本發(fā)明涉及一種混凝土索塔表觀裂縫檢測技術(shù)，尤其涉及一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的雙足機(jī)器人。

背景技術(shù)：

索塔是纜索式橋梁的關(guān)鍵承重構(gòu)件，對橋梁的變形和內(nèi)力狀態(tài)有著重要影響，因此，索塔的健康狀況與整個橋梁結(jié)構(gòu)的安全密切相關(guān)，對服役期索塔病害進(jìn)行有效檢測，對于保證纜索式橋梁運(yùn)營安全意義重大。

混凝土索塔在服役過程中，因復(fù)雜溫濕度場、設(shè)計缺陷以及外荷載作用等多因素耦合影響而出現(xiàn)裂縫或保護(hù)層剝離等病害的現(xiàn)象普遍存在，現(xiàn)有技術(shù)對索塔病害進(jìn)行檢測時，主要通過人工觀察的方式進(jìn)行（主要借助搭設(shè)支架、望遠(yuǎn)鏡等手段），安全性差、成本高、檢測周期長，有時還要中斷交通，并且由于索塔高度往往超百米，導(dǎo)致索塔上的一些重要部位難以進(jìn)行檢測，影響對其健康狀態(tài)的正確分析與評價；隨著橋梁跨徑的不斷突破，索塔的高度將更高，人工檢測的周期將更長、危險性更大、挑戰(zhàn)性更強(qiáng)，開發(fā)智能化橋梁索塔安全檢測裝置，市場前景廣闊。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的雙足機(jī)器人，其創(chuàng)新在于：所述雙足機(jī)器人由大足總成、小足總成、舵機(jī)、X軸導(dǎo)軌模組、Y軸導(dǎo)軌模組和負(fù)壓傳輸控制裝置組成；

所述大足總成由大足支架和三個大足吸盤組成；所述大足支架的端面中部設(shè)置有通孔；所述大足吸盤設(shè)置在大足支架的下端面上，三個大足吸盤在大足支架的下端面上呈三角形分布，三個大足吸盤所形成的三角形記為第一三角形；

所述小足總成由小足支架和三個小足吸盤組成；所述小足吸盤設(shè)置在小足支架的下端面上，三個小足吸盤在小足支架的下端面上呈三角形分布，三個小足吸盤所形成的三角形記為第二三角形；小足支架位于大足支架下側(cè)，小足支架上端面與大足支架上端面平行；

所述X軸導(dǎo)軌模組設(shè)置在大足支架的上端面上，X軸導(dǎo)軌模組的傳動方向記為X方向，X方向與大足支架上端面平行，X軸導(dǎo)軌模組的滑塊與Y軸導(dǎo)軌模組的殼體連接，X軸導(dǎo)軌模組能傳動Y軸導(dǎo)軌模組沿X方向運(yùn)動；

所述Y軸導(dǎo)軌模組位于大足支架上的通孔內(nèi)，Y軸導(dǎo)軌模組的傳動方向記為Y方向，Y方向與大足支架的端面垂直，Y軸導(dǎo)軌模組的滑塊通過連接架與舵機(jī)的殼體連接，舵機(jī)的傳動軸與小足支架上端面連接，Y軸導(dǎo)軌模組能傳動舵機(jī)沿Y方向運(yùn)動，舵機(jī)能傳動小足支架在平行于小足支架上端面的平面上轉(zhuǎn)動；小足支架和大足支架相對轉(zhuǎn)動時，大足吸盤和小足吸盤互不干涉；

所述負(fù)壓傳輸控制裝置設(shè)置在大足支架的上端面上，大足吸盤和小足吸盤上都設(shè)置有出氣口，三個大足吸盤和三個小足吸盤共計六個出氣口，六個出氣口分別通過六根獨(dú)立的管線與負(fù)壓傳輸控制裝置連接，負(fù)壓傳輸控制裝置通過外接管線與外部的負(fù)壓提供裝置連接，負(fù)壓傳輸控制裝置能將負(fù)壓提供裝置輸出的負(fù)壓選擇性地輸出到大足吸盤和小足吸盤上。

本發(fā)明的工作原理是：在索塔表面設(shè)置好雙足機(jī)器人后，當(dāng)雙足機(jī)器人駐停時，負(fù)壓傳輸控制裝置將負(fù)壓提供裝置輸出的負(fù)壓傳輸?shù)饺齻€大足吸盤和三個小足吸盤上，此時，大足吸盤和小足吸盤就在負(fù)壓的作用下緊緊地吸附在索塔表面，從而使雙足機(jī)器人穩(wěn)定地攀附在索塔上；

