本發(fā)明屬于建筑安全檢測領(lǐng)域，具體涉及一種用于建筑外立面大范圍高效檢測的爬壁機器人。

背景技術(shù)：

1、隨著城市化發(fā)展、建筑物的增多，建筑物安全隱患與安全事故成為備受關(guān)注的問題，最常見的是墻體裂縫和墻面脫空帶來的安全隱患和事故。傳統(tǒng)人工檢測方式存在安全隱患，且效率較低、時間成本高，使用外立面檢測爬壁機器人可以避免這些問題，使檢測更加高效智能，并且能夠為建筑物維護提供支持。

2、目前，多用爬壁機器人來檢測垂直立面的缺陷損傷。一方面，現(xiàn)有爬壁機器人均采用負壓原理使爬壁機器人吸附在垂直立面上，不同的立面材質(zhì)、光滑度等因素會使爬壁機器人爬行時不夠穩(wěn)定，從而導致爬壁機器人在作業(yè)過程中產(chǎn)生晃動甚至掉落的問題。另一方面，現(xiàn)有爬壁機器人的單次檢測范圍較小，受搭載的傳感器本身的檢測范圍所限制。

3、具體地，現(xiàn)有的爬壁機器人多采用吸附方式來實現(xiàn)墻面爬行，例如負壓吸附、磁吸附和仿生吸附等。工程領(lǐng)域上的外立面爬行需要具有一定的魯棒性和安全性，而吸附式爬壁機器人無法保證。首先，吸附式爬壁機器人受墻面本身影響較大，其吸附面需要光滑平整且不能有障礙物，當遇到不平整的位置時機器人容易卡住導致無法正常上下，甚至有掉落的可能性，在實際應(yīng)用中，需要對墻面進行清理和打磨以保證其吸附效果，提升了操作難度和成本；其次，吸附式爬壁機器人的耗電量較大，一旦電池電量消耗完畢，爬壁機器人可能直接掉落；最后，為了保證工程上的安全性，目前大部分實現(xiàn)方案中的機器人會采用安全繩和系留供電的方式，但是這種方式會增加爬壁機器人的重量，從而需要更多的吸附力，極有可能因電線和安全繩增加的重量導致爬壁機器人的吸附力不足以支撐的問題，因此高層無法安全使用。綜上，采用吸附式爬壁機器人無法保證工程中的魯棒性和安全性。

4、目前，能達成大范圍檢測目的的多采用的是無人機，而無人機由于無法抵近建筑，導致其檢測精度較低，難以觀察到細小裂縫。因此可抵近檢測的爬壁機器人成為建筑外立面損傷檢測的趨勢。而現(xiàn)有爬壁機器人只是將檢測用的傳感器簡單固定在機器人前方或上方，其檢測范圍更多由傳感器本身決定。

5、綜上，如何通過擴大爬壁機器人的單次檢測范圍，以進一步提升檢測效率是值得研究的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種用于建筑外立面大范圍高效檢測的爬壁機器人，該爬壁機器人能夠在多種墻面的豎直外立面穩(wěn)定上下爬升，并具有較大的檢測范圍，能夠進行建筑外立面裂縫損傷的大范圍檢測。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種用于建筑外立面大范圍高效檢測的爬壁機器人，包括機身以及安裝于所述機身的爬升模塊、螺旋槳推進模塊和檢測模塊；所述爬升模塊適于使得所述爬壁機器人沿繩索爬升或下降；所述螺旋槳推進模塊適于推進所述爬壁機器人貼緊所述建筑外立面；所述檢測模塊采用旋轉(zhuǎn)云臺搭載相機，并且通過所述旋轉(zhuǎn)云臺大范圍轉(zhuǎn)動而帶動所述相機在所述爬壁機器人爬升或下降的過程中對所述建筑外立面進行大范圍損傷檢測。

4、可選地，所述爬升模塊包括設(shè)置于所述機身內(nèi)的固定架以及安裝于所述固定架的電機、齒輪、安全繩和兩個滑輪；所述電機和所述齒輪之間驅(qū)動連接；所述安全繩依次繞過所述兩個滑輪中的一個滑輪、所述齒輪以及所述兩個滑輪中的另一個滑輪，并且所述安全繩的一端固定于建筑物的頂部、另一端捆綁重物；當所述電機驅(qū)動所述齒輪轉(zhuǎn)動時，帶動所述兩個滑輪轉(zhuǎn)動，從而使所述爬壁機器人沿所述安全繩爬升或下降。

5、可選地，所述電機為減速電機，并且采用動力電磁供電。

6、可選地，所述螺旋槳推進模塊包括螺旋槳固定桿和兩個螺旋槳；所述螺旋槳固定桿安裝于所述機身的頂部，所述兩個螺旋槳分別安裝于所述螺旋槳固定桿的左右兩端；所述兩個螺旋槳旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生推進力而使所述爬壁機器人貼緊所述建筑外立面。

