CN108638016A - 一种智能建筑结构检测机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人建筑结构检测领域，公开了一种智能建筑结构检测机器人控制系统。所述智能建筑结构检测机器人控制系统设置有机身；所述机身两侧设置有四个磁性小轮；机身下端用螺钉固定有伸缩杆；所述伸缩杆一端与机身螺钉连接，另一端通过螺钉连接有加速度传感器；所述机身前段安装有无线接收器；机身内部设置有蓄电池、控制器、存储器、小轮动力装置、伸缩杆动力装置。本发明提供一种检测方式灵活、且成本低、携带方便、有效消除检测盲区、检测更为全面的智能建筑结构检测机器人及控制系统。

Description

一种智能建筑结构检测机器人控制系统

技术领域

本发明属于机器人建筑结构检测技术领域，尤其涉及一种智能建筑结构检测机器人控制系统。

背景技术

目前，随着我国经济建设迅猛发展，各种复杂大型钢结构建筑不断出现。其中，钢结构被广泛应用于大型桥梁、大型空间结构、高层建筑、大型铁路交通枢纽、石油管道、核电站。然而由于超负荷运营、检测维护不力等因素，甚至有些建筑存在结构设计缺陷，施工质量差等问题，导致事故时有发生，严重威胁着人民的生命财产安全。因此，加强建筑结构健康检测，及时进行维修显得尤为重要。目前结构健康检测中广泛采用有线的数据采集法，但是其布线繁琐，需要花费大量人力成本；基于无线传感网络的建筑结构健康检测技术需要解决系统长时间工作时的供电问题以及信号传输的可靠性问题。以上这两种检测方式由于传感器位置固定，均存在检测盲区和检测不全面的问题。

综上所述，现有技术存在的问题是：传统的检测设备由于传感器位置固定，均存在检测盲区和检测不全面的问题，不能满足复杂工况的要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能建筑结构检测机器人控制系统。

本发明是这样实现的，一种智能建筑结构检测机器人控制系统设置有：

机身；

机身两侧设置有四个磁性小轮；

机身下端用螺钉固定有伸缩杆。

进一步，所述小轮通过磁性与被检测钢结构附着。

进一步，所述伸缩杆一端与机身螺丝连接，另一端通过螺钉连接有加速度传感器。

进一步，所述机身前段通过螺丝安装有无线接收器。

进一步，所述加速度传感器测量钢结构振动位移，采用加速度谱转换成位移谱来测量，

其频谱转换方法如下：

样本长度T的时域信号x(t)，数据采集后，形成离散数据x(n)。如果在时间T内采集N个数据，则x(t)归一化的离散傅里叶变换(DFT)；n和k取为0,1,2，····，(N-1)。DFT用离散傅里叶变换算法(FFT)。x(n)经离散傅里叶变换后得到的X(k)是一个长度为N的复数序列为：

X(k)＝DFT[x(n)]＝[(a₀,jb₀),(a₁,jb₁),···(a_N-1,jb_N-1)]；

x(n)中各谐波分量的幅值、圆频率及初相角公式为：

根据信号叠加原理，任何周期信号是若干简谐信号的叠加，加速度信号为：

其相应的位移为：

两者幅值和相位之间的关系为：

进一步，所述无线接收器灵敏度计算方法为：

根据噪声系数的定义，输入信噪比为：

其中：

NF：噪声系数，输入噪声功率Ni＝kTB；

噪声门限；

则无线接收器的接收灵敏度为：

其中：

K：波尔兹曼常数(1.38×10-23J/K)；

T：绝对温度，单位为K；

B:噪声带宽，单位为HZ；

NFSYS:无线接收器噪声系数；

噪声门限。

本发明的优点及积极效果为：

(1)通过在机身底部加装伸缩杆和力传感器，伸缩杆可实现加速度传感器与被检测刚体的接触，使得在复杂工况下检测更加全面；

(2)通过采用磁性小轮，使得小轮与被测量结构接触更加良好；

(3)通过采用加速度谱转换成位移谱来测量，可以数据处理的准确性，减少误差带来的判断影响；

(4)通过计算无线接收器灵敏度，可以对相关的设备采取合适的措施，保证数据正常化传输。

附图说明

图1是本发明实施例提供的智能建筑结构检测机器人结构示意图；

图2是本发明实施例提供的智能建筑结构检测机器人控制系统结构示意图；

图中：1、机身；2、磁性小轮；3、伸缩杆；4、加速度传感器；5、力传感器；6、无线接收器；7、蓄电池；8、控制器；9、存储器；10、磁性小轮动力装置；11、伸缩杆动力装置。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的智能建筑结构检测机器人控制系统，所述智能建筑结构检测机器人控制系统设置有机身1；机身1两侧设置有四个磁性小轮2；机身1下端用螺钉固定有伸缩杆3；磁性小轮2通过磁性与被检测钢结构附着；伸缩杆3一端与机身1螺钉连接，另一端通过螺钉连接有加速度传感器4；伸缩杆3上安装有力传感器5；通过伸缩杆3实现加速度传感器4与被检测刚体的接触；机身内部设置有蓄电池7、控制器8、存储器9、磁性小轮动力装置10、伸缩杆动力装置11；机身前段安装有无线接收器6，实现与遥控器的通信与控制。

