自适应缆索检测机器人制造技术

本发明专利技术提供自适应缆索检测机器人

【技术实现步骤摘要】
自适应缆索检测机器人、缆索表面缺陷检测系统及方法


[0001]本专利技术缆索表面缺陷自动化检测
，尤其涉及自适应缆索检测机器人
、
缆索表面缺陷检测系统及方法
。

技术介绍

[0002]随着国内经济的快速发展，各种各样的钢缆
、
桥梁的斜拉索，变得越来越常见
。
在常见的桥梁结构中，斜拉索大桥占有着很大的比重，是大跨度桥梁的首选解决方案
。
但随之而来的是各种因为长时间的风吹日晒，使得斜拉索护套破损导致斜拉索内部钢缆腐蚀引起的事故也越来越多
。
及时的采取合适的检测手段可以有效避免事故的发生，有效保障人民群众的生命财产安全
。
目前常用的人力监测方法高空吊篮法，由于在检测时是高空作业，存在一定的安全隐患，而一些现有的检测机器人体积过大不方便携带和安装，并且需要将缺陷图像传输到地面端进行分析，导致地面端难以同时对多个机器人回传的信息进行分析，限制了检测效率
。
[0003]国内外开展的缆索检测机器人主要有轮式
、
气压液压蠕动式
、
仿蛇攀爬式这几种类型
。
其中轮式结构相较于其它两种结构而言，具有结构简单
、
攀爬速度快
、
负重能力强等优点，所以这种结构使用更加广泛
。
但是现有的检测机器人由于体积重量过大，需要电缆供电，直接影响了检测机器人的灵活性
。
同时缆索表面缺陷检测通常是由机器人端获取缆索表面图像，通过大功率无线传输模块，传输到地面端进行检测
。
对于多个机器人同时检测的场景，地面端无线传输模块需要同时接收多路机器人传输的图像数据，对无线传输模块带宽也有很高的要求，地面端要同时对多路图像数据进行缺陷检测，也需要有较高的算力
。
并且无法记录缺陷在缆索上的位置，对于后续维护难以提供有效的指导
。
这些因素极大的限制了缆索检测机器人在实际生活中的应用
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种的自适应缆索检测机器人，包括多个结构单元；
[0005]每一结构单元包括支架体
、
爬行驱动组件
、
自适应调节组件；
[0006]所述支架体包括两弧形连接臂以及与两弧形连接臂的端部相连的固定板；
[0007]所述自适应调节组件包括伸缩驱动电机和调节板；所述伸缩驱动电机固定于固定板背面，所述调节板上固定设有多个导向柱以及设有内螺纹的调节螺套，所有导向柱穿过固定板，使所述固定板和调节板距离可调节，所述伸缩驱动电机输出轴上设有螺纹，伸缩驱动电机输出轴穿过所述调节螺套，所述伸缩驱动电机用于调节固定板和调节板之间距离；
[0008]所述爬行驱动组件包括连接座
、
爬行驱动电机和爬行轮，所述连接座包括端板以及两平行设置的侧板，所述爬行轮通过驱动轴可转动连接于两所述侧板之间，所述爬行驱动电机固定于其中一侧板上，所述爬行驱动电机与所述驱动轴相连；
[0009]多个所述结构单元的支架体连接为环形结构，相邻的支架体通过连接臂转动连接；
[0010]所有结构单元的爬行轮均贴紧待检测的缆索，所述爬行驱动电机用于驱动所述爬行轮转动，从而使该检测机器人沿缆索移动，以检测缆索表面缺陷
。
[0011]进一步地，所述调节板和所述连接座之间还设有压紧减震组件，所述压紧减震组件包括减震座个多根减震导杆，所有减震导杆均固定连接于所述调节板上，其中连接座上设有多个减震孔，每一减震导杆穿过一减震孔，且每一减震孔端部设有一阻挡件，每一减震导杆上套有一减震弹簧，所述减震弹簧均位于调节板和减震座之间
。
[0012]进一步地，传感器位于减震座和连接座之间还设有压力传感器，所述压力传感器用于监测爬行轮对待检测的缆索的压力，压力传感器监测到的压力值超过设定阈值范围，则伸缩驱动电机调节固定板和调节板之间的距离减小，该压力传感器监测的压力值小于设定阈值范围，则伸缩驱动电机调节固定板和调节板之间的距离增大
。
[0013]进一步地，每一结构单元均包括两爬行驱动组件和两自适应调节组件，两自适应调节组件均设置于所述固定板上，且两自适应调节组件相对上下设置；两爬行驱动组件分别与两所述自适应调节组件相连
。
[0014]一种缆索表面缺陷检测系统，包括上述自适应缆索检测机器人，该检测系统还包括地面终端
、
检测单元
、
微控制器以及多个摄像头，所述检测单元
、
微控制器以及摄像头均固定于所述检测机器人上，所述摄像头与所述检测单元相连，所述检测单元与所述微控制器相连，所述微控制器与所述地面终端通过无线通讯模块相连，所述摄像头实时拍摄待检测的缆索的图片，所述检测单元内置有缺陷检测算法，所述检测单元实时检测摄像头拍摄的图片中的缆索表面是否存在缺陷以及缺陷种类，并在检测到图片上缆索具有缺陷时，保存该图片，将该图片发送至微控制器，所述微控制器通过无线通讯模块将缆索上具有缺陷有图片发送至地面终端