7、可選地，所述檢測模塊安裝于所述機身的頂部并且包括所述旋轉(zhuǎn)云臺以及安裝于所述旋轉(zhuǎn)云臺的檢測桿和安裝于所述檢測桿的所述相機；所述旋轉(zhuǎn)云臺適于大范圍轉(zhuǎn)動以通過所述檢測桿帶動所述相機同步轉(zhuǎn)動而進行大范圍損傷檢測。

8、可選地，所述旋轉(zhuǎn)云臺包括云臺轉(zhuǎn)盤、平面軸承、舵盤和舵機；所述舵機安裝于所述機身的頂部，并且所述舵機的頂部設(shè)置有齒輪；所述舵盤安裝于所述舵機頂部的所述齒輪上，并且所述舵盤上方安裝有內(nèi)徑大于所述平面軸承內(nèi)徑的圓盤；所述平面軸承安裝于所述圓盤上；所述云臺轉(zhuǎn)盤安裝于所述平面軸承上；所述檢測桿安裝于所述云臺轉(zhuǎn)盤；所述舵機適于大范圍轉(zhuǎn)動，以依次帶動所述舵盤、所述平面軸承、所述云臺轉(zhuǎn)盤和所述檢測桿大范圍轉(zhuǎn)動。

9、可選地，所述舵機采用270度的最大旋轉(zhuǎn)角度。

10、可選地，所述相機包括適于進行裂縫檢測的雙目立體視覺相機；所述雙目立體視覺相機旋轉(zhuǎn)90度安裝，以將水平視場角變?yōu)榇怪币晥鼋?，從而在其跟隨所述旋轉(zhuǎn)云臺旋轉(zhuǎn)時能夠覆蓋更廣闊的檢測區(qū)域。

11、可選地，所述相機包括紅外熱成像相機；所述紅外熱成像相機適于進行滲水檢測。

12、可選地，所述的爬壁機器人還包括安裝于所述機身的敲擊模塊；所述敲擊模塊安裝于所述機身的底部用于檢測空鼓；所述敲擊模塊包括敲擊錘和功放；所述敲擊錘每敲擊一次，所述功放播放一次敲擊聲。

13、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案至少具有以下有益效果：

14、例如，該爬壁機器人能夠在多種墻面包括不平整墻面的豎直外立面穩(wěn)定上下爬升，并具有較大的檢測范圍，能夠進行建筑外立面裂縫損傷的大范圍檢測。

15、又例如，由于現(xiàn)有技術(shù)中吸附式爬行的穩(wěn)定性和安全性不足，考慮到高層作業(yè)中常需要使用安全繩來保證安全，本發(fā)明設(shè)計了一種沿繩索上下爬升的爬升模塊。不僅，可以實現(xiàn)爬壁機器人的立面爬升功能，還能通過爬升模塊的斷電鎖死功能在極端情況下例如空中斷電時自鎖，從而保證作業(yè)的安全性，防止因電量耗盡等原因?qū)е屡辣跈C器人直接掉落。

16、又例如，該爬壁機器人同時采用了螺旋槳推進貼附的設(shè)計，使得爬壁機器人在爬升和檢測過程中能夠始終穩(wěn)定地貼附在外墻表面。

17、又例如，為了提升爬壁機器人的檢測范圍，本發(fā)明在機身上設(shè)計了270度旋轉(zhuǎn)云臺并搭載了端頭設(shè)置有雙目立體視覺相機的檢測桿，使得爬壁機器人在爬升過程的同時能夠控制旋轉(zhuǎn)云臺進行掃描，從而大幅度擴大檢測范圍。

18、又例如，為了使得旋轉(zhuǎn)云臺在轉(zhuǎn)動過程中克服風吹、震動等因素帶來的不穩(wěn)定影響，設(shè)計了與檢測桿尺寸一致的方管插槽，并將方管插槽分為了前后兩個部分，使得重量能夠減輕，另外方管插槽開了兩個固定孔，使得檢測桿能夠穩(wěn)定的固定在云臺上。

