本发明专利技术公开了一种基于负压吸附的桥梁检测机器人，由吸附控制模块、运动控制模块、病害检测模块和轻质外罩壳组成，所述吸附控制模块包括密封腔、负压发生装置、气压传感器、单片机主控板、无线指令传输模块、无线指令传输模块和遥控装置；运动控制模块包括四个移动轮、四个舵机驱动器、单片机主控板、无线指令传输模块、无线指令传输模块和遥控装置；病害检测模块包括摄像单元和地面图像处理单元；轻质外罩壳通过扎线带穿过支撑底板前后沿上的安装孔固定住，将负压发生装置、气压传感器、单片机主控板、无线指令传输模块、四个舵机驱动器放入外罩壳内。本发明专利技术抗风能力强，提高了工作效率，缩短了检测周期，还使安全风险大为下降。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于桥梁病害检测领域，特别是一种基于负压吸附的桥梁检测机器人。
技术介绍
桥梁工程关系到国民生活的方方面面，对国家的经济有着显著的促进作用。现已有各类大型桥梁正在使用或建设中，桥梁安全的重要性日益受到重视，对桥梁检测有效手段的需求也日益强烈。桥梁背面会常常出现一些机构变化引起的裂纹或其他病害，这些病害都需要仔细检查，最直观的外观检查确实是最有效的方法。目前，这类检修的传统方法是从桥下地面搭脚手架或者通过桥检车将工作人员送至检测区域。但这些方法都存在明显的 缺点，不仅费时耗力、成本高、机动性差、受光线和天气环境影响大，对桥检人员的人身安全也存在一定的隐患。而且桥检车较慢的行驶速度或观察距离的限制都会影响检测的结果，特别是一旦长时间观察引起检测人员的疲劳后，更是无法保证正常的检测工作。申请号为201010223164. 2的中国专利公开了一种基于四轴飞行器的桥梁检测机器人，利用四轴飞行器作载体检测桥梁，但是当遇到风速较大的情况，例如跨江大桥江面上的强风环境，安全性和可靠性会大受影响，因而应用性受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于负压吸附的桥梁检测移动机器人，利用该机器人吸附在桥梁背面、桥梁高墩、斜拉或悬索桥的高塔等混凝土或钢板不同表面上，沿着检测路径移动，然后搭载的视觉检测装置通过无线视频图像发送模块实时的将检测图像传输至地面供检测人员观测和分析，从而为桥梁的病害识别和检测提供了一种新的手段。实现本专利技术目的的技术解决方案为一种基于负压吸附的桥梁检测机器人，由吸附控制模块、运动控制模块、病害检测模块和轻质外罩壳组成，所述吸附控制模块包括密封腔、负压发生装置、气压传感器、单片机主控板、无线指令传输模块、无线指令传输模块和遥控装置，密封腔与负压发生装置相通，气压传感器的感压软管伸入密封腔，气压传感器和无线指令传输模块分别连接单片机主控板，单片机主控板粘在支撑底板上，地面遥控装置通过按键发送泵启动指令经无线指令传输模块传输至无线指令传输模块；气压传感器实时检测密封腔内的压力大小并反馈给单片机主控板，单片机主控板根据压力值大小情况发送相应信号给负压发生装置调节压力大小，控制吸附力的动平衡； 所述运动控制模块包括四个移动轮、四个舵机驱动器、单片机主控板、无线指令传输模块、无线指令传输模块和遥控装置，运动控制模块和吸附控制模块共用单片机主控板、无线指令传输模块、无线指令传输模块和遥控装置，主体支撑底板的四个顶角处各固定安装一个舵机驱动器，四个移动轮的轴心各自与对应的舵机驱动器的驱动轴固定连接，四个舵机驱动器均通过串口和单片机主控板相连接，单片机主控板解读来自无线指令传输模块8的指令并转换为电信号驱动舵机驱动器，该舵机驱动器调整四个移动轮的转速，使得机器人在检测路径上前进、后退、转弯或停止；所述病害检测模块包括摄像单元和地面图像处理单元，当桥梁检测机器人移动至检测路径上时，摄像单元开始拍摄图像并通过无线网络传输至地面图像处理单元完成桥梁病害的检测和识别； 所述轻质外罩壳通过扎线带穿过支撑底板前后沿上的安装孔固定住，将负压发生装置、气压传感器、单片机主控板、无线指令传输模块、四个舵机驱动器放入外罩壳内。