當(dāng)雙足機(jī)器人需要移動時，以先移動大足總成為例，先控制負(fù)壓傳輸控制裝置停止向大足吸盤提供負(fù)壓（失去負(fù)壓后，大足吸盤很容易就能脫離索塔表面）、僅向小足吸盤提供負(fù)壓，然后驅(qū)動Y軸導(dǎo)軌模組的滑塊向靠近索塔表面的方向運(yùn)動，此時，由于小足總成是抵緊在索塔表面上的，Y軸導(dǎo)軌模組的滑塊不會發(fā)生位移，于是Y軸導(dǎo)軌模組的導(dǎo)軌部分只能被動地向遠(yuǎn)離索塔表面的方向運(yùn)動，從而使大足總成被頂起，當(dāng)大足吸盤與索塔表面完全分離后，控制Y軸導(dǎo)軌模組駐停，然后再控制X軸導(dǎo)軌模組的滑塊向前進(jìn)方向的反方向運(yùn)動（前進(jìn)方向與X方向平行），此時，由于大足總成懸空、小足總成攀附在索塔表面，X軸導(dǎo)軌模組的滑塊不會發(fā)生位移，于是X軸導(dǎo)軌模組的導(dǎo)軌部分只能被動地向前進(jìn)方向運(yùn)動，從而使大足總成也隨之移動，移動一定距離后，控制X軸導(dǎo)軌模組駐停，然后控制Y軸導(dǎo)軌模組的滑塊向遠(yuǎn)離索塔表面的方向運(yùn)動，從而使Y軸導(dǎo)軌模組的導(dǎo)軌部分向靠近索塔表面的方向運(yùn)動，大足總成也隨之運(yùn)動，當(dāng)大足總成運(yùn)動至大足吸盤與索塔表面接觸后，控制Y軸導(dǎo)軌模組駐停，此時，先向大足吸盤輸出負(fù)壓，待大足吸盤攀附穩(wěn)當(dāng)后，再停止向小足吸盤輸出負(fù)壓，然后驅(qū)動Y軸導(dǎo)軌模組的滑塊向遠(yuǎn)離索塔表面的方向運(yùn)動，此時，由于大足總成是抵緊在索塔表面上的，Y軸導(dǎo)軌模組的導(dǎo)軌部分不會發(fā)生位移，小足總成就在滑塊的帶動下被向上提起，當(dāng)小足吸盤與索塔表面完全分離后，控制Y軸導(dǎo)軌模組駐停，然后控制X軸導(dǎo)軌模組的滑塊向前進(jìn)方向運(yùn)動，小足總成也隨之運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動到位后，控制X軸導(dǎo)軌模組駐停，然后再驅(qū)動Y軸導(dǎo)軌模組的滑塊向靠近索塔表面的方向運(yùn)動，小足總成也隨之運(yùn)動，當(dāng)小足吸盤與索塔表面接觸后，通過向小足吸盤輸出負(fù)壓，就能使小足吸盤又重新吸附在索塔表面上，至此，小足總成和大足總成均向前進(jìn)方向運(yùn)動了一個步程，若要使雙足機(jī)器人繼續(xù)向前移動，重復(fù)前述操作即可；在理解了前述操作過程后，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，雙足機(jī)器人運(yùn)動時，既可先移動小足總成后移動大足總成，也可先移動大足總成后移動小足總成，并且還可以控制雙足機(jī)器人在X方向上前進(jìn)或后退，其差異僅是大足總成和小足總成的控制順序和運(yùn)動方向存在差異，故在此不再贅述；

