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

背景技術：

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

混凝土索塔在服役過程中，因復雜溫濕度場、設計缺陷以及外荷載作用等多因素耦合影響而出現(xiàn)裂縫或保護層剝離等病害的現(xiàn)象普遍存在，現(xiàn)有技術對索塔病害進行檢測時，主要通過人工觀察的方式進行（主要借助搭設支架、望遠鏡等手段），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，導致索塔上的一些重要部位難以進行檢測，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，開發(fā)智能化橋梁索塔安全檢測裝置，市場前景廣闊。

技術實現(xiàn)要素：

針對背景技術中的問題，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器人，其創(chuàng)新在于：所述雙足機器人由大足總成、小足總成、舵機、X軸導軌模組、Y軸導軌模組和負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置有通孔；所述大足吸盤設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，小足支架上端面與大足支架上端面平行；

所述X軸導軌模組設置在大足支架的上端面上，X軸導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軸導軌模組的滑塊與Y軸導軌模組的殼體連接，X軸導軌模組能傳動Y軸導軌模組沿X方向運動；

所述Y軸導軌模組位于大足支架上的通孔內，Y軸導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軸導軌模組的滑塊通過連接架與舵機的殼體連接，舵機的傳動軸與小足支架上端面連接，Y軸導軌模組能傳動舵機沿Y方向運動，舵機能傳動小足支架在平行于小足支架上端面的平面上轉動；小足支架和大足支架相對轉動時，大足吸盤和小足吸盤互不干涉；

所述負壓傳輸控制裝置設置在大足支架的上端面上，大足吸盤和小足吸盤上都設置有出氣口，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立的管線與負壓傳輸控制裝置連接，負壓傳輸控制裝置通過外接管線與外部的負壓提供裝置連接，負壓傳輸控制裝置能將負壓提供裝置輸出的負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：在索塔表面設置好雙足機器人后，當雙足機器人駐停時，負壓傳輸控制裝置將負壓提供裝置輸出的負壓傳輸?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壓的作用下緊緊地吸附在索塔表面，從而使雙足機器人穩(wěn)定地攀附在索塔上；

當雙足機器人需要移動時，以先移動大足總成為例，先控制負壓傳輸控制裝置停止向大足吸盤提供負壓（失去負壓后，大足吸盤很容易就能脫離索塔表面）、僅向小足吸盤提供負壓，然后驅動Y軸導軌模組的滑塊向靠近索塔表面的方向運動，此時，由于小足總成是抵緊在索塔表面上的，Y軸導軌模組的滑塊不會發(fā)生位移，于是Y軸導軌模組的導軌部分只能被動地向遠離索塔表面的方向運動，從而使大足總成被頂起，當大足吸盤與索塔表面完全分離后，控制Y軸導軌模組駐停，然后再控制X軸導軌模組的滑塊向前進方向的反方向運動（前進方向與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軸導軌模組的滑塊不會發(fā)生位移，于是X軸導軌模組的導軌部分只能被動地向前進方向運動，從而使大足總成也隨之移動，移動一定距離后，控制X軸導軌模組駐停，然后控制Y軸導軌模組的滑塊向遠離索塔表面的方向運動，從而使Y軸導軌模組的導軌部分向靠近索塔表面的方向運動，大足總成也隨之運動，當大足總成運動至大足吸盤與索塔表面接觸后，控制Y軸導軌模組駐停，此時，先向大足吸盤輸出負壓，待大足吸盤攀附穩(wěn)當后，再停止向小足吸盤輸出負壓，然后驅動Y軸導軌模組的滑塊向遠離索塔表面的方向運動，此時，由于大足總成是抵緊在索塔表面上的，Y軸導軌模組的導軌部分不會發(fā)生位移，小足總成就在滑塊的帶動下被向上提起，當小足吸盤與索塔表面完全分離后，控制Y軸導軌模組駐停，然后控制X軸導軌模組的滑塊向前進方向運動，小足總成也隨之運動，當運動到位后，控制X軸導軌模組駐停，然后再驅動Y軸導軌模組的滑塊向靠近索塔表面的方向運動，小足總成也隨之運動，當小足吸盤與索塔表面接觸后，通過向小足吸盤輸出負壓，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方向運動了一個步程，若要使雙足機器人繼續(xù)向前移動，重復前述操作即可；在理解了前述操作過程后，本領域技術人員應該明白，雙足機器人運動時，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器人在X方向上前進或后退，其差異僅是大足總成和小足總成的控制順序和運動方向存在差異，故在此不再贅述；

