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用于桥梁检测的冗余度机器人设计及避障能力分析

归档日期:05-29       文本归类:动态冗余      文章编辑:爱尚语录

  近十几年来,桥梁向着大跨度、宽桥面、公铁两用等方向发展,桥梁结构正变得宽、长、复杂,因为桥梁的结构特性,绝大多数的结构裂缝产生在桥梁底部,而在桥底进行人工检测和自动检测都很困难。目前桥梁检测工作的主要方式是用机械臂把人送到桥下或搭脚手架来进行,效率低,安全.性差。随着国内外某些大型工程机械公司推出桥梁检测车并投入使用,桥梁检测的效率和准确程度得到很大提高[1-21,但是由于这些桥梁检测设备均采用桁架或臂架结构、液压驱动,使得设备结构庞大且价格昂贵,限制了桥梁检测车的使用和普及。针对上述情况,提出了一种新型桥梁检测机器人,该机器人采用钢丝绳传递动力,驱动电机及卷扬机位于机座上,可以大大降低桥梁检测设备的体积和重量[31,机器人末端装设云台摄像机记录桥底状况,降低成本,提高桥梁检测的效率、准确率和安全性 。指在对桥梁检测机器人的机构设计方案、可操作度及壁障能力进行分析。

  桥梁检测机器人主要由行走车辆、主臂、垂直臂、大臂、小臂和安装于末端的云台摄像机构成,如图1所示。回转关节1、摆动关节2、5、7用于检测机器人的打开和收拢,当检测机器人处于工作起始位置后,这些关节锁定,不再变化。回转关节1用于控制主臂在水平面内的回转。非工作状态下,主臂轴线与车体平行,方便检测车行走;工作时,回转关节1旋转90。,使主臂轴线(a)所示状态。回转关节4用于控制工作臂在桥下的位置,当检测工作结束时,回转关节4旋转,使工作臂与桥面方向平行,便于工作臂收拢,如图1(b)所示位置。在检测过程中,摄像机在桥底的位置由回转关节4、摆动关节9转动及垂直臂6、大臂8、小臂l0的伸缩实现,摄像机的姿态则由云台的运动实现目。

  通过以上分析,给出桥梁检测机器人的机构简图,如图2所示。其中用虚线个自由度只在打开、收拢时起作用,用实线个自由度用于机器人末端的定位,因此该机器人机构是具有两个冗余自由度的RPPRP位置控制机构,如图3所示。

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