[发明专利]一种用于墩塔结构检测的攀爬作业机器人及其控制方法

说明书

本发明涉及大型基础设施自动化检测、检测作业机器人、控制系统技术领域，具体涉及一种用于墩塔结构检测的攀爬作业机器人及其控制方法，机器人包括环状的架体、爬行机构和上位机，爬行机构可拆卸式地安装于架体上，爬行机构包括驱动组件和爬行组件，每个爬行机构对应的架体处均安装有水平检测传感器；上位机用于接收架体的倾斜角度，上位机用于控制爬行机构的运动。本发明通过在架体上安装多个可拆卸式的爬行机构，在架体对应每个爬行机构处均安装有水平检测传感器，通过水平检测传感器实时检测爬行机构的位置，然后通过上位机控制每个爬行机构的速度从而使得每个爬行机构的高度一致，只要爬行机构的高度一致就不会出现卡顿的现象。

技术领域

本发明涉及大型基础设施自动化检测、检测作业机器人、控制系统技术领域，具体涉及一种用于墩塔结构检测的攀爬作业机器人及其控制方法。

背景技术

随着我国国民经济的发展，大型基础设施如雨后春笋不断被修建，经过多年的发展我国已经成为基础设施保有大国，截止目前我国基础设施大部分已经进入使用和养护期。在使用过程中，由于运营和恶劣的环境条件，不断恶化运营性能，特别是基础设施承重墩塔的裂缝会对整个结构的完整性和安全性造成严重的影响，为了防止结构失效，在未来很长一段时间内，基础设施运营养护将会成为重点。为节约维修费用，墩塔结构的健康检测成为近年来的难点和热点。

传统的墩塔结构健康监测是通过肉眼对墩塔进行检查，这样就会浪费大量的人力；近年来出现了无人机检测方案，然而无人机在绕墩飞行方面存在重大缺陷，一方面受墩塔结构影响，其周围风向和风力发生不稳定随机突变，受该风力影响，无人机悬停精度受限，导致测量精度不能保证，无法实现墩塔表面细小裂缝的检测识别，另外，无人机在检测过程中因为GNSS信号遮挡丢失，无人机飞行只能人工操作，无法稳定进行环绕飞行，更无法实施自动多圈稳定绕飞。

无人机续航时间难以保证，常常需要多次换电池完成一次完整的检测，因此，很难保证两次检测点的连续进行，导致效率低下。加之，如果墩塔周围结构复杂(比如悬索)，无人机很容易和结构碰撞导致爆炸，对原结构造成二次损伤，安全性难以保证。

因此近几年中随着科技的发展有产生了通过机器人搭载检测设备对墩体进行检测，现有的机器人在攀爬或者下降的过程中由于均搭载有检测设备，如果某处受力不均则可能出现一边快一边慢，然后使得机器人出现卡顿现象。

发明内容

本发明针对现有机器人在攀爬或者下降墩体时，由于自身以及载荷的重量有可能使得机器人倾斜从而产生卡顿的问题，提供种用于墩体结构检测的攀爬左右机器人及其控制方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种用于墩塔结构检测的攀爬作业机器人，包括环状的架体、爬行机构和上位机，所述架体上沿周圈均布设有至少两个爬行机构，所述爬行机构包括驱动组件和爬行组件，每个所述爬行机构对应的架体处均安装有水平检测传感器；所述上位机用于接收各个水平检测传感器检测到的水平倾斜角度θ，所述上位机用于控制所述爬行机构的运动。

优选的，所述爬行组件包括主动轮、从动轮、顶杆、驱动电机和杆座，所述顶杆上设有螺纹，所述顶杆与所述架体螺纹连接，所述杆座与所述顶杆连接，所述主动轮和从动轮安装于所述杆座的两侧，所述驱动电机安装于所述杆座上，所述驱动电机通过蜗轮蜗杆与所述主动轮连接，所述驱动组件与所述上位机连接用于控制所述驱动电机。顶杆与架体螺纹连接，这样可以很方便的将整个爬行机构从架体上拆卸方便运输和组装，在杆座上安装了主动轮的基础上再安装从动轮可以增加机器人与墩塔之间的摩擦力，通过大减速比不仅能保证机器人的爬升驱动力，而且可以保证机器人在爬升间歇静止承载测量过程中的自锁，从而节省驱动电机为本体静止所消耗能量。