专利名称：基于负压吸附的桥梁检测机器人的制作方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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。
发明内容
本发明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�？槭凳钡慕觳馔枷翊渲恋孛婀┘觳馊嗽惫鄄夂头治觯佣帕旱牟『κ侗鸷图觳馓峁┝艘恢中碌氖侄�。实现本发明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�？椤⒃硕刂颇？�、病害检测�？楹颓嶂释庹挚亲槌桑鑫娇刂颇？榘芊馇�、负压发生装置、气压传感器、单片机主控板、无线指令传输�？�、无线指令传输�？楹鸵？刈爸茫芊馇挥敫貉狗⑸爸孟嗤ǎ勾衅鞯母醒谷砉苌烊朊芊馇唬勾衅骱臀尴咧噶畲淠？榉直鹆拥テ骺匕澹テ骺匕逭吃谥С诺装迳希孛嬉？刈爸猛ü醇⑺捅闷舳噶罹尴咧噶畲淠？榇渲廖尴咧噶畲淠？椋黄勾衅魇凳奔觳饷芊馇荒诘难沽Υ笮〔⒎蠢「テ骺匕澹テ骺匕甯菅沽χ荡笮∏榭龇⑺拖嘤π藕鸥貉狗⑸爸玫鹘谘沽Υ笮。刂莆搅Φ亩胶猓�
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�？刈爸茫硕刂颇？楹臀娇刂颇？楣灿玫テ骺匕�、无线指令传输�？�、无线指令传输�？楹鸵？刈爸茫魈逯С诺装宓乃母龆ソ谴Ω鞴潭ò沧耙桓龆婊鳎母鲆贫值闹嵝母髯杂攵杂Φ亩婊鞯那峁潭樱母龆婊骶ü诤偷テ骺匕逑嗔樱テ骺匕褰舛晾醋晕尴咧噶畲淠？�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�。貉狗⑸爸�、气压传感器、单片机主控板、无线指令传输�？椤⑺母龆婊鞣湃胪庹挚悄�。本发明与现有技术相比，其显著优点(1)本发明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)本发明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�。� 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)本发明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)本发明结构紧凑、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�。薹ㄈ轿患觳椋净魅丝梢约觳槔嗨频南列】占�。利用本发明方便了桥梁检测，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。下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
图I是本发明桥梁检测机器人的立体图。图2是本发明桥梁检测机器人的平面侧视图。图3是本发明桥梁检测机器人底部密封腔平面图。图4是本发明桥梁检测机器人离心泵体截面图。图5是本发明桥梁检测机器人工作在桥梁背面的状态图。图6是本发明桥梁检测机器人工作在桥梁桥墩检查支座的状态图。图7是本发明地面�？刈爸煤臀尴吣？�。图8是本发明吸附控制功能模块的流程框图。图9是本发明运动控制功能�？榈牧鞒炭蛲�。图10是本发明病害检测功能�？榈牧鞒炭蛲�。
具体实施例方式结合图I和图2，本发明基于负压吸附的桥梁检测机器人，由吸附控制�？�、运动控制�？�、病害检测�？楹颓嶂释庹挚�14组成，所述吸附控制�？榘芊馇�、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�？�8、无线指令传输�？�34和�？刈爸�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�？�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�？刈爸�33通过按键发送泵启动指令经无线指令传输�？�34传输至无线指令传输�？�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�。刂莆搅Φ亩胶�。如图8所示，吸附控制模块的工作流程如下首先，地面�？