一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统

1.本实用新型涉及一种桥梁工程检测系统，具体涉及一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统。


背景技术：

2.桥梁结构中梁底的病害是桥梁结构在运营过程中最主要、也是最关键的运营安全影响因素。在桥梁设计建造完成后，需要定期安排人工进行巡测，进而可及时发现结构上的损伤，并及时评估结构状态、做出相应的诊治修复和加固工作。在巡测过程中，梁底一直是最受关注的位置，也是病害较为集中的位置。
3.在城市高架中，桥梁下部结构一般位于道路中央或两侧，包括支撑墩柱和盖梁，在盖梁的上方通过桥梁上部结构形成空中的道路。由于高架桥在桥下也有通车要求，因而一般的城市高架的桥墩都会设计有数米甚至十数米的高度，以避免相互影响。然而该高度导致在巡测时，传统人工作业难以抵近观察，必须要借助桥梁检测车或者登高车靠近梁底位置后才可继续巡测，但无论采用哪种模式，均涉及对道路的封锁，进而会影响城市交通，尤其是对于交通流量较大的区域，极易产生严重拥堵的情况。
4.为此，借助小型无人机机械抵近桥梁的方式成为一种可能的解决方案，如中国专利cn201721144472.x、cn202021703883.x等所公开的无人机装置。但传统无人机及现有技术的无人机无法克服在梁底时存在的信号差问题，使得无人机飞行难以得到良好控制，导致螺旋桨容易碰撞到桥梁结构或者其他构造，进而导致无人机的损坏。因此，需要提供一种无人机系统，以避免无人机在使用过程中的磕碰而造成的损坏。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统，以解决现有技术中无人机在梁底处检测时容易打到螺旋桨而造成无人机损毁的问题，实现了无人机的安全保障以及梁底检测的正常开展。
6.本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
7.一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统，包括无人机机体、连接线缆和控制端组件，所述的无人机机体通过连接线缆与控制端组件电气连接；
8.所述的无人机机体中心安装有检测相机；
9.所述的无人机机体上通过翼臂连接有多个螺旋桨，所述的螺旋桨外部罩设有连接于翼臂上的防护罩，所述的防护罩顶部中心通过柔性支撑件连接有滚轮。
10.优选地，所述的无人机机体底部设置有多个支撑脚。
11.优选地，所述的检测相机安装于云台上，所述的云台安装于无人机机体的中心位置。
12.优选地，所述的滚轮等高设置。
13.优选地，所述的滚轮为万向轮。
14.优选地，所述的柔性支撑件为弹簧撑。
15.优选地，所述的连接线缆包括供电电缆和信号传输线。
16.优选地，所述的控制端组件包括电源和遥控手柄；
17.所述的电源与无人机机体通过连接线缆电气连接；
18.所述的遥控手柄与无人机机体通过连接线缆电气连接，或，所述的遥控手柄与无人机机体无线连接。
19.优选地，所述的电源为背包电池或户外移动电源，电源通过供电电缆为无人机机体供电。
20.优选地，所述的遥控手柄上设置有视频信号输出装置。遥控手柄通过信号传输线连接至无人机机体，以控制无人机机体的移动；视频信号输出装置通过信号传输线连接至检测相机，实时显示检测相机的成像画面。
21.本实用新型的工作原理为：
22.通过起飞无人机靠近梁底可对待检测位置进行视频检查，螺旋桨外部设置的防护罩可有效防止水平方向的磕碰，防护罩顶部设置的柔性支撑件及滚轮则可避免螺旋桨受来自顶部的磕碰。
23.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
24.本实用新型通过多组螺旋桨提供升力，将搭载云台相机的无人机提升到梁底进行检测，并通过一系列保护和供电措施，保障设备在梁底的安全性，实现城市高架桥梁梁底病害的不封锁交通检测。
25.螺旋桨外包有防护罩，防止螺旋桨触碰梁底构造损坏；螺旋桨上部设置弹簧撑和滚轮，使无人机在抵近梁底后可通过滚轮与主梁接触，可达到防止螺旋桨触碰主梁以及固定距离检测等功能。
26.通过有线连接的形式，保证无人机的持续供电以及无延迟信号传输，并且可将视频信号及时反馈至遥控手柄上供检测员实时观察，能够减小操控延迟并在发现问题时能够准确定位，无需因控制延迟而反复调整位置。
附图说明
27.图1为无人机系统的结构示意图；
28.图2为无人机机体的结构示意图；
29.图中：1-桥墩；2-桥梁主梁；3-检测员；4-电源；5-遥控手柄；6-连接线缆；7-无人机机体；701-支撑脚；702-防护罩；703-螺旋桨；704-柔性支撑件；705-滚轮；706-检测相机。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
31.实施例1
32.一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统，如图1和图2所示，包括无人机机体7、连接线缆6和控制端组件，所述的无人机机体7通过连接线缆6与控制端组件电气连接；
33.所述的无人机机体7中心安装有检测相机706；
34.所述的无人机机体7上通过翼臂连接有多个螺旋桨703，所述的螺旋桨703外部罩
设有连接于翼臂上的防护罩702，所述的防护罩702顶部中心通过柔性支撑件704连接有滚轮705。
35.更具体地，本实施例中：
36.本实施例中的无人机系统由检测员3携带使用，具体包括无人机机体7、连接线缆6和控制端组件。如图1所示，在检测员3行进至待检测的高架下时，起飞无人机机体7至桥墩1之间，贴近于桥梁主梁2；连接于无人机机体7与控制端组件之间的连接线缆6自动拉伸以满足无人机机体7的飞行距离。