技術(shù)特征：

1.一種用于建筑外立面大范圍高效檢測的爬壁機器人，其特征在于，包括機身以及安裝于所述機身的爬升模塊（200）、螺旋槳推進模塊和檢測模塊（400）；所述爬升模塊（200）適于使得所述爬壁機器人沿繩索爬升或下降；所述螺旋槳推進模塊適于推進所述爬壁機器人貼緊所述建筑外立面；所述檢測模塊（400）采用旋轉(zhuǎn)云臺搭載相機，并且通過所述旋轉(zhuǎn)云臺大范圍轉(zhuǎn)動而帶動所述相機在所述爬壁機器人爬升或下降的過程中對所述建筑外立面進行大范圍損傷檢測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬壁機器人，其特征在于：所述爬升模塊（200）包括設(shè)置于所述機身內(nèi)的固定架以及安裝于所述固定架的電機（201）、齒輪（202）、安全繩（209）和兩個滑輪（203）；所述電機（201）和所述齒輪（202）之間驅(qū)動連接；所述安全繩（209）依次繞過所述兩個滑輪（203）中的一個滑輪（203）、所述齒輪（202）以及所述兩個滑輪（203）中的另一個滑輪（203），并且所述安全繩（209）的一端固定于建筑物的頂部、另一端捆綁重物；當所述電機（201）驅(qū)動所述齒輪（202）轉(zhuǎn)動時，帶動所述兩個滑輪（203）轉(zhuǎn)動，從而使所述爬壁機器人沿所述安全繩（209）爬升或下降。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爬壁機器人，其特征在于：所述電機（201）為減速電機，并且采用動力電磁供電。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬壁機器人，其特征在于：所述螺旋槳推進模塊包括螺旋槳固定桿（302）和兩個螺旋槳（301）；所述螺旋槳固定桿（302）安裝于所述機身的頂部，所述兩個螺旋槳（301）分別安裝于所述螺旋槳固定桿（302）的左右兩端；所述兩個螺旋槳（301）旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生推進力而使所述爬壁機器人貼緊所述建筑外立面。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬壁機器人，其特征在于：所述檢測模塊（400）安裝于所述機身的頂部并且包括所述旋轉(zhuǎn)云臺以及安裝于所述旋轉(zhuǎn)云臺的檢測桿（405）和安裝于所述檢測桿（405）的所述相機；所述旋轉(zhuǎn)云臺適于大范圍轉(zhuǎn)動以通過所述檢測桿（405）帶動所述相機同步轉(zhuǎn)動而進行大范圍損傷檢測。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的爬壁機器人，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)云臺包括云臺轉(zhuǎn)盤（401）、平面軸承（402）、舵盤（403）和舵機（404）；所述舵機（404）安裝于所述機身的頂部，并且所述舵機（404）的頂部設(shè)置有齒輪；所述舵盤（403）安裝于所述舵機（404）頂部的所述齒輪上，并且所述舵盤（403）上方安裝有內(nèi)徑大于所述平面軸承（402）內(nèi)徑的圓盤；所述平面軸承（402）安裝于所述圓盤上；所述云臺轉(zhuǎn)盤（401）安裝于所述平面軸承（402）上；所述檢測桿（405）安裝于所述云臺轉(zhuǎn)盤（401）；所述舵機（404）適于大范圍轉(zhuǎn)動，以依次帶動所述舵盤（403）、所述平面軸承（402）、所述云臺轉(zhuǎn)盤（401）和所述檢測桿（405）大范圍轉(zhuǎn)動。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的爬壁機器人，其特征在于：所述舵機（404）采用270度的最大旋轉(zhuǎn)角度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬壁機器人，其特征在于：所述相機包括適于進行裂縫檢測的雙目立體視覺相機（406）；所述雙目立體視覺相機（406）旋轉(zhuǎn)90度安裝，以將水平視場角變?yōu)榇怪币晥鼋牵瑥亩谄涓S所述旋轉(zhuǎn)云臺旋轉(zhuǎn)時能夠覆蓋更廣闊的檢測區(qū)域。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬壁機器人，其特征在于：所述相機包括紅外熱成像相機（409）；所述紅外熱成像相機（409）適于進行滲水檢測。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬壁機器人，其特征在于：還包括安裝于所述機身的敲擊模塊（500）；所述敲擊模塊（500）安裝于所述機身的底部用于檢測空鼓；所述敲擊模塊（500）包括敲擊錘（501）和功放（502）；所述敲擊錘（501）每敲擊一次，所述功放（502）播放一次敲擊聲。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于建筑外立面大范圍高效檢測的爬壁機器人。該爬壁機器人包括機身以及安裝于機身的爬升模塊、螺旋槳推進模塊和檢測模塊；爬升模塊適于使得爬壁機器人沿繩索爬升或下降；螺旋槳推進模塊適于推進爬壁機器人貼緊建筑外立面；檢測模塊采用旋轉(zhuǎn)云臺搭載相機，并且通過旋轉(zhuǎn)云臺大范圍轉(zhuǎn)動而帶動相機在爬壁機器人爬升或下降的過程中對建筑外立面進行大范圍損傷檢測。本發(fā)明提供的爬壁機器人適于在多種墻面的豎直外立面穩(wěn)定上下爬升，并具有較大的檢測范圍，能夠進行建筑外立面裂縫損傷的大范圍檢測。

技術(shù)研發(fā)人員：孔慶釗,熊冰
受保護的技術(shù)使用者：同濟大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10