。
[0015]进一步地，还包括九轴传感器
、
驱动电机驱动器以及转速传感器，九轴传感器
、
驱动电机驱动器以及转速传感器均与微控制器相连，所述电机驱动器与所述爬行驱动电机
、
伸缩驱动电机相连，所述九轴传感器用于感测自适应缆索检测机器人运动方向，所述转速传感器用于感测所述爬行驱动电机转速
。
[0016]进一步地，所述微控制器将九轴传感器方向数据
、
爬行驱动电机转速数据传递至所述地面终端
。
[0017]进一步地，所述地面终端根据九轴传感器方向数据
、
爬行驱动电机转速数据建立待检测的缆索的三维空间模型；并将检测出的缺陷的位置坐标和缺陷种类标记在所述三维空间模型
。
[0018]一种缆索表面缺陷检测方法，该方法使用上述缆索表面缺陷检测系统，该方法包括如下步骤：
[0019]S1:
将自适应缆索检测机器人安装在待检测缆索端部；
[0020]S2:
在地面终端标记待检测缆索端部位置坐标；
[0021]S3:
微控制器控制自适应缆索检测机器沿待检测缆索移动；
[0022]S4:
微控制器实时向地面终端发送自适应缆索检测机器移动的方向数据
、
以及自适应缆索检测机器内爬行驱动电机转速数据，以实时建立待检测的缆索的三维空间模型；控制器实时获取摄像头拍摄的待检测的缆索的图片，在检测单元检测到图片上缆索具有缺陷，将该图片以及发送至地面终端，地面终端将该图片以及缺陷种类标记在缆索的三维空
间模型上，直至自适应缆索检测机器完成对整根缆索的检测
。
[0023]进一步地，步骤
S4...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种的自适应缆索检测机器人，其特征在于：包括多个结构单元；每一结构单元包括支架体
、
爬行驱动组件
、
自适应调节组件；所述支架体包括两弧形连接臂以及与两弧形连接臂的端部相连的固定板；所述自适应调节组件包括伸缩驱动电机和调节板；所述伸缩驱动电机固定于固定板背面，所述调节板上固定设有多个导向柱以及设有内螺纹的调节螺套，所有导向柱穿过固定板，使所述固定板和调节板距离可调节，所述伸缩驱动电机输出轴上设有螺纹，伸缩驱动电机输出轴穿过所述调节螺套，所述伸缩驱动电机用于调节固定板和调节板之间距离；所述爬行驱动组件包括连接座
、
爬行驱动电机和爬行轮，所述连接座包括端板以及两平行设置的侧板，所述爬行轮通过驱动轴可转动连接于两所述侧板之间，所述爬行驱动电机固定于其中一侧板上，所述爬行驱动电机与所述驱动轴相连；多个所述结构单元的支架体连接为环形结构，相邻的支架体通过连接臂转动连接；所有结构单元的爬行轮均贴紧待检测的缆索，所述爬行驱动电机用于驱动所述爬行轮转动，从而使该检测机器人沿缆索移动，以检测缆索表面缺陷
。2.
根据权利要求1所述的自适应缆索检测机器人，其特征在于：所述调节板和所述连接座之间还设有压紧减震组件，所述压紧减震组件包括减震座个多根减震导杆，所有减震导杆均固定连接于所述调节板上，其中连接座上设有多个减震孔，每一减震导杆穿过一减震孔，且每一减震孔端部设有一阻挡件，每一减震导杆上套有一减震弹簧，所述减震弹簧均位于调节板和减震座之间
。3.
根据权利要求2所述的自适应缆索检测机器人，其特征在于：传感器位于减震座和连接座之间还设有压力传感器，所述压力传感器用于监测爬行轮对待检测的缆索的压力，压力传感器监测到的压力值超过设定阈值范围，则伸缩驱动电机调节固定板和调节板之间的距离减小，该压力传感器监测的压力值小于设定阈值范围，则伸缩驱动电机调节固定板和调节板之间的距离增大
。4.
根据权利要求1所述的自适应缆索检测机器人，其特征在于：每一结构单元均包括两爬行驱动组件和两自适应调节组件，两自适应调节组件均设置于所述固定板上，且两自适应调节组件相对上下设置；两爬行驱动组件分别与两所述自适应调节组件相连
。5.
一种缆索表面缺陷检测系统，其特征在于：包括上述权利要求1‑4任意一项所述的自适应缆索检测机器人，该检测系统还包括地面终端
、
检测单元
、
微控制器以及多个摄像头，所述检测单元
、
微控制器以及摄像头均固定于所述检测机器人上，所述摄像头与所述检测单元相连，所述检测单元与所述微控...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，付云轲，张祥丽，张烜睿，胡宇宣，王许晴，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：