所述加速度传感器测量钢结构振动位移，采用加速度谱转换成位移谱来测量，

其频谱转换方法如下：

样本长度T的时域信号x(t)，数据采集后，形成离散数据x(n)。如果在时间T内采集N个数据，则x(t)归一化的离散傅里叶变换(DFT)；n和k取为0,1,2，····，(N-1)。DFT用离散傅里叶变换算法(FFT)。x(n)经离散傅里叶变换后得到的X(k)是一个长度为N的复数序列为：

X(k)＝DFT[x(n)]＝[(a₀,jb₀),(a₁,jb₁),···(a_N-1,jb_N-1)]；

x(n)中各谐波分量的幅值、圆频率及初相角公式为：

根据信号叠加原理，任何周期信号是若干简谐信号的叠加，加速度信号为：

其相应的位移为：

两者幅值和相位之间的关系为：

所述无线接收器灵敏度计算方法为：

根据噪声系数的定义，输入信噪比为：

其中：

NF：噪声系数，输入噪声功率Ni＝kTB；

噪声门限；

则无线接收器的接收灵敏度为：

其中：

K：波尔兹曼常数(1.38×10-23J/K)；

T：绝对温度，单位为K；

B:噪声带宽，单位为HZ；

NFSYS:收信机噪声系数；

噪声门限。

本发明使用时，智能建筑结构检测机器人，将蓄电池7充满电。通过控制遥控器，无线接收器6接收信号，控制器8发出指令，启动磁性小轮动力装置10，从而使磁性小轮转动，并且运动到指定检测位置；到底指定位置后，同理启动伸缩杆动力装置11，使伸缩杆3伸长，使加速度传感器4与被测结构紧密接触，接触力度由力传感器5测量，进而控制力度合理；加速度传感器4与被测结构紧密接触后便可测量结构的振动情况。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种智能建筑结构检测机器人控制系统，其特征在于，所述智能建筑结构检测机器人控制系统设置有：

机身；

机身两侧设置有四个磁性小轮；

机身下端用螺钉固定有伸缩杆。

2.如权利要求1所述的智能建筑结构检测机器人控制系统，其特征在于，所述小轮通过磁性与被检测钢结构附着。

3.如权利要求1所述的智能建筑结构检测机器人控制系统，其特征在于，所述伸缩杆一端与机身螺钉连接，另一端通过螺钉连接有加速度传感器。

4.如权利要求1所述的智能建筑结构检测机器人控制系统，其特征在于，所述机身前段通过螺丝安装有无线接收器。

5.如权利要求3所述的智能建筑结构检测机器人控制系统，其特征在于，所述加速度传感器测量钢结构振动位移，采用加速度谱转换成位移谱来测量，其频谱转换方法如下：

样本长度T的时域信号x(t)，数据采集后，形成离散数据x(n)。如果在时间T内采集N个数据，则x(t)归一化的离散傅里叶变换(DFT)；n和k取为0,1,2，····，(N-1)。DFT用离散傅里叶变换算法(FFT)。x(n)经离散傅里叶变换后得到的X(k)是一个长度为N的复数序列为：

X(k)＝DFT[x(n)]＝[(a₀,jb₀),(a₁,jb₁),···(a_N-1,jb_N-1)]；

x(n)中各谐波分量的幅值、圆频率及初相角公式为：

根据信号叠加原理，任何周期信号是若干简谐信号的叠加，加速度信号为：

其相应的位移为：

两者幅值和相位之间的关系为：

6.如权利要求4所述的智能建筑结构检测机器人控制系统，其特征在于，所述无线接收器灵敏度计算方法为：

根据噪声系数的定义，输入信噪比为：

其中：

NF：噪声系数，输入噪声功率Ni＝kTB；

噪声门限；

则无线接收器的接收灵敏度为：

其中：

K：波尔兹曼常数(1.38×10-23J/K)；

T：绝对温度，单位为K；

B:噪声带宽，单位为HZ；

NFSYS:收信机噪声系数；

噪声门限。