當(dāng)雙足機(jī)器人需要轉(zhuǎn)向時，與行走方式相似地，也是分別控制大足總成和小足總成先后完成轉(zhuǎn)向動作，以大足總成先轉(zhuǎn)向為例，當(dāng)大足總成與索塔表面分離后，在大足總成重新攀附在索塔表面之前，先通過舵機(jī)傳動大足總成轉(zhuǎn)動一定角度，然后再控制大足總成重新攀附在索塔表面，然后再傳動小足總成與索塔表面分離，在小足總成重新攀附在索塔表面之前，先通過舵機(jī)傳動小足總成轉(zhuǎn)動相同（即與大足總成轉(zhuǎn)動的角度相同）的角度，然后再控制小足總成重新攀附在索塔表面，這就完成了雙足機(jī)器人的轉(zhuǎn)向；通過結(jié)構(gòu)方案不難看出，轉(zhuǎn)向操作實質(zhì)上僅需調(diào)整X軸導(dǎo)軌模組的方向即可（也即調(diào)整X方向的朝向），也即是說，其實并不用調(diào)整小足總成的方向，前面的轉(zhuǎn)向操作過程中，之所以也對小足總成的方向進(jìn)行了調(diào)整，主要是考慮到控制的復(fù)雜度：為了使雙足機(jī)器人單向移動時的步長最大化，最優(yōu)的方案是使第一三角形和第二三角形均為等邊三角形且同時使兩個等邊三角形的其中一個頂角朝向相反（即如圖4中所示的位置關(guān)系），這樣才能在大足吸盤和小足吸盤互不干涉的情況下實現(xiàn)步長最大化，若在轉(zhuǎn)向操作中不控制小足總成轉(zhuǎn)向，那么在后續(xù)運(yùn)動過程中就需要考慮小足總成和大足總成的相對位置，以確定后續(xù)運(yùn)動過程中在原來的步長條件下二者是否會出現(xiàn)干涉，進(jìn)而有可能需要對步長進(jìn)行調(diào)整，這就會使得控制模式進(jìn)一步復(fù)雜化，而且還可能需要縮短步長、導(dǎo)致機(jī)器人的移動效率降低，因此，發(fā)明人建議在實施本發(fā)明時，最好對大足總成和小足總成都要進(jìn)行轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)；此外，轉(zhuǎn)向動作既可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以將轉(zhuǎn)向動作與前述的直線運(yùn)動過程相結(jié)合，在明晰了本發(fā)明方案后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際需要，合理設(shè)計。

在本發(fā)明中，機(jī)器人上的吸附裝置空間分布較為離散，大大提高了機(jī)器人對裂紋、溝槽的跨越能力，可有效避免機(jī)器人在跨越索塔上的裂紋、溝槽時發(fā)生脫落（大小足吸盤可采用聚醚材料制作，聚醚材料的變形補(bǔ)償利于吸盤與索塔不平整表面形成密閉空間，從而有效提升機(jī)器人對于索塔不平整表面的適應(yīng)能力）；此外，本發(fā)明中的吸盤、舵機(jī)、X軸導(dǎo)軌模組、Y軸導(dǎo)軌模組和負(fù)壓傳輸控制裝置均是現(xiàn)有技術(shù)中的常見裝置或設(shè)備，從提高效果的目的出發(fā)，可將現(xiàn)有技術(shù)中技術(shù)效果較好的相應(yīng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用到本發(fā)明中，以進(jìn)一步增強(qiáng)本發(fā)明機(jī)器人的攀附能力，由于這些裝置的技術(shù)細(xì)節(jié)與本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新點的關(guān)聯(lián)性不大，故本文不再贅述，在具體實施時，技術(shù)人員可在現(xiàn)有技術(shù)中擇優(yōu)采用；

優(yōu)選地，所述大足支架和小足支架的周向輪廓均為三角形，第一三角形的三個頂角與大足支架的三個頂角位置對應(yīng)，第二三角形的三個頂角與小足支架的三個頂角位置對應(yīng)。

優(yōu)選地，所述第一三角形和第二三角形均為等邊三角形。

優(yōu)選地，所述X方向與第一三角形的其中一條邊平行。X方向與第一三角形的其中一條邊平行時，可以有效降低控制的復(fù)雜度，并且可以使技術(shù)人員直觀地觀察到機(jī)器人的當(dāng)前走行方向。

優(yōu)選地，所述大足支架和小足支架的端面上均設(shè)置有減重孔。減重孔可以有效降低機(jī)器人的自重，有利于機(jī)器人行走；從安全性的角度出發(fā)，還可在外接管線和負(fù)壓管線上系掛保險纜，即使機(jī)器人出現(xiàn)脫落情況，保險纜可阻止機(jī)器人進(jìn)一步下落，提高操作的安全性。

優(yōu)選地，所述大足支架的上端面上設(shè)置有延伸架，延伸架的外端延伸至大足支架的周向外側(cè)，延伸架的外端設(shè)置有視頻采集裝置。視頻采集裝置可以對索塔表面圖像進(jìn)行實時采集并傳輸給后方技術(shù)人員，后方技術(shù)人員根據(jù)圖像就能對索塔病害進(jìn)行相關(guān)分析并制定處置措施。

