岩体工程无线遥控综合测孔机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及岩体工程无线遥控综合测孔机器人，主要用于岩体工程变形、围岩破裂等多元信息测量，属于岩土工程技术领域。测孔机器人由搭载平台，前搭载舱，后搭载舱，驱动系统，数据采集系统，声波测试系统，数字钻孔摄像，控制系统等组成，通过遥控控制测孔机器人依靠履带在钻孔内爬行，数字钻孔摄像对钻孔壁面拍摄，声波测试系统获得岩体波速，采集到的数据经由数据传输天线无线传送到安全区域的数据接收平台。本实用新型专利技术可同时完成钻孔摄像和声波测试，采用无线遥控控制省时省力，不仅适用于一般岩体工程的变形、岩体破裂等多元信息的监测，还可以适用于具有强动力冲击和高放射性危险的不适宜人长期停留的岩体工程环境中。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及岩体工程无线遥控综合测孔机器人，主要用于岩体工程变形、围岩破裂等多元信息测量，属于岩土工程
。测孔机器人由搭载平台，前搭载舱，后搭载舱，驱动系统，数据采集系统，声波测试系统，数字钻孔摄像，控制系统等组成，通过遥控控制测孔机器人依靠履带在钻孔内爬行，数字钻孔摄像对钻孔壁面拍摄，声波测试系统获得岩体波速，采集到的数据经由数据传输天线无线传送到安全区域的数据接收平台。本技术可同时完成钻孔摄像和声波测试，采用无线遥控控制省时省力，不仅适用于一般岩体工程的变形、岩体破裂等多元信息的监测，还可以适用于具有强动力冲击和高放射性危险的不适宜人长期停留的岩体工程环境中。【专利说明】岩体工程无线遥控综合测孔机器人
本技术涉及岩体工程无线遥控综合测孔机器人，可用于岩体工程变形、围岩破裂等多元信息的测量，属于岩土工程
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技术介绍
为了适应我国国民经济快速发展的需要，大规模的工程建设正在兴起，如地上的公路、隧道、蓄水大坝，地下的矿山井巷、水电引水隧洞、地下厂房和核废料处置库等，这些地上的工程很多时候需要切削山体形成陡倾的岩质边坡,如三峡永久船闸最大边坡高度80米、雅砻江锦屏一级水电站大坝开挖边坡最高达540米，地下的岩石工程则需要在具有一定埋深的地下岩体中开挖。无论地面或地下岩体工程，施工和运营期间的稳定性问题是岩石力学工作者最为关心的问题，而岩体的变形特征和规律则是判断围岩是否处于安全稳定状态的直接体现。钻孔摄像技术和声波测试技术因其可以直观的反映岩石的破裂损伤程度而被现场施工人员和科研工作者喜爱，两者都是通过对岩体凿设一定孔径的钻孔，利用推进杆将钻孔摄像仪器或声波探头持续推入钻孔内，分别获得沿钻孔轴线方向的围岩破裂信息和岩体波速。钻孔摄像技术不仅可以获得钻孔壁面破裂(结构面、微裂隙)的位置、产状、宽度等信息，还可以通过分析不同时间拍摄的钻孔壁面信息计算围岩的变形大小和规律；声波测试则是通过声波发射探头发出脉冲波，经钻孔壁围岩传播后被声波接受探头接受，根据两个探头之间的距离和接受与发出的时间差计算脉冲波在岩体中传播的波速值，波速越大围岩越完整，波速越小围岩越破碎。 随着我国浅部矿产资源的逐步枯竭，煤矿和金属矿的开采深度已达到千米以上，在这种高埋深、大扰动环境中冲击地压频发；水电引水隧洞和地下厂房、交通隧道很多情况需要在构造应力极强的深山峡谷中开挖，岩爆越来越严重，其发生的次数和等级逐渐增高，频繁发生的冲击地压和岩爆动力灾害造成人员伤亡、设备损害；核废料作为一种具有高放射性的污染物往往需要深埋在地下力学性质较好的岩体中。当进行上述的岩体工程的施工、测试时均具有极大的危险性，在这种强动力冲击、高放射性的环境中利用常规的钻孔摄像或声波测试测量围岩的变形、破坏程度和波速等信息时，操作人员的生命安全面临极大的威胁。另外，传统的钻孔摄像和声波测试都需要用数根连接杆将钻孔摄像仪器或声波探头连续推入钻孔内部以获得整个钻孔轴线方向的孔壁围岩信息，需要耗费较大的体力和时间。