刈爸�33通过按键发送泵启动指令经无线指令传输�？�34传输至机器人主体内的无线指令传输�？�8 ;其次，无线指令传输�？�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�？榘ㄋ母鲆贫�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�？�8、无线指令传输�？�34和�？刈爸�33，运动控制�？楹臀娇刂颇？楣灿玫テ骺匕�6、无线指令传输�？�8、无线指令传输�？�34和�？刈爸�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�？�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�？榘ㄉ阆竦ピ偷孛嫱枷翊淼ピ鼻帕杭觳饣魅艘贫良觳饴肪渡鲜保阆竦ピ寂纳阃枷癫⑼ü尴咄绱渲恋孛嫱枷翊淼ピ瓿汕帕翰『Φ募觳夂褪侗�。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�。貉狗⑸爸�、气压传感器7、单片机主控板6、无线指令传输�？�8、四个舵机驱动器5-1、5-2、5_3、5_4放入外罩壳14内。本发明基于负压吸附的桥梁检测机器人的每个移动轮4-1、4-2、4-3、4_4的轴心插入一个键，螺钉28穿过每个移动轮4-1、4-2、4-3、4-4的轴心与对应的舵机驱动器5_1、
5-2,5-3,5-4的驱动轴固定，限制了驱动轴轴向窜动。移动轮4-1、4-2、4-3、4-4的外周粘接有橡胶摩擦带29，可以增加摩擦系数，防止车轮打滑。单片机主控板6根据接收地面的运动操作指令来控制四个舵机驱动器5-1、5-2、5-3、5-4的输出电压，使轮子的转速增大或减�。穆智绞绞沟没魅说脑硕问礁榛�。当桥梁检测机器人前进方向上遇到无法越过的大障碍时，地面�？刈爸�33可发送转弯指令通过无线指令传输�？�34传输至机器人主体内的无线指令传输模块8，舵机驱动器5-1、5-2、5-3、5-4都是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�？�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。若此时收到右转弯指令，则右侧舵机驱动器5_2和5_3驱动轴转速高于左侧舵机驱动器5-1和5-4，进而让机器人右侧轮子4-2和4-3转速高于左侧轮子4-1和4-4，形成差速，使机器人向右转弯绕过障碍，并最终停止在指定检测区域，仔细拍摄到最佳图像。如图7所示，地面�？刈爸�33上有若干按键，根据按键的不同组合对应于不同的指令，如吸附指令，前进指令、转弯指令、停止吸附指令和停止运动指令等，并通过无线指令传输模块34发送给机器人内的无线指令传输模块8。另外，无线指令传输�？�8除了接收地面发送的指令外，还可以发送桥梁检测机器人的一些实时状态参数至地面微机，例如电源电压、环境温度、移动状态、移动速度、吸附力大小等。结合图3，本发明基于负压吸附的桥梁检测机器人的密封腔由四个软质密封裙I、四个薄铝片2和四个安装夹18构成，各密封裙I胶粘在对应的薄铝片2上，各薄铝片2通过相应的安装夹18固定在支撑底板3底部的四周形成矩形密封腔。密封裙I的作用是把密封吸附腔与外部大气环境隔开来，密封裙I整体呈无缝结构，由耐磨尼龙布加工而成，该密封裙I内部均匀填充软弹性材料，密封裙I的密封高度高出移动轮2-3mm。密封裙I的作用是把密封吸附腔与外部大气环境隔开来，密封裙I整体呈无缝结构，由耐磨尼龙布加工而成。密封裙I内部均匀填充软弹性材料如橡胶、海绵或气体等，填充软弹性材料的作用是使密封裙I和桥梁壁面接触的时候不至于过软而影响密封腔的密封，以提高对不光滑平整壁面的适应性，从而减小泄漏流量，另外在遇到较小的障碍(例如桥梁背面突起的水泥疙瘩)可以自然越过而不影响机器人的正常移动。密封的高度可由软弹性材料的高度进行调整，如果密封裙I高出轮子过多，则会影响桥梁检测机器人在桥面上的移动，如果过低又会 降低密封效果。在这采用的密封高度高出轮子2-3mm，当机器人吸附于桥梁背面19时，吸附力会使移动轮4-1、4-2、4-3、4-4接触到壁面，其压力必须满足轮子与壁面的摩擦力而驱使桥梁检测机器人的正常移动。