當雙足機器人需要轉向時，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向動作，以大足總成先轉向為例，當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，先通過舵機傳動大足總成轉動一定角度，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，先通過舵機傳動小足總成轉動相同（即與大足總成轉動的角度相同）的角度，然后再控制小足總成重新攀附在索塔表面，這就完成了雙足機器人的轉向；通過結構方案不難看出，轉向操作實質上僅需調整X軸導軌模組的方向即可（也即調整X方向的朝向），也即是說，其實并不用調整小足總成的方向，前面的轉向操作過程中，之所以也對小足總成的方向進行了調整，主要是考慮到控制的復雜度：為了使雙足機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，若在轉向操作中不控制小足總成轉向，那么在后續(xù)運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)運動過程中在原來的步長條件下二者是否會出現(xiàn)干涉，進而有可能需要對步長進行調整，這就會使得控制模式進一步復雜化，而且還可能需要縮短步長、導致機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行轉向調節(jié)；此外，轉向動作既可以單獨進行，也可以將轉向動作與前述的直線運動過程相結合，在明晰了本發(fā)明方案后，本領域技術人員可根據(jù)實際需要，合理設計。

在本發(fā)明中，機器人上的吸附裝置空間分布較為離散，大大提高了機器人對裂紋、溝槽的跨越能力，可有效避免機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，從而有效提升機器人對于索塔不平整表面的適應能力）；此外，本發(fā)明中的吸盤、舵機、X軸導軌模組、Y軸導軌模組和負壓傳輸控制裝置均是現(xiàn)有技術中的常見裝置或設備，從提高效果的目的出發(fā)，可將現(xiàn)有技術中技術效果較好的相應結構應用到本發(fā)明中，以進一步增強本發(fā)明機器人的攀附能力，由于這些裝置的技術細節(jié)與本發(fā)明的技術創(chuàng)新點的關聯(lián)性不大，故本文不再贅述，在具體實施時，技術人員可在現(xiàn)有技術中擇優(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，第二三角形的三個頂角與小足支架的三個頂角位置對應。

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雜度，并且可以使技術人員直觀地觀察到機器人的當前走行方向。

優(yōu)選地，所述大足支架和小足支架的端面上均設置有減重孔。減重孔可以有效降低機器人的自重，有利于機器人行走；從安全性的角度出發(fā)，還可在外接管線和負壓管線上系掛保險纜，即使機器人出現(xiàn)脫落情況，保險纜可阻止機器人進一步下落，提高操作的安全性。

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

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

本發(fā)明的有益技術效果是：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確性。

附圖說明

圖1、本發(fā)明的結構示意圖一；

圖2、本發(fā)明的結構示意圖二；

圖3、大足總成頂面視圖；

圖4、機器人底面視圖；

圖5、小足總成結構示意圖；

圖中各個標記所對應的名稱分別為：舵機1、X軸導軌模組2、Y軸導軌模組3、大足支架4、大足吸盤5、小足支架6、小足吸盤7、負壓傳輸控制裝置8、用于傳輸負壓的外接管線9、用于將負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器人，其創(chuàng)新在于：所述雙足機器人由大足總成、小足總成、舵機1、X軸導軌模組2、Y軸導軌模組3和負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的端面中部設置有通孔；所述大足吸盤5設置在大足支架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，小足支架6上端面與大足支架4上端面平行；

所述X軸導軌模組2設置在大足支架4的上端面上，X軸導軌模組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軸導軌模組2的滑塊與Y軸導軌模組3的殼體連接，X軸導軌模組2能傳動Y軸導軌模組3沿X方向運動；

所述Y軸導軌模組3位于大足支架4上的通孔內，Y軸導軌模組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軸導軌模組3的滑塊通過連接架與舵機1的殼體連接，舵機1的傳動軸與小足支架6上端面連接，Y軸導軌模組3能傳動舵機1沿Y方向運動，舵機1能傳動小足支架6在平行于小足支架6上端面的平面上轉動；小足支架6和大足支架4相對轉動時，大足吸盤5和小足吸盤7互不干涉；

所述負壓傳輸控制裝置設置在大足支架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立的管線與負壓傳輸控制裝置連接，負壓傳輸控制裝置通過外接管線與外部的負壓提供裝置連接，負壓傳輸控制裝置能將負壓提供裝置輸出的負壓選擇性地輸出到大足吸盤5和小足吸盤7上。

進一步地，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，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。

進一步地，所述第一三角形和第二三角形均為等邊三角形。

進一步地，所述X方向與第一三角形的其中一條邊平行。

進一步地，所述大足支架4和小足支架6的端面上均設置有減重孔。

進一步地，所述大足支架4的上端面上設置有延伸架，延伸架的外端延伸至大足支架4的周向外側，延伸架的外端設置有視頻采集裝置。