【技术实现步骤摘要】
本申请属于工程结构监测，更具体地说，是涉及一种车轮可变形的工程结构振动监测机器人。
技术介绍
1、工程结构，如房屋、桥梁、铁路、公路、水工、海工、港口和地下工程等，在运营过程中由于环境侵蚀、自然灾害、长期损伤积累、复杂荷载和材料老化等因素，结构性能会逐渐劣化甚至失效，从而严重缩短其使用寿命。在这些工程结构服役期间，尤其在经历地震、台风、爆炸等灾害性事件后，了解结构的健康状态、及时发现结构隐蔽部位的病害，并判断是否需要对建筑物结构进行维修和养护，是非常重要的。然而，传统的工程结构健康状态检测方法主要依赖人工检测，通过检查梁、板、柱等主要构件来识别损伤。这种方法存在效率低、漏检、需要大量人力、数据难以信息化以及严重依赖工程师经验等问题。
2、近年来，机器人和计算机科学的前沿技术在结构健康检、监测中的应用受到广泛关注，用于结构健康检、监测的机器人是解决硬件问题和与用户沟通方式问题的有效手段。针对传统人工检测方法费时费力的问题，越来越多的智能设备或者机器人被应用到高层建筑结构的健康状态检、监测工程应用中。
3、（1）智能巡检机器人
4、现有的智能巡检机器人在保持结构完整性的前提下，实现了广泛覆盖、高灵活性和高效率的非接触式结构健康监测。这些机器人通常搭载了多种传感器，并采用了先进的非接触式的检测技术，使其能够在不同类型的工程结构中应用。例如，搭载摄像机的巡检机器人可以利用视觉检测和计算机视觉技术对结构表面进行实时监测，识别和记录裂缝、腐蚀和变形等缺陷。此外，这些机器人还可以结合图像处理算法，自动分析并
5、然而，现有的巡检机器人受到自身工作原理的限制，对路面的平整性要求过高，爬坡和越障能力较差，无法适应崎岖路面、楼梯以及高空环境的巡检任务，这些限制使得现有巡检机器人难以在一些复杂的工程环境中进行有效检测，特别是在桥梁、隧道和高层建筑等具有特殊地形或高空结构的场景中。此外，由于机器人搭载的传感器覆盖范围有限，无法全面监测大型或复杂结构的所有关键部位，特别是结构的内部和隐蔽部分。这些问题限制了巡检机器人的检测全面性和精确性。
6、（2）无人机
7、无人机因其空间灵活性强，可以轻松进入检测人员难以到达或危险的区域，尤其是高空或者受损严重的建筑物。在执行建筑结构的巡检任务时，无人机能够快速覆盖大面积区域，显著提高检测效率，尤其适用于大规模工程结构如桥梁和高层建筑的监测。此外，无人机也可以搭载多种传感器设备，包括高分辨率摄像机、红外热成像仪、激光雷达等，能够提供多种类型的监测数据，以实现更全面、范围更广的结构健康评估。
8、然而，无人机对强风、暴雨、雪天等恶劣天气条件极其敏感，且对gps信号依赖较强。无人机在执行巡检任务时，易收到风荷载的影响，可能导致其飞行不够平稳，进而影响振动响应数据的采集精度，不利于结构的振动监测和健康状态的评估。此外，飞行安全也是一个重要考虑因素，在城市等人口密集区域进行飞行时，需要严格遵守相关法规，避免对公众安全造成威胁。
技术实现思路
1、本申请实施例的目的在于提供一种车轮可变形的工程结构振动监测机器人，以解决现有技术中存在的现有的机器人对路面的平整性要求过高，爬坡能力和越障能力较差技术问题。
2、为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种车轮可变形的工程结构振动监测机器人，包括车身、加速度测量元件、车轮可变换机构和旋转关节机构；所述加速度测量元件安装在所述车身内部的底面；所述车轮可变换机构包括外轮毂、内轮毂和多个轮胎分块，所述内轮毂与所述外轮毂转动连接，多个所述轮胎分块沿着所述外轮毂的圆周方向均匀设置；所述内轮毂和所述外轮毂相对转动，能够带动所述轮胎分块摆动，使多个轮胎分块聚拢和分散，分别形成车轮结构和腿结构；所述旋转关节机构安装在所述车身上，所述旋转关节机构的自由端与所述车轮可变换机构连接，所述旋转关节机构能够带动所述车轮可变换机构摆动，使所述车轮可变换机构与地面接触或分离。
3、可选地，所述轮胎分块包括辐条和圆弧件，所述辐条的一端与所述内轮毂铰接，所述辐条的另一端与所述圆弧件的中部铰接，所述圆弧件的一端与所述外轮毂铰接；所述内轮毂能够带动所述辐条摆动，使所述辐条处于第一位置和第二位置，所述第一位置时，多个圆弧件聚拢，并依次收尾抵接，形成圆形的所述车轮结构；所述第二位置时，多个圆弧件分散，形成所述腿结构。
4、可选地，所述旋转关节机构包括摆臂和旋转驱动件，所述摆臂的一端与所述车轮可变换机构连接，所述摆臂的另一端与所述旋转驱动件的输出轴连接，所述摆臂的长度方向与所述输出轴的轴线方向垂直。
5、可选地，所述机器人还包括底盘防滑机构，所述底盘防滑机构设置在所述车身内部的底面，并贯穿所述车身的底盘，在机器人执行振动监测任务时，所述底盘防滑机构与地面接触。
6、可选地，所述底盘防滑机构包括转轴和多个摩擦垫，所述转轴转动连接在所述车身的底盘上，所述摩擦垫连接在所述转轴的外侧壁上；多个摩擦垫沿着所述转轴的圆周方向分布；所述车轮可变换机构与地面分离时，所述转轴转动，使至少有一个所述摩擦垫与所述车身的底面平齐，且所述摩擦垫与地面接触，以固定所述车身。
7、可选地，所述底盘防滑机构还包括驱动件，所述驱动件与所述转轴连接，所述驱动件用于驱动所述转轴转动。
8、可选地，多个所述摩擦垫中，一个摩擦垫对应一种类型的地面；所述机器人还包括传感器组件，所述传感器组件安装在所述车身内部的底面，并与所述驱动件电连接；所述传感器组件用于检测地面的类型，并通过控制终端控制驱动件转动，使对应的摩擦垫接触地面。
9、可选地，所述底盘防滑机构设有多个，多个所述底盘防滑机构均安装在所述车身内部的底面，并贯穿所述车身的底盘。
10、可选地，所述机器人还包括环境感知元件，所述环境感知元件安装在车身外部的前侧的顶部，用于机器人四周的环境感知、地图构建。