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种集钻孔摄像和声波测试于一体的用于岩体工程围岩变形、波速等多元信息测量的无线遥控综合测孔机器人，通过遥控控制测孔机器人自动完成对围岩钻孔的钻孔摄像和波速测试，不仅可以应用于一般的地上或地下岩石工程，还可适用于像强冲击性(岩爆、冲击地压等)、高放射性(地下核废料处置库)等危险性不适宜操作人员进入或长时间停留的危险环境中，同时完成岩体的钻孔摄像和声波测试获得岩体的破裂状况、变形、波速等多元信息。 为了实现上述目的，本技术是通过以下技术方案实现的: 岩体工程无线遥控综合测孔机器人，所述的测孔机器人由搭载平台，前搭载舱，后搭载舱，电池，驱动系统，数据采集系统，声波测试系统，数字钻孔摄像，激光测距仪，内控制系统，外控制系统，传输天线，数据接收平台组成，搭载平台呈正六棱柱状，前搭载舱和后搭载舱分别位于搭载平台的前端和后端，前搭载舱和后搭载舱均呈圆柱状，驱动系统由后基座，前基座，履带，步进电机构成，履带为三条，分别通过主动轮和从动轮活动安装在前基座和后基座上，前基座和后基座固定连接在搭载平台的外壁上，三条履带之间呈120°分布，步进电机固定安装在搭载平台内，三条履带的主动轮分别通过传动齿轮与步进电机的转轴连接。 所述的声波测试系统由声波发射探头，声波接收探头，前双向运动活塞，后双向运动活塞，前微型油泵，后微型油泵，微型水泵构成，后双向运动活塞和后微型油泵固定安装在后?合载舱内，后双向运动活塞和后微型油栗之间管路连接，声波发射探头固定在后双向运动活塞的活塞头上，前双向运动活塞和前微型油泵固定安装在前搭载舱内，前双向运动活塞和前微型油泵之间管路连接，声波接收探头固定在前双向运动活塞的活塞头上，前双向运动活塞和后双向运动活塞的活塞头上开有出水孔，微型水泵固定在搭载平台内，搭载平台上设有水接头，微型水泵的进水孔通过水管连接水接头，微型水泵的出水孔分别通过水管连接到前双向运动活塞和后双向运动活塞的活塞头上的出水孔上，激光测距仪固定安装在前搭载舱侧面外壁上，激光测距仪的发射孔的中心线平行于搭载平台的轴线，数字钻孔摄像设置在前搭载舱内，前搭载舱上设有环形视窗，数字钻孔摄像的摄像头位于视窗处，传输天线固定安装在前搭载舱的外壁上，位于环形视窗后方，电池、内控制系统、数据采集系统均固定安装在搭载平台内部，电池通过导线与内控制系统、数据采集系统、步进电机、数字钻孔摄像、前微型油泵、后微型油泵、微型水泵、声波发射探头、声波接收探头、激光测距仪和传输天线相连接，内控制系统通过导线与步进电机、前微型油泵、后微型油泵、声波发射探头、声波接收探头相连接，数据采集系统通过导线与数字钻孔摄像、声波发射探头、声波接收探头、激光测距仪和传输天线相连接，数据接收平台设置在外控制系统内，外控制系统与传输天线可将数据信号、命令信号无线传输。 所述的电池为12V充电锂电池。 由于采用了以上技术方案，本技术具有以下特点: (I)岩体工程无线遥控综合测孔机器人同时集成了数字钻孔摄像和声波测试的功能，可对钻孔围岩同时进行结构面、裂隙的位置、产状、张开度、变形以及围岩波速的测试。 (2)对测控机器人采用无线遥控的方式控制其进行数据采集，免去了常规测试方法中需要依靠人力用推进杆将钻孔摄像或声波探头推入钻孔费时费力的缺点。 (3)岩体工程无线遥控综合测孔机器人不仅适用于对一般的岩体工程进行变形、裂隙和波速等多元信息的探测，而且适用于那些不适宜试验人员长时间停留的高危险环境，如具有强冲击性和高放射性的岩体工程。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术的外观结构示意图。 图2为本技术的结构示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本技术作进一步详细说明。 见附图 岩体工程无线遥控综合测孔机器人，所述的测孔机器人由搭载平台1，前搭载舱3，后搭载舱2，电池13，驱动系统，数据采集系统15，声波测试系统，数字钻孔摄像9，激光测距仪10，内控制系统14，外控制系统16，传输天线11，数据接收平台17组成，搭载平台I呈正六棱柱状，前搭载舱3和后搭载舱2分别位于搭载平台I本文档来自技高网...