结合图4，本发明基于负压吸附的桥梁检测机器人的负压发生装置包括离心泵体10，在离心泵体10内设置叶轮22、泵驱动电机24和电机传动顶丝25，泵驱动电机支座21通过螺钉23固定在支撑底板3中间位置，离心泵体10固连在泵驱动电机座21上，支撑底板3中间设置通孔，泵驱动电机支座21与支撑底板3的通孔之间铺有气体过滤网20，，防止泵体内吸入灰尘或固体小颗粒等。气压传感器7的感压软管透过气体过滤网20的孔伸入密封腔内，叶轮22安装在泵驱动电机座21上，叶轮22上设置特征孔26和螺纹孔27，特征孔26和螺纹孔27的轴线相互垂直，泵驱动电机24 (泵驱动电机24 —部分露在离心泵体10的壳体外)的输出轴插入到特征孔26内，并通过安装在螺纹孔27内的电机传动顶丝25固定紧，泵驱动电机24的输出扭矩通过电机传动顶丝25传递给叶轮22从而带动叶片同轴旋转，排出密封腔内的气体；当机器人的密封裙I与壁面紧贴时，由于腔内气体的排出形成真空，而外界大气压强与密封腔内压强形成压强差，产生压力使机器人吸附在壁面，此时的密封腔成为负压腔。泵驱动电机24转速越快，作用在机器人驱动轮上的正压力也就越大，使得机器人的负载能力增加。实现吸附力动平衡的过程是，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，本实施例使用的单片机主控板6是Atmel公司生产的AVR系列单片机ATMEGA2561。机器人主体内的单片机主控板6由聚合物锂电池9供电，胶粘在支撑底板3左侧中间位置。一方面，当遇到凹凸不平的桥面检测环境时，可能会引起密封腔部分泄漏进入气体使得吸附力变小，单片机主控板6每次判断检测到的压力值大�。毙∮�40N时，单片机主控板6会发送PWM信号给泵驱动电机24，增大电机转速从而使离心泵体10的排气速率远大于密封腔内漏气速率，因此能产生更大的压力，提高了吸附的稳定性。另一方面，有时桥面检测环境光滑平整时，密封效果较好能产生很大的吸附力。当单片机主控板6检测到的压力值大于60N时，会发送PWM信号给泵驱动电机24，适当降低电机转速不至于使机器人吸附力过大而无法移动；因此，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，增加了续航时间。无线指令传输�？�8将接收的泵启动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。结合图2，本发明基于负压吸附的桥梁检测机器人的轻质外罩壳14四周均匀设置小矩形排气孔16，便于把密封腔内的气体排出至外界大气环境。外罩壳14的高度略高于安装在支撑底板3中心位置的离心泵体10高度，外罩壳14顶部的中心位置设置突起的椭球圆柱17，该椭球圆柱17周围设置排气孔。目的是能够容纳泵驱动电机24而不至于因为泵驱动电机24过高顶住外罩壳14，另外在泵驱动电机24高速旋转时，椭球圆柱17周围的排气孔也会利于散热。结合图I、图2和图10，本发明基于负压吸附的桥梁检测机器人的病害检测�？榈� 摄像单元包括高清摄像头13和无线视频存储发送�？�15，铝质支杆11通过螺丝30固定在支撑底板3前沿的中间安装孔上，高清摄像头13固定安装在铝质支杆11上沿，并与杆呈45度角，使得拍摄的图像位于机器人的正前方，该铝质支杆11上还装有照明源12，使得检测环境的光线不至于昏暗而影响图像质量从而影响检测结果；无线视频存储发送�？�15安装固定在外罩壳14上，存储高清摄像头拍摄出的视频和图像，并通过无线传输至地面，供检测人员观察和图像处理系统处理，并且存储的现场视频和图像可留作历史数据和专家分析的原始依据资料；
病害检测�？榈牡孛嫱枷翊淼ピㄍ枷翊碇骰�、图像采集卡和无线视频接收�？�35，无线视频接收�？�35和图像采集卡的一端相连，图像采集卡的另一端和图像处理主机相连。在图像处理主机上可显示无线指令传输模块34接收的反应桥梁检测机器人实时状态的一些参数和无线视频接收�？�35接收到的现场图像，同时图像处理主机的后台图像处理程序将采集到的桥梁图像进行保存和裂纹识别，包括以下三个主要步骤