37.该无人机机体7如图2所示，通过多个翼臂连接有螺旋桨703，可采用常用的如四旋翼、六旋翼、八旋翼等结构。在螺旋桨703的外侧罩设有防护罩702，防护罩702连接于翼臂上，防护罩702上下开孔以通过气流，通过防护罩702可减轻螺旋桨703水平方向碰撞时的受力，进而保护螺旋桨703的结构安全；更进一步，在防护罩702的顶部通过柔性支撑件704连接有滚轮705，在无人机机体7飞行高度较高时，滚轮705首先接触至桥梁主梁2的底面，产生的压力由柔性支撑件704吸收。此外，各螺旋桨703对应设置的滚轮705高度保持一致，使得无人机可借助桥梁主梁2底部的平面来实现固定距离的检测；滚轮705可便利无人机沿桥梁主梁2进行水平移动。优选地，滚轮705选用万向轮以辅助无人机在水平面内的移动；柔性支撑件704采用弹簧撑，可对不小心碰撞时产生的推力进行有效吸收，减小对无人机机体7的损伤。
38.该无人机机体7在底部连接有支撑脚701，并且在中心位置安装有检测相机706，该检测相机706通过云台安装于无人机机体7的中心位置，通过机械或电子云台提供振动阻尼可有效减少因自身振动或与桥墩1、桥梁主梁2碰撞而导致的抖动对影像拍摄质量的影响。
39.与无人机机体7相连的连接线缆6包括供电电缆以及信号传输线，可通过控制端组件为无人机机体7提供电力同时还能够进行有线数据交换。
40.控制端组件包括电源4和遥控手柄5；电源4可采用背包电池或户外移动电源，既能够提供足够的电量又可较为方便的携带，电源4通过供电电缆向无人机机体7持续供电；遥控手柄5可以采用电池供电，也可与电源4相连进行供电，遥控手柄5上还集成有视频信号输出装置，如显示屏，遥控手柄5可通过有线(信号传输线)或无线(蓝牙、网络)的方式与无人机机体7进行数据传输，除控制无人机机体7的飞行操作外，还能够将检测相机706的成像画面实时传输至视频信号输出装置供检测员3目视观察。遥控手柄5的控制首选有线传输，可避免信号衰减、信号延迟和信号丢失等情况，同时保障检测员3看到的画面为实时画面，能够在发现问题时快速定位；当连接线缆6长度不足以达到无人机机体7的飞行位置时，可拔除无人机机体7上的连接线缆6，通过无人机机体7自身内置的电池模块进行供电并通过通讯模块与遥控手柄5之间传输信号。无人机机体7内置的如电池模块、通讯模块以及无人机机体7本身可直接采用现有技术的机构和连接方式，该部分不属于本技术的改进点，不做额外描述。更进一步，为尽可能在检测过程中采取有线连接，避免信号传输问题，并且为避免连接线缆6之间的相互缠绕和多余的连接线缆6影响检测员3的正常移动，可以在控制端组件中对应设置用于控制连接线缆6自动伸缩的自动收线盘，同样可直接选用合适规格的市售产品，此时可采取将遥控手柄5的信号传输线连至电源4内部并于电源4内设置自动收线盘，进而避免遥控手柄5过大而造成难以使用的情形。
41.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用
新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统，其特征在于，包括无人机机体(7)、连接线缆(6)和控制端组件，所述的无人机机体(7)通过连接线缆(6)与控制端组件电气连接；所述的无人机机体(7)中心安装有检测相机(706)；所述的无人机机体(7)上通过翼臂连接有多个螺旋桨(703)，所述的螺旋桨(703)外部罩设有连接于翼臂上的防护罩(702)，所述的防护罩(702)顶部中心通过柔性支撑件(704)连接有滚轮(705)。2.根据权利要求1所述的一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统，其特征在于，所述的无人机机体(7)底部设置有多个支撑脚(701)。3.根据权利要求1所述的一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统，其特征在于，所述的检测相机(706)安装于云台上，所述的云台安装于无人机机体(7)的中心位置。4.根据权利要求1所述的一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统，其特征在于，所述的滚轮(705)等高设置。5.根据权利要求4所述的一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统，其特征在于，所述的滚轮(705)为万向轮。6.根据权利要求1所述的一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统，其特征在于，所述的柔性支撑件(704)为弹簧撑。7.根据权利要求1所述的一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统，其特征在于，所述的连接线缆(6)包括供电电缆和信号传输线。8.根据权利要求7所述的一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统，其特征在于，所述的控制端组件包括电源(4)和遥控手柄(5)；所述的电源(4)与无人机机体(7)通过连接线缆(6)电气连接；所述的遥控手柄(5)与无人机机体(7)通过连接线缆(6)电气连接，或，所述的遥控手柄(5)与无人机机体(7)无线连接。9.根据权利要求8所述的一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统，其特征在于，所述的电源(4)为背包电池或户外移动电源。10.根据权利要求8所述的一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统，其特征在于，所述的遥控手柄(5)上设置有视频信号输出装置。

技术总结
本实用新型涉及一种桥梁工程检测系统，具体涉及一种检查高架桥梁梁底病害的无人机系统，包括无人机机体、连接线缆和控制端组件，所述的无人机机体通过连接线缆与控制端组件电气连接；所述的无人机机体中心安装有检测相机；所述的无人机机体上通过翼臂连接有多个螺旋桨，所述的螺旋桨外部罩设有连接于翼臂上的防护罩，所述的防护罩顶部中心通过柔性支撑件连接有滚轮。与现有技术相比，本实用新型解决现有技术中无人机在梁底处检测时容易打到螺旋桨而造成无人机损毁的问题，实现了无人机的安全保障以及梁底检测的正常开展。安全保障以及梁底检测的正常开展。安全保障以及梁底检测的正常开展。


技术研发人员：贾亦俊 王令云
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/7/14