本专利技术与现有技术相比，其显著优点(1)本专利技术利用负压原理稳定可靠的吸附在桥梁背面等混凝土或钢板不同表面上，抗风能力强。利用基于负压吸附的移动机器人作为检测载体，通过遥操作控制其在检测路径的移动并传输高精度摄像装置拍摄的图片至地面，供检测人员观察和图像检测系统处理，自动识别出图像的裂纹，从而为桥梁检测提供了一种新的手段。(2)本专利技术各个单元具有相对独立性，而且相互间的接口也十分简单，可以独立设计制造，缩短了生产周期。(3)机器人主体外罩壳是使用快速成型技术形成的轻质整体结构，外罩壳、叶轮和舵机驱动器外壳都是米用低密度的材料制作，使得机器人自重小， 相对载重能力大。采用压力反馈的吸附力动平衡技术使得机器人的能耗得到优化，从而增长了续航时间，使检测工作的时间更充裕。(4)本专利技术采用高清摄像装置拍摄的现场图片和视频可以保存，以供留作历史数据和专家分析的原始依据和资料。(5)本专利技术结构紧凑、运动灵活、操作简单，适用于各种复杂的检测环境。例如桥梁支座的检查由于梁底面与墩台帽间的距离小，往往无法全方位检查，而本机器人可以检查类似的狭小空间。利用本专利技术方便了桥梁检测，提高了工作效率，缩短了检测周期，节约了检测成本，减少了影响桥面交通的时间，还使安全风险大为下降。因此，有着广泛的应用场合和无限的使用前景。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图I是本专利技术桥梁检测机器人的立体图。图2是本专利技术桥梁检测机器人的平面侧视图。图3是本专利技术桥梁检测机器人底部密封腔平面图。图4是本专利技术桥梁检测机器人离心泵体截面图。图5是本专利技术桥梁检测机器人工作在桥梁背面的状态图。图6是本专利技术桥梁检测机器人工作在桥梁桥墩检查支座的状态图。图7是本专利技术地面遥控装置和无线模块。图8是本专利技术吸附控制功能模块的流程框图。图9是本专利技术运动控制功能模块的流程框图。图10是本专利技术病害检测功能模块的流程框图。具体实施例方式结合图I和图2，本专利技术基于负压吸附的桥梁检测机器人，由吸附控制模块、运动控制模块、病害检测模块和轻质外罩壳14组成，所述吸附控制模块包括密封腔、负压发生装置、气压传感器7、单片机主控板6、无线指令传输模块8、无线指令传输模块34和遥控装置33，密封腔与负压发生装置相通，气压传感器7的感压软管伸入密封腔，气压传感器7和无线指令传输模块8分别连接单片机主控板6，单片机主控板6粘在支撑底板3上，地面遥控装置33通过按键发送泵启动指令经无线指令传输模块34传输至无线指令传输模块8 ；气压传感器7实时检测密封腔内的压力大小并反馈给单片机主控板6，单片机主控板6根据压力值大小情况发送相应信号给负压发生装置调节压力大小，控制吸附力的动平衡。如图8所示，吸附控制模块的工作流程如下首先，地面遥控装置33通过按键发送泵启动指令经无线指令传输模块34传输至机器人主体内的无线指令传输模块8 ;其次，无线指令传输模块8将接收的指令通过串口传输给单片机主控板6，单片机主控板6解读指令并转换为PWM信号发送给泵驱动电机24，使离心泵体10高速旋转排出密封腔内气体形成负压腔从而产生压力作用在机器人上使其吸附在检测介质；最后，气压传感器7实时测量密封腔内压力值并反馈给单片机主控板6，单片机主控板6根据压力值大小情况发送PWM信号调整泵驱动电机24转速，从而动态调整吸附力大小。