[发明专利]一种基于无人机机械臂的起重机金属结构检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于无人机机械臂的起重机金属结构检测装置，其特征在于，包括无人机本体、地面处理装置、机械臂、无损检测装置和相机；

所述无人机本体上设置有第一控制器、第一无线通信模块，第一无线通信模块与控制器之间电连接；相机通过云台设置在无人机本体上，云台的驱动机构、相机均与第一控制器之间电连接；

所述无损检测装置、机械臂设置在无人机本体上，无损检测装置包括无损检测装置本体和无损检测探头，无损检测探头通过电缆与无损检测装置本体连接，无损检测装置本体与第一控制器之间电连接；所述机械臂包括肘部转动关节、伸缩臂、腕部转动关节和定位臂，无人机本体上固定设置有基座，基座的顶部通过肘部转动关节与伸缩臂的一端连接，伸缩臂的另一端通过腕部转动关节与定位臂连接，定位臂的末端设定有微型高清摄像头和无损检测探头，高清摄像头与第一控制器之间电连接；

所述地面处理装置包括无人机遥控操纵按钮、机械臂遥控操纵按钮、云台遥控操纵按钮、显示屏、第二无线通信模块和第二控制器；无人机遥控操纵按钮、机械臂遥控操纵按钮、云台遥控操纵按钮、显示屏、第二无线通信模块均与第二控制器之间电连接；第一控制器与地面处理装置通过第一无线通信模块、第二无线通信模块进行无线通信。

2.根据权利要求1所述的基于无人机机械臂的起重机金属结构检测装置，其特征在于，所述的肘部转动关节和腕部转动关节均包括转动副和一个独立的一体化伺服驱动模块单元组成，该一体化伺服驱动模块单元包括步进电机、步进电机控制器、步进电机驱动器和步进电机制动器，步进电机控制器、步进电机驱动器和步进电机之间依次电连接，步进电机制动器与步进电机控制器之间电连接，一体化伺服驱动模块单元与第一控制器之间电连接，步进电机的输出轴与转动副转轴固连。

3.根据权利要求1或2所述的基于无人机机械臂的起重机金属结构检测装置，其特征在于，所述伸缩臂包括静臂和动臂，静臂上沿其长度方向固定有导轨，动臂套在导轨上，且能沿导轨滑动，静臂上固定设置有第一电机、转动设置有齿轮，第一电机驱动齿轮转动，动臂上沿其长度方向固定设置有齿条，齿条与齿轮啮合，由第一电机驱动齿轮转动，通过与齿条啮合驱动动臂沿直线导轨做伸缩运动；齿条两端设置有机械挡块。

4.根据权利要求3所述的基于无人机机械臂的起重机金属结构检测装置，其特征在于，所述相机为可见光相机，云台为两轴云台；所述无损检测装置为涡流检测仪。

5.根据权利要求4所述的基于无人机机械臂的起重机金属结构检测装置，其特征在于，所述无人机本体包括起落架、圆环形保护罩和中心圆板，中心圆板位于圆环形保护罩的中心位置，中心圆板和圆环形保护罩之间通过多个辐条连接，多个辐条呈辐射状均匀设置，每个辐条上固定有一第二电机，第二电机的输出轴上设置有旋翼，第二电机与第一控制器之间电连接；起落架固定在中心圆板的底部，相机通过云台设置在中心圆板的上部，第一控制器设置在中心圆板上。

6.根据权利要求5所述的基于无人机机械臂的起重机金属结构检测装置，其特征在于，所述辐条为六个，六个第二电机的中心点共圆设置，且六个第二电机的中心点共圆，与圆环形保护罩同心设置。

7.根据权利要求6所述的基于无人机机械臂的起重机金属结构检测装置，其特征在于，所述定位臂末端设置有支撑板，支撑板上设置有四个可转动磁轮，通过磁轮吸附使无损检测探头与起重机待检测金属结构表面可靠接触或者靠近，通过肘部关节的旋转、伸缩臂的伸缩以及腕部关节的旋转，驱动磁轮在起重机金属结构表面滚动，从而带动无损检测探头对待检测表面一定区域范围进行缺陷信号采集和检测。

8.根据权利要求7所述的基于无人机机械臂的起重机金属结构检测装置，其特征在于，所述的磁轮包括橡胶垫层、多个弧形磁铁、环形轭铁、腹板和轮毂，多个弧形磁铁的磁化方向不尽相同，多个弧形磁铁构成磁环，且形成Halbach阵列磁场，磁环内圈紧贴环形轭铁，磁轮外面包裹橡胶垫层。