(a)图像预处理主要对图像进行图像平滑、几何畸变校正和噪声点的抑制等，由于摄像头与桥梁检测面呈一定的夹角，几何校正消除图像的几何畸变。(b)图像分割对预处理后的图像，采用基于如Canny算子的图像锐化增强以及动态阈值分割处理，获取二值化图像。(C)裂缝识别对于二值化图像，基于连通域算法搜索连通区域，根据长度和宽度Ih息识别是否是裂缝。病害检测�？榈墓ぷ髁鞒倘缦碌鼻帕杭觳饣魅艘贫良觳饴肪渡鲜保咔迳阆褡爸每寂纳阃枷癫⑼ü魅送庹挚�14上的无线视频发送模块15经无线网络传输至地面的无线视频接收�？�35。无线视频接收�？�35将接收到的图像通过图像采集卡发送至图像处理主机上显示，并且后台的图像处理程序主要通过图像预处理、图像分割和裂缝识别等步骤完成桥梁病害的检测和识别。图5示出了桥梁检测机器人吸附在桥梁背面19检测病害的工作状态。图6示出了桥梁检测机器人吸附在桥梁高墩31检查桥梁支座32的工作状态。通过�？刈爸�33发送泵启动指令将本机器人吸附在墩台，然后发送运动指令使机器人移动到墩台最高处，此时铝质支杆11上的高清摄像头13可以拍摄到桥梁支座32进行仔细检查。本发明中的桥梁检测机器人三大功能�？橹漶詈闲缘停喽远懒ⅲ腋鞑考�(如单片机主控板6、气压传感器7、无线指令传输�？�8、舵机驱动器5-1、5-2、5-3和5_4、泵驱动电机24等)间的接口简单，可以单独设计制造，缩短了生产周期。本发明的外罩壳14是使用快速成型技术形成的轻质整体结构。外罩壳14、叶轮22和四个舵机驱动器5-1、5-2、5-3、5-4的外壳采用的都是低密度的ABS工程塑料制作，使得机器人自重�。涸啬芰υ銮�。本发明中的桥梁检测机器人采用聚合物锂电池9供电，由于锂电池绿色环保、能 量密度高、重量轻、使用寿命长、自放电率低、具备高功率承受力，因此适合于机器人的大电流供应。在某些特定场合允许的情况下，本桥梁检测机器人还可以采用有线供电的方式，从而有效增加检测工作时间。
权利要求
1.一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�？�、运动控制�？�、病害检测�？楹颓嶂释庹挚�(14)组成，所述吸附控制�？榘芊馇弧⒏貉狗⑸爸�、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�？�(34)和�？刈爸�(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�？�(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�？刈爸�(33 )通过按键发送泵启动指令经无线指令传输�？�(34 )传输至无线指令传输�？�(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�。刂莆搅Φ亩胶猓� 所述运动控制�？榘ㄋ母鲆贫�(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�？�(8)、无线指令传输�？�(34)和�？刈爸� (33)，运动控制�？楹臀娇刂颇？楣灿玫テ骺匕�(6)、无线指令传输�？�(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�？�(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�？榘ㄉ阆竦ピ偷孛嫱枷翊淼ピ鼻帕杭觳饣魅艘贫良觳饴肪渡鲜保阆竦ピ寂纳阃枷癫⑼ü尴咄绱渲恋孛嫱枷翊淼ピ瓿汕帕翰『Φ募觳夂褪侗穑� 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�？�(8)、四个舵机驱动器(5-1、5-2、5-3、5-4)放入外罩壳(14)内。
2.根据权利要求I所述的基于负压吸附的桥梁检测机器人，其特征在于每个移动轮(4-1、4-2、4-3、4-4)的轴心插入一个键，螺钉(28)穿过每个移动轮(4-1、4_2、4-3、4_4)的轴心与对应的舵机驱动器(5-1、5-2、5-3、5-4)的驱动轴固定，限制了驱动轴轴向窜动。
3.根据权利要求I所述的基于负压吸附的桥梁检测机器人，其特征在于密封腔由四个软质密封裙(I )、四个薄铝片(2)和四个安装夹(18)构成，各密封裙(I)胶粘在对应的薄铝片(2)上，各薄铝片(2)通过相应的安装夹(18)固定在支撑底板(3)底部的四周形成矩形密封腔。
4.根据权利要求3所述的基于负压吸附的桥梁检测机器人，其特征在于密封裙(I)的作用是把密封吸附腔与外部大气环境隔开来，密封裙(I)整体呈无缝结构，由耐磨尼龙布加工而成，该密封裙(I)内部均匀填充软弹性材料，密封裙(I)的密封高度高出移动轮2-3mm。