11、可选地，所述机器人还包括控制终端，所述控制终端分别与所述加速度测量元件、所述车轮可变换机构、所述旋转关节机构、所述底盘防滑机构、所述传感器组件和所述环境感知元件电连接。
12、本申请提供的车轮可变形的工程结构振动监测机器人的有益效果在于：与现有技术相比，本申请车轮可变形的工程结构振动监测机器人，通过设置车轮可变换机构，智能切换机器人的运动模式（车轮模式和腿模式），适应不平整路面，并且能够攀爬楼梯，扩大了机器人的使用场景。在对工程结构进行振动监测时，通过设置旋转关节机构，能够带动车轮可变换机构摆动，使车轮可变换机构与地面分离，从而使得车身与地面接触，进而使得车身内部的底面的加速度测量元件可以更加稳固地接接触地面并直接测量建筑结构的振动加速度响应，最大程度地保证了加速度测量元件测量的振动响应数据与被测工程建筑的振动响应一致，提高了结构振动响应的测量精度。
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1.一种车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，所述轮胎分块包括辐条和圆弧件，所述辐条的一端与所述内轮毂铰接，所述辐条的另一端与所述圆弧件的中部铰接，所述圆弧件的一端与所述外轮毂铰接；
3.如权利要求1所述的车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，所述旋转关节机构包括摆臂和旋转驱动件，所述摆臂的一端与所述车轮可变换机构连接，所述摆臂的另一端与所述旋转驱动件的输出轴连接，所述摆臂的长度方向与所述输出轴的轴线方向垂直。
4.如权利要求1所述的车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，所述机器人还包括底盘防滑机构，所述底盘防滑机构设置在所述车身内部的底面，并贯穿所述车身的底盘，在机器人执行振动监测任务时，所述底盘防滑机构与地面接触。
5.如权利要求4所述的车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，所述底盘防滑机构包括转轴和多个摩擦垫，所述转轴转动连接在所述车身的底盘上，所述摩擦垫连接在所述转轴的外侧壁上；多个摩擦垫沿着所述转轴的圆周方
6.如权利要求5所述的车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，所述底盘防滑机构还包括驱动件，所述驱动件与所述转轴连接，所述驱动件用于驱动所述转轴转动。
7.如权利要求6所述的车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，多个所述摩擦垫中，一个摩擦垫对应一种类型的地面；所述机器人还包括传感器组件，所述传感器组件安装在所述车身内部的底面，并与所述驱动件电连接；所述传感器组件用于检测地面的类型，并通过控制终端控制驱动件转动，使对应的摩擦垫接触地面。
8.如权利要求4-7任意一项所述的车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，所述底盘防滑机构设有多个，多个所述底盘防滑机构均安装在所述车身内部的底面，并贯穿所述车身的底盘。
9.如权利要求7所述的车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，所述机器人还包括环境感知元件，所述环境感知元件安装在车身外部的前侧的顶部，用于机器人四周的环境感知、地图构建。
10.如权利要求9所述的车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，所述机器人还包括控制终端，所述控制终端分别与所述加速度测量元件、所述车轮可变换机构、所述旋转关节机构、所述底盘防滑机构、所述传感器组件和所述环境感知元件电连接。
...【技术特征摘要】
1.一种车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，所述轮胎分块包括辐条和圆弧件，所述辐条的一端与所述内轮毂铰接，所述辐条的另一端与所述圆弧件的中部铰接，所述圆弧件的一端与所述外轮毂铰接；
3.如权利要求1所述的车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，所述旋转关节机构包括摆臂和旋转驱动件，所述摆臂的一端与所述车轮可变换机构连接，所述摆臂的另一端与所述旋转驱动件的输出轴连接，所述摆臂的长度方向与所述输出轴的轴线方向垂直。
4.如权利要求1所述的车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，所述机器人还包括底盘防滑机构，所述底盘防滑机构设置在所述车身内部的底面，并贯穿所述车身的底盘，在机器人执行振动监测任务时，所述底盘防滑机构与地面接触。
5.如权利要求4所述的车轮可变形的工程结构振动监测机器人，其特征在于，所述底盘防滑机构包括转轴和多个摩擦垫，所述转轴转动连接在所述车身的底盘上，所述摩擦垫连接在所述转轴的外侧壁上；多个摩擦垫沿着所述转轴的圆周方向分布；所述车轮可变换机构与地面分离时，所述转轴转动，使至少有一个所述摩擦垫与所述车身的底面平齐，且所述摩擦垫与地面接触，以固定所...
【专利技术属性】
技术研发人员：梅柳，吴伟城，吴青婧，许宇，蒋珊，张嘉明，郭文涛，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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