结合图9，所述运动控制模块包括四个移动轮4-1、4-2、4-3、4_4、四个舵机驱动器5-1、5-2、5-3、5-4、单片机主控板6、无线指令传输模块8、无线指令传输模块34和遥控装置33，运动控制模块和吸附控制模块共用单片机主控板6、无线指令传输模块8、无线指令传输模块34和遥控装置33，主体支撑底板3的四个顶角处各固定安装一个舵机驱动器5-1、 5-2、5-3、5-4，四个移动轮4-1、4-2、4-3、4-4的轴心各自与对应的舵机驱动器5-1、5-2、5-3,5-4的驱动轴固定连接，四个舵机驱动器5-1、5-2、5-3、5-4均通过串口和单片机主控板6相连接，单片机主控板6解读来自无线本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于负压吸附的桥梁检测机器人，其特征在于由吸附控制模块、运动控制模块、病害检测模块和轻质外罩壳（14）组成，所述吸附控制模块包括密封腔、负压发生装置、气压传感器（7）、单片机主控板（6）、无线指令传输模块（8）、无线指令传输模块（34）和遥控装置（33），密封腔与负压发生装置相通，气压传感器（7）的感压软管伸入密封腔，气压传感器（7）和无线指令传输模块（8）分别连接单片机主控板（6），单片机主控板（6）粘在支撑底板（3）上，地面遥控装置（33）通过按键发送泵启动指令经无线指令传输模块（34）传输至无线指令传输模块（8）；气压传感器（7）实时检测密封腔内的压力大小并反馈给单片机主控板（6），单片机主控板（6）根据压力值大小情况发送相应信号给负压发生装置调节压力大小，控制吸附力的动平衡；所述运动控制模块包括四个移动轮（4？1、4？2、4？3、4？4）、四个舵机驱动器（5？1、5？2、5？3、5？4）、单片机主控板（6）、无线指令传输模块（8）、无线指令传输模块（34）和遥控装置（33），运动控制模块和吸附控制模块共用单片机主控板（6）、无线指令传输模块（8）、无线指令传输模块（34）和遥控装置（33），主体支撑底板（3）的四个顶角处各固定安装一个舵机驱动器（5？1、5？2、5？3、5？4），四个移动轮（4？1、4？2、4？3、4？4）的轴心各自与对应的舵机驱动器（5？1、5？2、5？3、5？4）的驱动轴固定连接，四个舵机驱动器（5？1、5？2、5？3、5？4）均通过串口和单片机主控板（6）相连接，单片机主控板（6）解读来自无线指令传输模块（8）的指令并转换为电信号驱动舵机驱动器（5？1、5？2、5？3、5？4），该舵机驱动器（5？1、5？2、5？3、5？4）调整四个移动轮（4？1、4？2、4？3、4？4）的转速，使得机器人在检测路径上前进、后退、转弯或停止；所述病害检测模块包括摄像单元和地面图像处理单元，当桥梁检测机器人移动至检测路径上时，摄像单元开始拍摄图像并通过无线网络传输至地面图像处理单元完成桥梁病害的检测和识别；所述轻质外罩壳（14）通过扎线带穿过支撑底板（3）前后沿上的安装孔固定住，将负压发生装置、气压传感器（7）、单片机主控板（6）、无线指令传输模块（8）、四个舵机驱动器（5？1、5？2、5？3、5？4）放入外罩壳（14）内。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘永，唐振民，戴启凡，徐中宁，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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