基于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的機(jī)器人可采用遠(yuǎn)程無線遙控也可采用線控方式進(jìn)行控制。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：提供了一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的雙足機(jī)器人，可有效提高索塔表觀病害檢測的安全性和效率，并且機(jī)器人利于實現(xiàn)索塔的全覆蓋檢測，有效提高檢測后評估的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖3、大足總成頂面視圖；

圖4、機(jī)器人底面視圖；

圖5、小足總成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中各個標(biāo)記所對應(yīng)的名稱分別為：舵機(jī)1、X軸導(dǎo)軌模組2、Y軸導(dǎo)軌模組3、大足支架4、大足吸盤5、小足支架6、小足吸盤7、負(fù)壓傳輸控制裝置8、用于傳輸負(fù)壓的外接管線9、用于將負(fù)壓輸出到各個吸盤的管線10、視頻采集裝置11。

具體實施方式

一種用于混凝土索塔表觀裂縫檢測的雙足機(jī)器人，其創(chuàng)新在于：所述雙足機(jī)器人由大足總成、小足總成、舵機(jī)1、X軸導(dǎo)軌模組2、Y軸導(dǎo)軌模組3和負(fù)壓傳輸控制裝置組成；

所述大足總成由大足支架4和三個大足吸盤5組成；所述大足支架4的端面中部設(shè)置有通孔；所述大足吸盤5設(shè)置在大足支架4的下端面上，三個大足吸盤5在大足支架4的下端面上呈三角形分布，三個大足吸盤5所形成的三角形記為第一三角形；

所述小足總成由小足支架6和三個小足吸盤7組成；所述小足吸盤7設(shè)置在小足支架6的下端面上，三個小足吸盤7在小足支架6的下端面上呈三角形分布，三個小足吸盤7所形成的三角形記為第二三角形；小足支架6位于大足支架4下側(cè)，小足支架6上端面與大足支架4上端面平行；

所述X軸導(dǎo)軌模組2設(shè)置在大足支架4的上端面上，X軸導(dǎo)軌模組2的傳動方向記為X方向，X方向與大足支架4上端面平行，X軸導(dǎo)軌模組2的滑塊與Y軸導(dǎo)軌模組3的殼體連接，X軸導(dǎo)軌模組2能傳動Y軸導(dǎo)軌模組3沿X方向運(yùn)動；

所述Y軸導(dǎo)軌模組3位于大足支架4上的通孔內(nèi)，Y軸導(dǎo)軌模組3的傳動方向記為Y方向，Y方向與大足支架4的端面垂直，Y軸導(dǎo)軌模組3的滑塊通過連接架與舵機(jī)1的殼體連接，舵機(jī)1的傳動軸與小足支架6上端面連接，Y軸導(dǎo)軌模組3能傳動舵機(jī)1沿Y方向運(yùn)動，舵機(jī)1能傳動小足支架6在平行于小足支架6上端面的平面上轉(zhuǎn)動；小足支架6和大足支架4相對轉(zhuǎn)動時，大足吸盤5和小足吸盤7互不干涉；

所述負(fù)壓傳輸控制裝置設(shè)置在大足支架4的上端面上，大足吸盤5和小足吸盤7上都設(shè)置有出氣口，三個大足吸盤5和三個小足吸盤7共計六個出氣口，六個出氣口分別通過六根獨(dú)立的管線與負(fù)壓傳輸控制裝置連接，負(fù)壓傳輸控制裝置通過外接管線與外部的負(fù)壓提供裝置連接，負(fù)壓傳輸控制裝置能將負(fù)壓提供裝置輸出的負(fù)壓選擇性地輸出到大足吸盤5和小足吸盤7上。

進(jìn)一步地，所述大足支架4和小足支架6的周向輪廓均為三角形，第一三角形的三個頂角與大足支架4的三個頂角位置對應(yīng)，第二三角形的三個頂角與小足支架6的三個頂角位置對應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述第一三角形和第二三角形均為等邊三角形。

進(jìn)一步地，所述X方向與第一三角形的其中一條邊平行。

進(jìn)一步地，所述大足支架4和小足支架6的端面上均設(shè)置有減重孔。

進(jìn)一步地，所述大足支架4的上端面上設(shè)置有延伸架，延伸架的外端延伸至大足支架4的周向外側(cè)，延伸架的外端設(shè)置有視頻采集裝置。