本實(shí)用新型涉及鋼結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)損傷超聲導(dǎo)波檢測(cè)的爬行裝置。

背景技術(shù)：

鋼結(jié)構(gòu)是指用鋼管、鋼板、型鋼等，通過焊接、螺栓、鉚釘?shù)冗B接方式組成高層建筑、橋梁、塔桅、廣告牌、容器管道等結(jié)構(gòu)。近10年來，各種大型復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)，在國家大型復(fù)雜工程(如奧運(yùn)“鳥巢”、國家大劇院、中央電視臺(tái)新臺(tái)址、上海環(huán)球金融中心以及一些大跨度橋梁工程等)中已得到大力推廣應(yīng)用。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2015年建筑業(yè)總產(chǎn)值17.67萬億元，鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)產(chǎn)值5100億元，約占建筑業(yè)總產(chǎn)值的 2.9％，這個(gè)比例是非常低的，但另一方面也說明鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展空間非常大，預(yù)計(jì)未來幾年大型鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)將快速擴(kuò)張，逐步成為拉動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)的主要部分，但其安全問題也日益突出，工業(yè)界不得不重視大型復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)研究。

但復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)在使用過程中，由于人為的或地質(zhì)活動(dòng)以及長(zhǎng)期腐蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞、老化、機(jī)械性斷裂及破損等故障，給國家和人民帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，于是，鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)爬行機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。作為一種針對(duì)性較強(qiáng)的特種機(jī)器人，很好的解決了復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)困難的問題，在結(jié)構(gòu)安全與維護(hù)工程中具有不可替代的作用。針對(duì)復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)，國內(nèi)現(xiàn)有的爬行器多種多樣，包括介質(zhì)壓差驅(qū)動(dòng)和自主驅(qū)動(dòng)，自主驅(qū)動(dòng)又有輪式、履帶式、蠕動(dòng)式、多足爬行式、壓電沖擊式、蛇形仿生式等六種方式，然而目前國內(nèi)外的復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)爬行器，大多有不適用于豎直管道，且對(duì)不同管徑的管道適應(yīng)性差，檢測(cè)裝置靈活性差等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用于豎直管道的、管徑適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性強(qiáng)的用于復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)損傷超聲導(dǎo)波檢測(cè)的爬行裝置。

本實(shí)用新型的目的通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種用于復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)損傷超聲導(dǎo)波檢測(cè)的爬行裝置，該裝置包括：驅(qū)動(dòng)模塊(1)、擴(kuò)展模塊(2)、承載模塊(3)和導(dǎo)向模塊(5)；所述驅(qū)動(dòng)模塊(1)、擴(kuò)展模塊(2)、承載模塊(3)和導(dǎo)向模塊(5)分別通過萬向節(jié)(4)順次鏈接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn)：

采用自驅(qū)無纜方式，運(yùn)動(dòng)距離不受纜線限制，靈活度高；

采用螺旋輪式結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)具有驅(qū)動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、牽引力大等優(yōu)點(diǎn)；不僅適用于水平管道，而且適用于傾斜甚至豎直管道；

采用多節(jié)式結(jié)構(gòu)，通過擴(kuò)展模塊，在必要時(shí)可增加或減少其中的環(huán)節(jié)，對(duì)于不同的檢測(cè)環(huán)境及需求具有極大的靈活性；多節(jié)式結(jié)構(gòu)還有良好的過彎能力，不會(huì)因?yàn)榕佬衅鏖L(zhǎng)度過長(zhǎng)而無法通過彎道；

采用筒式彈簧伸縮架結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的管徑主動(dòng)與被動(dòng)適應(yīng)能力。通過筒式彈簧伸縮架中內(nèi)置的彈簧，可以被動(dòng)適應(yīng)管徑變化，特別在管道內(nèi)部污垢沉淀導(dǎo)致管徑隨機(jī)臨時(shí)變化的環(huán)境下，可順暢通過，并保持足夠的張緊力；彈簧封閉內(nèi)置，可更好的進(jìn)行潤(rùn)滑和保護(hù)并減少彈簧被污垢卡住而失效的可能；筒式彈簧伸縮架中直桿的伸出長(zhǎng)度可通過鎖緊螺釘進(jìn)行調(diào)整，從而大大提高了一定范圍內(nèi)管徑的主動(dòng)適應(yīng)能力，并且操作簡(jiǎn)便；甚至可通過更換不同長(zhǎng)度系列的直桿，以適應(yīng)所有復(fù)雜管徑管道的檢測(cè)需求。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a和2b是本實(shí)用新型導(dǎo)向模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型擴(kuò)展模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5a和5b是本實(shí)用新型筒式彈簧伸縮架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6a和6b是本實(shí)用新型彈簧伸縮架中的直桿及其徑向截面示意圖；

圖7是本實(shí)用新型在豎直管道中的示意圖；

圖8是本實(shí)用新型在彎管道中的示意圖；

圖9是本實(shí)用新型在三通管道中的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

如圖1所示，為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)，包括：驅(qū)動(dòng)模塊1、擴(kuò)展模塊2、承載模塊3和導(dǎo)向模塊5；所述驅(qū)動(dòng)模塊、擴(kuò)展模塊、承載模塊和導(dǎo)向模塊分別通過萬向節(jié)4順次鏈接。所述驅(qū)動(dòng)模塊用于實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)部運(yùn)動(dòng)；所述導(dǎo)向模塊用于實(shí)現(xiàn)彎道及三通管道過彎；所述承載模塊用于搭載檢測(cè)裝置；所述擴(kuò)展模塊用于中間支撐及模塊擴(kuò)展。上述裝置由由驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)、由導(dǎo)向模塊引導(dǎo)、由擴(kuò)展模塊進(jìn)行支撐和擴(kuò)展、由承載模塊裝載檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)在管道內(nèi)部運(yùn)動(dòng)及檢測(cè)功能。

