基于蛇形机器人桥梁缆索无损检测系统的研究.pdf

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1、82传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第3O卷第4期基于蛇形机器人桥梁缆索无损检测系统的研究蒋湘军，魏武(华南理工大学自动化科学与工程学院，广东广州510640)摘要：基于桥梁缆索无损检测的特殊性，且针对目前桥梁缆索检测智能化的需要，介绍了一种新型的检测系统，即基于桥梁缆索检测的蛇形机器人。此蛇形机器人具有较大的自由度，有非常好的环境适应能力。在分析蛇形机器人的本体结构特点和运动机理的基础上，并根据桥梁缆索的特性，研究了基于蛇形的器

2、人桥梁缆索的无损检测系统。通过实验证明：此无损检测系统能较好地对桥梁缆索进行检测，体现出了其灵活性和高效率的优势和很好的应用前景。关键词：桥梁缆索；蛇形机器人；步态运动；缆索无损检测中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)03-0082--03Studyonnon—destructiveinspectionsystemforbridgecablesbasedonsnake．1ikerobotJIANGXiang-jun，．WEIWu(SchoolofAutoma

3、tionScienceandEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China)Abstract：Basedonthespecializationofbridgenon—destructiveinspectionandaimedattheneedofinspectionintelligence，averynovelinspectionsystemwhichisbasedonsnake—likerobotisintro

4、duced．Thisrobothasanumberofdegreesof~eedomandcanadaptenvironmentwel1．Thebodystructureandthegaitlawofthesnake-likerobotisanalyzed，andtheinspectionsystemisstudiedonthebasisofspecializationofbridgecables．Theexperimentalresultsshowthenon—destructiveinspec

5、tionsystemcaninspectthebridgecableswel1．Thesystemdemonstratestheadvantagesofflexibility，higheficiencyandgoodprospects．Keywords：bridgecables；snake—likerobot；gait；non—destructiveinspectionofbridgecables0引言根据对现有桥梁缆索检测系统存在的缺陷，本文提出在现代桥梁中，由于悬索桥和斜拉桥优美的外观和良了采

6、用新型机器人——蛇形机器人进行桥梁缆索检测的方好的抗震性而获得广泛的应用，并且在许多大型建筑上也案。对于蛇形机器人的研究，日本早在1976年由东京工业采用了缆索结构。然而，由于长期暴露在自然环境中，缆索大学的HiroseS教授对蛇形机器人进行过系统的研究，不可避免的会由于风吹、日晒、雨淋和环境污染的侵蚀，而并研制出ACM—I蛇形机器人，目前，国内外都在积极的研且，随着交通负荷的增长和桥龄的增长，对缆索进行健康检究蛇形机器人]。本文介绍蛇形机器人的本体结构，分测与维护就显得尤为重要。目前，国内外对桥

7、梁缆索的检析蛇形机器人的步态运动规律，研究在蛇形机器人本体上测主要有2种方法]：一种是对小型斜拉桥采用液压或电的缆索检测系统。在蛇形机器人本体上搭载缆索检测系动升降平台进行检测；另一种方法是利用预先装在塔统，在这之前国内外并未出现相关文献。顶的定点，用钢丝拖动吊篮搭载工作人员进行检测。前一1蛇形机器人本体结构种方法工作范围有限，后一种方法是现在许多悬索桥和斜本文涉及的蛇形机器人所利用的是一种正交关节的三拉桥采用的普遍形式，但由于人工操作，不仅效率低下，而维结构。在整个蛇形机器人的结构上，为了减少机

8、器人与且高空作业对维护人员具有较大的危险性。而且，这2种地面的阻力，在设计的过程中，利用了平整平面，并设计为方法都受天气的影响。一四方体，在各个平面上的特性也都完全相同，如图l所示。收稿日期：2010-08-19基金项目：中央高校基本科研业务费资助项目(2009ZM192)；湖南省张花高速公路支持项目第4期蒋湘军，等：基于蛇形机器人桥梁缆索无损检测系统的研究83此设计的结构具有模块化性质，可以根据不同的需要，增加其中，：rJrds+。，A为振幅，r和为Frenet—serretJ0