高娟

摘 要：本文主要研究一種用于山比較近且所建橋梁常年受到偶然作用的幾率極大，可以預(yù)防災(zāi)害的橋梁裂縫智能檢測機(jī)器人。從橋梁裂縫智能檢測機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、研究特色、研究價值上分別做了研究分析。

關(guān)鍵詞：智能檢測；結(jié)構(gòu)；研究特色

為了能夠快速準(zhǔn)確檢測道路橋梁建筑物的安全性，隨著道路橋梁檢測技術(shù)日漸成熟，未來逐步從原來人工用肉眼觀察道路橋梁產(chǎn)生的裂縫由專門的智能機(jī)器人代替。目前，我國在道路橋梁方向研發(fā)的智能檢測裂縫技術(shù)也相繼取得了一定的成果，智能化從自動的視頻圖像檢測到橋梁震動感應(yīng)芯片，都體現(xiàn)了一定的科技含量。例如研發(fā)的智能橋檢車，其形式各種各樣， 最早的時候是可自由伸縮的機(jī)械手臂式，后來又有了桁架式、軌道式等智能檢測車。除了智能檢測車外，還有各種爬壁機(jī)器人，利用其頂尖技術(shù)來實(shí)現(xiàn)攀爬墻壁，其功能應(yīng)用也越來越廣泛。根據(jù)它們的應(yīng)用特點(diǎn)有磁吸附式爬壁機(jī)器人 、仿生吸附爬壁機(jī)器人、 靜電吸附式爬壁機(jī)器人、正負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人等，而且大部分智能檢測機(jī)器人已經(jīng)投入生產(chǎn)作業(yè)中。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的大時代背景下，“互聯(lián)網(wǎng)+”智能化檢測機(jī)器人已成為趨勢。并突顯了一定的實(shí)用價值。

我國離山比較近的地方，所建橋梁受到偶然作用的幾率極大，山體滑坡、橋梁塌陷幾乎無時無刻會給人帶來危害災(zāi)難。發(fā)明一種利

用視覺技術(shù)觀察裂縫、破損及部分毀壞區(qū)段的智能機(jī)器人很有必要。本文主要研究履帶式吸盤爬臂機(jī)器人，依靠真空泵等動力裝置，將吸盤內(nèi)部氣體抽出并與外界大氣壓形成一定的壓力差，實(shí)現(xiàn)吸附在橋梁底部移動，以四輪驅(qū)動帶動履帶，履帶上安裝上滑動吸盤，滑動吸盤通過離心真空泵在吸盤密封腔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，最終使機(jī)器人附著于橋梁壁面。基本結(jié)構(gòu)見圖1：

主要結(jié)構(gòu)由行走轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、吸附機(jī)構(gòu)、吸盤及伸縮裝置、視覺裝置攝像頭和控制系統(tǒng)。行走轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用坦克履帶結(jié)構(gòu)如圖2，履帶內(nèi)部底部有3個滑輪，上部有1個滑輪驅(qū)動，吸附機(jī)構(gòu)主要由安裝在鏈條上的吸盤及真空裝置。該機(jī)器人的特點(diǎn)主要采用了雙履帶和多吸盤相配合的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，也可以解決越障。左右兩邊旋轉(zhuǎn)接頭處通過離心真空泵供給每一個吸盤，可用較輕質(zhì)材料將氣管分離，避免纏繞，供氣不足。視覺裝置攝像頭可以清晰的橋梁裂縫、破損情況反饋到無線遙感屏幕上，安置在智能機(jī)器人前側(cè)。既能吸附在橋梁底部觀測裂縫，又能在道路公路較高地方即人肉眼觀測不到的地方進(jìn)行觀測。在智能機(jī)器人中軸處左右兩側(cè)可以安放鋼絲刷或打磨刷，打磨裂縫四周不小于20mm的范圍，目的主要清除混凝土表面碳化部分和污染物等雜物，打磨深度約為1～3mm，最終實(shí)現(xiàn)清縫功能。