如圖2a和圖2b所示，導(dǎo)向模塊包括導(dǎo)向輪盤、筒式彈簧伸縮架、輪組、轉(zhuǎn)向桿7、轉(zhuǎn)向蓋8、導(dǎo)向控制倉6及壓力感應(yīng)單元；

所述導(dǎo)向控制倉6與所述轉(zhuǎn)向桿的一端連接，且在導(dǎo)向控制倉內(nèi)裝載有控制電路控制轉(zhuǎn)向桿運(yùn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)向桿的另一端與所述導(dǎo)向輪盤鉸接；

所述轉(zhuǎn)向蓋8與導(dǎo)向控制倉相配合，且在轉(zhuǎn)向蓋上設(shè)置有一個(gè)圓孔及一矩形槽；

所述轉(zhuǎn)向桿7由兩根不同形狀的桿件組成，其中一根末端為圓柱，與轉(zhuǎn)向蓋上的圓相配合形成軸向滑動(dòng)副；另一根末端截面為矩形，與轉(zhuǎn)向蓋上的矩形槽相配合形成徑向滑動(dòng)副，工作時(shí)，通過壓力感應(yīng)單元判斷處于三通管道過彎處，導(dǎo)向控制倉內(nèi)的轉(zhuǎn)向控制電路運(yùn)作，推動(dòng)轉(zhuǎn)向桿運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使導(dǎo)向輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到轉(zhuǎn)向目的。

上述導(dǎo)向輪盤用于連接及支撐各零部件，筒式彈簧伸縮架其自適應(yīng)管徑的作用，輪組與管道接觸實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能。

如圖3所示，驅(qū)動(dòng)模塊包括驅(qū)動(dòng)輪盤12、筒式彈簧伸縮架、驅(qū)動(dòng)輪盤輪組9和驅(qū)動(dòng)倉14；

所述驅(qū)動(dòng)輪盤與筒式彈簧伸縮架中設(shè)置的直桿11相連；

所述驅(qū)動(dòng)輪盤還與驅(qū)動(dòng)倉中的電機(jī)主軸相連接，且在驅(qū)動(dòng)輪盤上設(shè)置有三個(gè)槽孔及三個(gè)螺紋孔，并通過所述槽孔與所述筒式彈簧伸縮架中的直桿連接，通過螺紋孔與鎖緊螺釘13連接，鎖緊螺釘壓緊與松開直桿上的凹槽，調(diào)節(jié)直桿的伸出長(zhǎng)度并固定；

所述驅(qū)動(dòng)輪盤輪組具有60度螺旋角。在電機(jī)的帶動(dòng)下，驅(qū)動(dòng)輪盤12按照所設(shè)計(jì)的速度旋轉(zhuǎn)，具有60度螺旋角的輪組9在驅(qū)動(dòng)輪盤12的帶動(dòng)下一邊旋轉(zhuǎn)，一邊推動(dòng)整個(gè)裝置向前運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)輪盤(包括導(dǎo)向模塊中的導(dǎo)向輪盤以及擴(kuò)展模塊的支撐輪盤)上的輪組不具有螺旋角，在驅(qū)動(dòng)輪盤12的帶動(dòng)下向前運(yùn)動(dòng)而不旋轉(zhuǎn)，起支撐作用。

如圖4所示，擴(kuò)展模塊包括導(dǎo)向輪盤、筒式彈簧伸縮架、輪組、萬向節(jié)和從動(dòng)輪盤；所述從動(dòng)輪盤與筒式彈簧伸縮架中設(shè)置的直桿相連。所述擴(kuò)展模塊數(shù)量不固定，可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)，根據(jù)需要可增加或減少擴(kuò)展模塊，從而在整個(gè)檢測(cè)裝置中添加或刪減功能模塊，并根據(jù)具體情況進(jìn)行組合。

如圖5a和5b所示，筒式彈簧伸縮架還設(shè)置有套筒10和彈簧15；

所述彈簧位于套筒的內(nèi)部，并連接套筒與直桿；

所述直桿上設(shè)置有凹槽和凸臺(tái)，并通過設(shè)置的凸臺(tái)與套筒及驅(qū)動(dòng)輪盤或從動(dòng)輪盤上的凹槽相配合，以限制其周向運(yùn)動(dòng)，從而保證驅(qū)動(dòng)輪組及從動(dòng)輪組各自保持螺旋角為60度及0度。所述彈簧位于套筒10的內(nèi)部并連接套筒 10與直桿11，起到張緊、緩沖及自適應(yīng)管徑微小波動(dòng)等作用。

如圖6a所示，為驅(qū)動(dòng)輪盤12所連接的筒式彈簧伸縮架中的直桿11及其徑向截面示意圖，直桿上的凸臺(tái)和凹槽夾角為30度；圖6b為從動(dòng)輪盤所連接的筒式彈簧伸縮架中的直桿11及其徑向截面示意圖，直桿上的凸臺(tái)和凹槽夾角為90度。

如圖7、圖8和圖9分別為在豎直管道、在彎管道及在三通管道中的示意圖；在上述管道中可實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。

雖然本實(shí)用新型所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本實(shí)用新型而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本實(shí)用新型。任何本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。