能而设计的建筑结构健康监测系统，它能够在无需进行大规模施工的情况下，对建筑物的振动加速度响应进行检测。该系统主要包括一种安装在建筑物地面上的加速度传感器，即第一加速度传感器，以及一个终端设备，该设备能在结构内移动至不同高度位置，并在终端装置中配备另一个加速度传感器，即第二加速度传感器，它可在结构的不同高度位置进行加速度测量。虽然该监测系统避免了大规模施工的需要，但它要求预先在建筑物内安装第一加速度传感器，这可能会对结构的完整性造成一定影响。在系统运作时，机器人会利用终端的第二加速度传感器在建筑物的各楼层之间移动，并测量多个位置处的加速度值。第一、第二加速度传感器测量的数据需要首先进行时间同步，再通过算法计算出建筑结构的动力响应。然而，不同加速度传感器之间如果没有线缆相连，则通常采用zigbee、gps、蓝牙等无线通信技术来实现时间同步。然而，由于这些技术的信号穿透能力相对较弱，它们主要适用于室外开阔场景或无遮挡环境的应用。在高层建筑内部，第一和第二加速度传感器往往会被多层楼板和墙体分隔，这种结构对于信号的穿透构成了一定的障碍，从而使得这些无线通信技术难以应用于这些同步场景中。另外，当机器人在测量建筑物的振动数据时，由于其自身的晃动，可能会引发振动数据测量的误差，这也是系统需要进一步优化和解决的问题。
8、综上，尽管无人机展现出良好的高空机动性，但其对强风、降水和降雪等恶劣天气条件极为敏感，且在gps信号弱的区域无法实现精准定位，容易导致测量误差。另外，攀爬机器人和爬行机器人在执行工程结构检测任务时，由于移动速率缓慢、时间成本高和效率低，其检测成本也相对较高，无法满足工程结构检测任务多、检测窗口期短的需求。另一方面，现有的机器人系统在面对自身晃动和振动时，尚未能够在减少机器人自身动力响应的前提下，有效检测工程结构的振动加速度响应。因此，由现有机器人技术获得的工程结构振动数据需经过后期处理，以消除机器人自身振动导致的测量误差。
技术实现思路
1、本申请实施例的目的在于提供一种用于工程结构的振动监测机器人、监测系统以及监测方法，以解决现有技术中存在的监测数据误差大、监测效率低、监测成本高的技术问题。
2、为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种用于工程结构的振动监测机器人，包括机身、加速度感应元件、距离感应元件、行进机构和伸缩机构；所述加速度感应元件设置在所述机身内部的底面；所述距离感应元件设置在所述机身内部的前端面；所述行进机构用于驱动所述机身行走；所述伸缩机构的一端与所述机身连接；所述伸缩机构的另一端与所述行进机构连接，所述伸缩机构能够带动所述行进机构朝着所述机身方向伸缩。
3、可选地，所述行进机构包括轮轴架以及安装在所述轮轴架上的第一驱动轮、第二驱动轮和两个行走轮；所述轮轴架与所述伸缩机构连接；所述第一驱动轮和所述第二驱动轮分别位于所述机身的两侧。
4、可选地，所述伸缩机构包括伸缩电机和控制器；所述控制器与所述伸缩电机电连接；所述伸缩电机安装在所述机身内部的顶面，所述伸缩电机的输出端与所述行进机构连接。
5、可选地，所述机身外部的底面设有防滑结构。
6、可选地，所述加速度感应元件为伺服式三轴加速度计。
7、可选地，所述距离感应元件为红外测距仪。
8、本申请还提供了一种用于工程结构的监测系统，所述监测系统包括终端以及上述的振动监测机器人，所述终端分别与所述加速度感应元件、所述距离感应元件、所述行进机构、所述伸缩机构信号连接。
9、可选地，所述终端包括路径规划模块，所述路径规划模块用于分析障碍物的位置信息，规划所述振动监测机器人行走的最优路径。
10、可选地，所述终端还包括数据分析模块，所述数据分析模块用于处理和分析振动数据，对工程结构开展振本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于工程结构的振动监测机器人，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的振动监测机器人，其特征在于，所述行进机构包括轮轴架以及安装在所述轮轴架上的第一驱动轮、第二驱动轮和两个行走轮；所述轮轴架与所述伸缩机构连接；所述第一驱动轮和所述第二驱动轮分别位于所述机身的两侧。
3.如权利要求2所述的振动监测机器人，其特征在于，所述伸缩机构包括伸缩电机和控制器；所述控制器与所述伸缩电机电连接；所述伸缩电机安装在所述机身内部的顶面，所述伸缩电机的输出端与所述行进机构连接。
4.如权利要求1所述的振动监测机器人，其特征在于，所述机身外部的底面设有防滑结构。
5.如权利要求1所述的振动监测机器人，其特征在于，所述加速度感应元件为伺服式三轴加速度计。
6.如权利要求1-5任意一项所述的振动监测机器人，其特征在于，所述距离感应元件为红外测距仪。
7.一种用于工程结构的监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：
8.如权利要求7所述的监测系统，其特征在于，所述终端包括路径规划模块，所述路径规划模块用于分析障碍物的位
9.如权利要求8所述的监测系统，其特征在于，所述终端还包括数据分析模块，所述数据分析模块用于处理和分析振动数据，对工程结构开展振动模态分析和服役状态评估，通过比较实时监测数据和基准测试数据来识别工程结构的变化或缺陷。
10.一种用于工程结构的监测方法，其特征在于，所述方法采用了如权利要求7-9任意一项所述的监测系统，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于工程结构的振动监测机器人，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的振动监测机器人，其特征在于，所述行进机构包括轮轴架以及安装在所述轮轴架上的第一驱动轮、第二驱动轮和两个行走轮；所述轮轴架与所述伸缩机构连接；所述第一驱动轮和所述第二驱动轮分别位于所述机身的两侧。
3.如权利要求2所述的振动监测机器人，其特征在于，所述伸缩机构包括伸缩电机和控制器；所述控制器与所述伸缩电机电连接；所述伸缩电机安装在所述机身内部的顶面，所述伸缩电机的输出端与所述行进机构连接。
4.如权利要求1所述的振动监测机器人，其特征在于，所述机身外部的底面设有防滑结构。
5.如权利要求1所述的振动监测机器人，其特征在于，所述加速度感应元件为伺服式三轴加速度计。
【专利技术属性】
技术研发人员：梅柳，吴伟城，何俊宏，周颖，蒋珊，罗启灵，熊琛，龙武剑，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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