5.根据权利要求I所述的基于负压吸附的桥梁检测机器人，其特征在于所述负压发生装置包括离心泵体(10)，在离心泵体(10)内设置叶轮(22)、泵驱动电机(24)和电机传动顶丝(25)，泵驱动电机支座(21)通过螺钉(23)固定在支撑底板(3)中间位置，离心泵体(10)固连在泵驱动电机座(21)上，支撑底板(3 )中间设置通孔，泵驱动电机支座(21)与支撑底板(3)的通孔之间铺有气体过滤网(20)，气压传感器(7)的感压软管透过气体过滤网(20)的孔伸入密封腔内，叶轮(22)安装在泵驱动电机座(21)上，叶轮(22)上设置特征孔(26)和螺纹孔(27)，特征孔(26)和螺纹孔(27)的轴线相互垂直，泵驱动电机(24)的输出轴插入到特征孔(26)内，并通过安装在螺纹孔(27)内的电机传动顶丝(25)固定紧，泵驱动电机(24)的输出扭矩通过电机传动顶丝(25)传递给叶轮(22)从而带动叶片同轴旋转，排出密封腔内的气体； 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)，一方面，当遇到凹凸不平的桥面检测环境时，可能会引起密封腔部分泄漏进入气体使得吸附力变小，单片机主控板(6)每次判断检测到的压力值大小，当小于40N时，单片机主控板(6)会发送PWM信号给泵驱动电机(24)，增大电机转速从而使离心泵体(10)的排气速率远大于密封腔内漏气速率，因此能产生更大的压力；另一方面，有时桥面检测环境光滑平整时，密封效果较好能产生很大的吸附力，当单片机主控板(6)检测到的压力值大于60N时，会发送PWM信号给泵驱动电机(24)，适当降低电机转速不至于使机器人吸附力过大而无法移动；无线指令传输�？�(8)将接收的泵启动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。
6.根据权利要求I所述的基于负压吸附的桥梁检测机器人，其特征在于轻质外罩壳(14)四周均匀设置小矩形排气孔(16)，外罩壳(14)的高度略高于安装在支撑底板(3)中心位置的离心泵体(10 )高度，外罩壳(14)顶部的中心位置设置突起的椭球圆柱(17 )，该椭球圆柱(17)周围设置排气孔。
7.根据权利要求I所述的基于负压吸附的桥梁检测机器人，其特征在于病害检测�？榈纳阆竦ピǜ咔迳阆裢�(13)和无线视频存储发送�？�(15)，铝质支杆(11)通过螺丝(30)固定在支撑底板(3)前沿的中间安装孔上，高清摄像头(13)固定安装在铝质支杆(11)上沿，并与杆呈45度角，使得拍摄的图像位于机器人的正前方，该铝质支杆(11)上还装有照明源(12)，使得检测环境的光线不至于昏暗而影响图像质量从而影响检测结果；无线视频存储发送�？�(15)安装固定在外罩壳(14)上，存储高清摄像头拍摄出的视频和图像，并通过无线传输至地面，供检测人员观察和图像处理系统处理，并且存储的现场视频和图像可留作历史数据和专家分析的原始依据资料； 病害检测�？榈牡孛嫱枷翊淼ピㄍ枷翊碇骰�、图像采集卡和无线视频接收�？�(35)，无线视频接收�？�(35)和图像采集卡的一端相连，图像采集卡的另一端和图像处理主机相连。
全文摘要
本发明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�？椤⒉『觳饽？楹颓嶂释庹挚亲槌桑鑫娇刂颇？榘芊馇�、负压发生装置、气压传感器、单片机主控板、无线指令传输�？�、无线指令传输�？楹鸵？刈爸茫辉硕刂颇？榘ㄋ母鲆贫�、四个舵机驱动器、单片机主控板、无线指令传输�？椤⑽尴咧噶畲淠？楹鸵？刈爸茫徊『觳饽？榘ㄉ阆竦ピ偷孛嫱枷翊淼ピ磺嶂释庹挚峭ü叽┕С诺装迩昂笱厣系陌沧翱坠潭ㄗ。貉狗⑸爸�、气压传感器、单片机主控板、无线指令传输�？�、四个舵机驱动器放入外罩壳内。本发明抗风能力强，提高了工作效率，缩短了检测周期，还使安全风险大为下降。
文档编号G01C11/00GK102966038SQ20121048150
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者刘永, 唐振民, 戴启凡, 徐中宁 申请人:南京理工大学
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