【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有压过水隧洞结构病害检测，尤其涉及一种有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器及控制方法。
技术介绍
1、近年来，我国建造了超过10000km的引水隧洞，隧洞在有水环境下长期使用以后，衬砌结构在水流冲击侵蚀和原始地应力共同作用下出现掉块、错断和超限变形等病害问题，停水检修成本巨大，尤其是长大引调水工程涉及居民日常用水需求，停水检修社会影响不可估量。因此，发展有压过水工况下的隧洞结构病害检测方法十分必要。目前，有压过水工况下的隧洞结构病害检测一般将检测传感器搭载在潜航器上，常用的潜航器一般为小型潜水艇，小型潜水艇的设计跟大型潜水艇工作原理基本相同，但对于病害检测而言，需要潜水艇在水流中处于较为稳定的状态，其与隧洞结构的空间方位保持较为稳定的相对位置关系，才能保证潜航器所搭载的视觉、雷达、激光等传感器获得的数据具有较好的稳定性，为深度学习等智能分析方法奠定高质量的数据基础。
2、现有技术一，中国专利，申请号202311591827.x公开了一种缓冲顶盖水下机器人，涉及水下机器人
，缓冲顶盖包括盖体和安装结构，盖体包括相对的顶面和底面，顶面自中间部位朝向两侧倾斜，且与底面的距离递减，顶面布满有凹坑；安装结构连接盖体，安装结构用于可拆卸连接于水下机器人；缓冲顶盖可通过安装结构安装在水下机器人的顶部使用，水下机器人在具有水流的隧洞工作时，水流经过盖体表面的凹坑时能够延缓水流与盖体表面的分离，虽然使得水下机器人在湍流环境下的运动响应会更小达到了稳定水下机器人的作用，减少了水下机器人脐带缆系缆处的疲劳负荷，延长
3、现有技术二，中国专利，申请号202210661761.6公开了一种长距离引水隧洞运行期病害智能检测方法，包括auv水下机器人和用rov水下机器人包括以下步骤：在引水隧洞入口处，rov水下机器人布放auv水下机器人；由auv水下机器人对整个隧洞进行声学3d扫描，再次对整个隧洞进行激光扫描，通过近光学检测组件对两次扫描的病害点摄像，将视频帧和病害数据库进行匹配比对；若匹配比对后仍存在无法判断病害种类的异常情况，对异常情况所在位置进行摄像并存储至病害数据库中；rov水下机器人搭载auv水下机器由控制台操作回收。虽然采用以声学检测为主、光学检测为辅的快速普查，可以在快速普查的同时通过抵近光学摄像和激光测距对普查过程中的病害点进行详查。但是受隧洞内水流波动影响较大，很难满足航行稳定性的要求。
4、现有技术三，中国专利，申请号202410139477.1公开了一种自适应水位的输水隧洞表面病害检测设备，具体涉及输水隧洞巡检
，通过传感器感知隧洞中水位情况，可以选择合适的检测模式，并通过检测模块对输水隧洞表面光学信息进行采集，进而通过病害检测网络分辨其表面病害，并记录病害信息；设备通过在支撑骨架上搭载水下和水上图像采集模块、病害检测模块、传感器模块、浮潜模块、动力模块和储电仓等，同时利用v型水帆减少水流阻力实现在隧洞中移动检测；各模块表面均附有防水材料，适用于圆形输水隧洞表面病害的检测作业，虽然不同于以往抽水后进行检测的方法，可应用于多种水位巡回检测，节省成本的同时提高了检测效率。但是检测受到恶劣环境影响较大，稳定性较差。
5、目前，现有技术一、现有技术二及现有技术三存在设计及维修的成本较高，研发及维修投入较大，受隧洞内水流波动影响较大，很难满足航行稳定性的要求，检测受到恶劣环境影响较大，稳定性较差的问题，因此本专利技术拟提出一种无轨轮式有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，使得潜航器实现在隧洞拱顶衬砌上的自主行走，利用衬砌结构对潜航器航行的限位保证潜航器搭载传感器模块空间位置的稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器及控制方法，以解决现有技术中设计及维修的成本较高，研发及维修投入较大，受隧洞内水流波动影响较大，很难满足航行稳定性的要求，检测受到恶劣环境影响较大，稳定性较差的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，所述有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，包括：定向轮、推进模块、滑轨、姿态调节模块、水下检测模块；
4、其中，定向轮、推进模块、滑轨、姿态调节模块及水下检测模块均设于支架上，最外层为隧道衬砌结构；定向轮通过支架两两交叉连接姿态调节模块，连接处通过滑轨滑动连接，交叉点处连接推进模块，滑轨通过支架向姿态调节模块4方向延伸，交汇处固定水下检测模块。
5、作为本专利技术的进一步改进，水下检测模块，包括：视觉检测装置、姿态监控模块、激光检测装置、雷达检测装置、密封外壳、传感器与外壳间的密封接口；
6、其中，水下检测模块由滑轨固定在支架上，水下检测模块的外部设置有密封外壳，视觉检测装置设置多个方向的摄像机，实现在隧洞内多方位同步检测，姿态监控模块通过安装板固定在密封外壳内部，激光检测装置内部设有无损检测器，无损检测器的一侧设有数据传输记录模块，雷达检测装置安装支架固定在密封外壳内，视觉检测装置、姿态监控模块、激光检测装置、雷达检测装置的多个传感器的控制端皆通过控制器与电池电性连接。
7、作为本专利技术的进一步改进，姿态调节模块包括：水压仓、气压仓、进出水孔、气仓活塞、气仓进出气孔；
8、其中，水压仓分别位于姿态调节模块的左右两端，并在两侧开设进出水孔，气压仓部位顶端开始气仓进出气孔，气仓活塞通过响应气压仓内气体的进出，动态调节气压，进而调控两侧水压仓的压力水平。
9、作为本专利技术的进一步改进，推进模块包括：气仓进出气孔、高压气罐、推进电机、涡轮、自动控制模块、密封进出气管、配重模块、导流翼、气体压缩抽取装置；