一、履帶吸盤爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)研究特色

從結(jié)構(gòu)原理的角度既融合了吸盤式真空吸附和履帶移動的優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)了視覺技術(shù)探測的特點(diǎn)，同時代替了人工初步完成了一小部分清縫的功能?？朔艘酝辣蹤C(jī)器人的一些缺點(diǎn)，以往的橋梁檢測機(jī)器人主要功能是達(dá)到人們難以觀察的部位之進(jìn)行拍照取樣，進(jìn)行裂縫觀測，再采取施工方案，除了可以代替人工觀測外，施工方面大部分還得需要人工完成，比較單一。綜合講，履帶吸盤機(jī)器人的結(jié)構(gòu)原理具有一下特色：

（1）采用履帶式，其與表面摩檫力較大，既可以靈活越障，不僅僅只是在橋梁底部，比較高的山區(qū)也具有較大的優(yōu)勢，四輪履帶式在行走過程中，不會與壁面直接接觸，減少了磨損，提高了智能機(jī)器人的壽命，再附加吸盤真空式，使其附著力更大，承重大，同時擴(kuò)大了智能機(jī)器人的工作范圍。

（2）吸盤進(jìn)氣系統(tǒng)可以穩(wěn)定可靠地完成進(jìn)氣抽氣的工作，解決了原來旋轉(zhuǎn)中的履帶間通氣管互相纏繞打結(jié)的問題。

（3）采用履帶輪和履帶相連接的方式大大實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)快速地移動，其主動輪帶動從動輪促使履帶靈活地避開彎曲處，使履帶受力最小，減少了對履帶的磨損，提高了使用壽命。

（4）采用履帶吸盤式，其在壁面的附著力、摩檫力增大的同時，把整體結(jié)構(gòu)可以做小，增加使用功能，可以在實(shí)現(xiàn)檢測的基礎(chǔ)上，附加其他功能，例如橋梁清縫等功能。

二、履帶吸盤爬臂機(jī)器人結(jié)構(gòu)的研究價值

（1）將履帶移動和真空吸盤結(jié)合，開發(fā)出一種全新的智能爬臂機(jī)器人，由原來的功能單一到實(shí)現(xiàn)小部分代替人工智能，再次基礎(chǔ)上使爬臂機(jī)器人有了進(jìn)一步的創(chuàng)新。

（2）以往磁吸附式爬壁機(jī)器人運(yùn)動靈活性不好，靠磁輪的吸附力吸附在導(dǎo)磁壁面上，吸附面積小，磁能利用率不高，負(fù)載能力較差，而履帶吸盤智能機(jī)器人克服了磁吸附式中的一些缺點(diǎn)，應(yīng)用范圍更廣。

（3）本文所研發(fā)的履帶吸盤爬臂機(jī)器人作用不僅可以用于橋梁裂縫，在其他工程當(dāng)中同樣也可以使用，例如隧道裂縫檢測、壁面清潔等，這些功能開發(fā)出后能夠產(chǎn)生很好的社會效益和帶來較高經(jīng)濟(jì)效益。

未來的橋梁檢智能測機(jī)器人應(yīng)該就是一步一步人工智能化，能夠自主無損地檢測并識別橋梁損傷，不僅僅是裂縫，大面積地毀壞、凹坑、塌陷等都能清楚地識別出來，包括超生探傷、紅外探傷技術(shù)都可以應(yīng)用其中進(jìn)行探測。對于一些小損傷，逐步實(shí)現(xiàn)能夠自動對橋梁進(jìn)行修補(bǔ)（填縫、補(bǔ)縫等）。高度人工智能化，就是可以將橋梁完全智能化，既能用智能機(jī)器人對橋梁檢測的時候，實(shí)現(xiàn)橋梁與智能機(jī)器人之間的信息互通，并形成橋梁運(yùn)營期一整套健康檢測數(shù)據(jù)鏈條，最終對整體橋梁使用階段有一個詳細(xì)完整的評估。這些都是我們值得進(jìn)一步研究和探索的。