橋梁檢測爬壁機(jī)器人及其自適應(yīng)控制技術(shù)研究.pdf

1、近年來，國內(nèi)外橋梁事故不斷，橋梁安全日益受到全社會(huì)的高度重視。橋梁在外界物理化學(xué)因素的作用下，常常會(huì)出現(xiàn)機(jī)構(gòu)變化引起的諸多病害，傳統(tǒng)橋梁病害檢測主要是人工裸眼檢測或者使用橋梁檢測車。這些檢測方法費(fèi)時(shí)耗力成本高，對(duì)橋檢人員造成安全隱患。因此，人們對(duì)新型高效的橋梁檢測手段的需求日益迫切。
　　針對(duì)橋梁環(huán)境的特殊性，本文設(shè)計(jì)開發(fā)了一套用于橋梁檢測的測爬壁機(jī)器人系統(tǒng)，利用機(jī)器人作為快速移動(dòng)的工作平臺(tái)，其上集成一系列傳感器并搭載視覺檢測裝置

2、，通過無線遙控器遠(yuǎn)端控制機(jī)器人，機(jī)器人回傳檢測圖像至地面工作站，上位機(jī)圖像處理程序在線識(shí)別橋梁裂縫特征信息，存入數(shù)據(jù)庫并評(píng)估危害等級(jí)，指導(dǎo)工程技術(shù)人員進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)措施。
　　首先，本論文分析總結(jié)了目前橋梁檢測方法和爬壁機(jī)器人應(yīng)用發(fā)展的研究現(xiàn)狀，對(duì)本橋梁檢測爬壁機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)，對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和安全吸附條件進(jìn)行了理論分析，設(shè)計(jì)優(yōu)化了自適應(yīng)吸附腔，在此基礎(chǔ)上搭建了系統(tǒng)硬件平臺(tái)并設(shè)計(jì)相關(guān)軟件，實(shí)現(xiàn)橋梁檢測任務(wù)。
　

3、　其次，針對(duì)橋梁壁面粗糙、障礙多樣造成負(fù)壓吸附型機(jī)器人密封腔容易泄露難以維持吸附力的情況，采用吸附力自適應(yīng)控制技術(shù)加以解決，這也是本論文的重點(diǎn)研究內(nèi)容。本文對(duì)PID控制和模糊控制進(jìn)行了理論研究，然后在MATLAB軟件環(huán)境下對(duì)機(jī)器人吸附系統(tǒng)進(jìn)行建模并仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明相比常規(guī)PID控制，模糊PID控制器具有更好的自適應(yīng)性，控制性能更優(yōu)越。
　　最后，本論文對(duì)所設(shè)計(jì)的爬壁機(jī)器人樣機(jī)進(jìn)行了壁面適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)和橋梁現(xiàn)場綜合實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了