10、其中，推进模块固定连接在x形支架中心，气仓进出气孔设计为标准接口，通过配有快速连接接头、密封圈、紧固件与密封进出气管相匹配连接；自动控制模块通过电子线路与各部件相连；高压气罐通过密封进出气管与气体压缩抽取装置相连；气体压缩抽取装置通过接收自动控制模块发送的指令，自动控制模块控制推进电机；配重模块由多个可拆卸的配重块组成，每个配重块采用卡扣式固定；导流翼通过铰接方式固定安装在推进模块的外壳；涡轮安装在尾部。
11、为实现上述目的，本专利技术还提供了如下技术方案：
12、一种有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器的控制方法，所述的有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，所述有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器的控制方法，包括：
13、启动潜航器后，自动控制模块进行自检，通过姿态监控模块获取初始姿态数据，进行校准；根据隧洞中的不同情况，姿态调节模块通过调节水压仓和气压仓的压力水平；
14、自动控制模块通过控制推进电机和涡轮，驱动潜航器前进；高压气罐通过密封进出气管与气体压本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，其特征在于，所述有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，包括：定向轮、推进模块、滑轨、姿态调节模块、水下检测模块；
2.根据权利要求1所述的有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，其特征在于，水下检测模块，包括：视觉检测装置、姿态监控模块、激光检测装置、雷达检测装置、密封外壳、传感器与外壳间的密封接口；
3.根据权利要求1所述的有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，其特征在于，姿态调节模块包括：水压仓、气压仓、进出水孔、气仓活塞、气仓进出气孔；
4.根据权利要求1所述的有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，其特征在于，推进模块包括：气仓进出气孔、高压气罐、推进电机、涡轮、自动控制模块、密封进出气管、配重模块、导流翼、气体压缩抽取装置；
5.一种有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器的控制方法，其应用于如权利要求1至4之一所述的有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，其特征在于，所述有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器的控制方法，包括：
6.根据权利要求
7.根据权利要求5所述的有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器的控制方法，其特征在于，自动控制模块进行自检的过程，包括：
8.根据权利要求7所述的有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器的控制方法，其特征在于，姿态角计算：
9.根据权利要求5所述的有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器的控制方法，其特征在于，雷达检测装置定位潜航器的位置的过程，包括：
10.根据权利要求5所述的有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器的控制方法，其特征在于，激光检测装置对隧洞病害进行高精度的测量和定位的过程，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，其特征在于，所述有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，包括：定向轮、推进模块、滑轨、姿态调节模块、水下检测模块；
2.根据权利要求1所述的有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，其特征在于，水下检测模块，包括：视觉检测装置、姿态监控模块、激光检测装置、雷达检测装置、密封外壳、传感器与外壳间的密封接口；
3.根据权利要求1所述的有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，其特征在于，姿态调节模块包括：水压仓、气压仓、进出水孔、气仓活塞、气仓进出气孔；
4.根据权利要求1所述的有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器，其特征在于，推进模块包括：气仓进出气孔、高压气罐、推进电机、涡轮、自动控制模块、密封进出气管、配重模块、导流翼、气体压缩抽取装置；
5.一种有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜航器的控制方法，其应用于如权利要求1至4之一所述的有压过水隧洞结构病害检测自适应姿控潜...
【专利技术属性】
技术研发人员：向天兵，朱勇，杨小龙，段紫薇，马寿勋，徐辉，王俊，杨志全，罗军尧，闫尚龙，黄青富，王超，李武，刘正权，陈为雄，刘晓芬，
申请(专利权)人：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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