【技术保护点】
岩体工程无线遥控综合测孔机器人，其特征在于：所述的测孔机器人由搭载平台（1），前搭载舱（3），后搭载舱（2），电池（13），驱动系统，数据采集系统（15），声波测试系统，数字钻孔摄像（9），激光测距仪（10），内控制系统（14），外控制系统（16），传输天线（11），数据接收平台（17）组成，搭载平台（1）呈正六棱柱状，前搭载舱（3）和后搭载舱（2）分别位于搭载平台（1）的前端和后端，前搭载舱（3）和后搭载舱（2）均呈圆柱状，驱动系统由后基座（5），前基座（4），履带（6），步进电机（12）构成，履带（6）为三条，分别通过主动轮和从动轮活动安装在前基座（4）和后基座（5）上，前基座（4）和后基座（5）固定连接在搭载平台（1）的外壁上，三条履带之间呈120°分布，步进电机（12）固定安装在搭载平台（1）内，三条履带的主动轮分别通过传动齿轮与步进电机（12）的转轴连接；所述的声波测试系统由声波发射探头（7），声波接收探头（8），前双向运动活塞（21），后双向运动活塞（19），前微型油泵（20），后微型油泵（18），微型水泵（22）构成，后双向运动活塞（19）和后微型油泵（18）固定安装在后搭载舱（2）内，后双向运动活塞（19）和后微型油泵（18）之间管路连接，声波发射探头（7）固定在后双向运动活塞（19）的活塞头上，前双向运动活塞（21）和前微型油泵（20）固定安装在前搭载舱（3）内，前双向运动活塞（21）和前微型油泵（20）之间管路连接，声波接收探头（8）固定在前双向运动活塞（21）的活塞头上，前双向运动活塞（21）和后双向运动活塞（19）的活塞头上开有出水孔，微型水泵（22）固定在搭载平台（1）内，搭载平台（1）上设有水接头，微型水泵（22）的进水孔通过水管连接水接头，微型水泵（22）的出水孔分别通过水管连接到前双向运动活塞（21）和后双向运动活塞（19）的活塞头上的出水孔上，激光测距仪（10）固定安装在前搭载舱（3）侧面外壁上，激光测距仪（10）的发射孔的中心线平行于搭载平台（1）的轴线，数字钻孔摄像（9）设置在前搭载舱（3）内，前搭载舱（3）上设有环形视窗，数字钻孔摄像（9）的摄像头位于视窗处，传输天线（11）固定安装在前搭载舱（3）的外壁上，位于环形视窗后方，电池（13）、内控制系统（14）、数据采集系统（15）均固定安装在搭载平台（1）内部，电池（13）通过导线与内控制系统（14）、数据采集系统（15）、步进电机（12）、数字钻孔摄像（9）、前微型油泵（20）、后微型油泵（18）、微型水泵（22）、声波发射探头（7）、声波接收探头（8）、激光测距仪（10）和传输天线（11）相连接，内控制系统（14）通过导线与步进电机（12）、前微型油泵（20）、后微型油泵（18）、声波发射探头（7）、声波接收探头（8）相连接，数据采集系统（15）通过导线与数字钻孔摄像（9）、声波发射探头（7）、声波接收探头（8）、激光测距仪（10）和传输天线（11）相连接，数据接收平台（17）设置在外控制系统（16）内，外控制系统（16）与传输天线（11）可将数据信号、命令信号无线传输。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周辉，孟凡震，胡大伟，张传庆，杨艳霜，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：新型
国别省市：湖北;42