(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210077613.X (22)申请日 2022.01.24 (66)本国优先权数据 202210039973.0 202 2.01.14 CN (71)申请人 江苏中科 水务机器人科技有限公司 地址 211135 江苏省南京市麒 麟科技创新 园创研路266号人工智能产业园4号楼 888-9室 (72)发明人 张爱均　张心叶　李彦峰　田银山　 (74)专利代理 机构 南京华恒专利代理事务所 (普通合伙) 32335 专利代理师 宋方园 (51)Int.Cl. G01B 11/00(2006.01) G01B 17/00(2006.01)G01C 21/16(2006.01) G01C 21/18(2006.01) B08B 3/02(2006.01) B08B 3/04(2006.01) B25J 11/00(2006.01) B63C 11/52(2006.01) B63H 1/14(2006.01) E02B 3/16(2006.01) E02B 3/12(2006.01) (54)发明名称 一种水下大坝裂缝检测及维修机 器人 (57)摘要 本发明提供了一种水下大坝裂缝检测及维 修机器人， 同时具备大坝裂缝检测系统和大坝裂 缝维修系统， 解决了水下一定深度后人工不能下 水施工大坝维修的问题。 机器人携带大坝维修材 料及维修装 备， 在机器人检测出大坝裂缝后 及时 维修， 避免了检测与维修分开工作进而导致机器 人进出水体重复性， 提高了工作效率。 环境清理 系统可以冲洗待检测及待维修的大坝界面， 提高 工作环境的水体透明度， 增强了系统检测及作业 工作的准确度。 可伸缩吸盘可以将 机器人固定于 各种坡度的坝面上， 配合液压推杆伸缩， 调整机 器人与大坝之间的合理距离， 保证了检测及机械 手作业空间。 水下机器人能利用万向轮及螺旋桨 在大坝表面按照设定的轨 迹自主检测及维修。 权利要求书2页 说明书6页 附图7页 CN 114459349 A 2022.05.10 CN 114459349 A 1.一种水下大坝裂缝检测及维修机器人， 其特征在于， 包括结构框架 （4） ， 以及设置在 结构框架 （4） 上的浮体 （3） 、 控制系统 （12） 、 运动及定位系统、 环境清理系统、 大坝裂缝检测 系统和大坝裂缝维修系统， 所述控制系统 （12） 连接运动及定位系统、 环 境清理系统、 大坝裂 缝检测系统和大坝裂缝维修系统， 为所述检测及维修机器人提供动力和控制信号； 所述运动及定位系统包括确定机器人位置及运动状态的定位装置， 以及实现机器人在 水下各方位动作的推进装置； 所述大坝裂缝检测系统包括为机器人水下运动及作业提供光源和图像的图像采集模 块， 以及用于将 机器人固定于坝面的可伸缩吸盘 （5） ， 以及 对大坝裂缝尺寸进 行测量的测量 组件； 所述大坝裂缝维修系统包括对大坝裂缝进行扩缝及布筋的机械臂装置， 以及用于储存 及制作填充材料的混凝土搅拌仓 （2 4） ， 所述混凝土搅拌仓 （24） 的底部出料口连接有灌注组 件， 所述灌注组件用于对大坝裂缝进行现场浇筑； 所述环境清理系统用于冲洗 图像采集区域的水流， 以及清除大坝表面附着垃圾， 为裂 缝检测及维修 提供条件。 2.根据权利要求1所述的一种水下大坝裂缝检测及维修机器人， 其特征在于， 所述结构 框架 （4） 的中部及底部设有中间层安装板 （21） 和底层安装板 （22） ， 于所述中间层安装板 （21） 和底层安装板 （22） 的四周设有配重块安装孔 （402） ， 且所述配重块安装孔 （402） 上安装 有平衡配重块 （403） ， 所述结构框架 （4） 的顶部设有所述浮体 （3） 和吊耳 （2） ， 底部设有多个 万向轮 （3 5） ， 立体各角边 安装有防撞块 （401） 。 3.根据权利要求2所述的一种水下大坝裂缝检测及维修机器人， 其特征在于， 所述结构 框架 （4） 与中间层安装板 （21） 、 底层安装板 （22） 采用螺栓连接； 所述配重块安装孔 （402） 采 用螺栓与平衡 配重块 （40 3） 连接。 4.根据权利要求3所述的一种水下大坝裂缝检测及维修机器人， 其特征在于， 所述定位 系统包括定位器 （17） 、 深度传感器 （13） 、 陀螺仪 （19） 、 加速仪 （25） 和水速传 感器 （31） ， 用于 自动判别机器人在水中运行的位置、 姿态、 方位、 位移和速度； 所述深度传感器 （13） 、 水速传 感器 （31） 分别设置在结构框架 （4） 的侧部和顶部， 所述陀螺仪 （19） 、 加速仪 （25） 设置在中间 层安装板 （21） 的上端。 5.根据权利要求4所述的一种水下大坝裂缝检测及维修机器人， 其特征在于， 所述推进 装置为多个水平方向以及垂直方向设置的螺旋桨； 其中， 水平方向螺旋桨设置在中间层安 装板 （21） 上， 竖直方向螺 旋桨设置在结构框架 （4） 的上部 。 6.根据权利要求5所述的一种水下大坝裂缝检测及维修机器人， 其特征在于， 所述图像 采集模块包括设置在结构框架 （4） 顶部的云台 （1102） ， 以及设置在云台 （1103） 上的摄像机 （1101） 和照明灯 （1102） ； 机器人在水下运动及作业时， 所述控制系统可以远程控制云台 （1103） 旋转， 实现图像的全方位采集。 7.根据权利要求1所述的一种水下大坝裂缝检测及维修机器人， 其特征在于， 所述可伸 缩吸盘设置在结构框架 （4） 的前表面及底面， 并配有液压推杆 （501） 对吸盘的角度进行调 节； 所述测量组件 包括设置在结构框架 （4） 上的水浸多 波束声呐 （6） 和激光尺度仪 （23） 。 8.根据权利要求2所述的一种水下大坝裂缝检测及维修机器人， 其特征在于， 所述机械 臂装置包括作业机械臂 （8） 、 抓取机械手 （9） 、 液压系统和操作组件， 多个所述作业机械臂权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114459349 A 2（8） 设置在底层安装板 （22） 上， 于所述作业机械臂 （8） 的端部设有抓取机械手 （9） ， 所述液压 系统用于提供动能； 所述操作组件包括可安装于抓取机械手 （9） 上的液压镐 （8 02） 、 链锯、 磨 削器 （804） 和取芯钻头 （80 5） 。 9.根据权利要求2所述的一种水下大坝裂缝检测及维修机器人， 其特征在于， 所述混凝 土搅拌仓 （24） 设置在底层安装板 （22） 上， 顶部设有流量计 （2403） 和电机 （2401） ， 底部出料 口设有混凝土排出管道 （2407）， 所述混凝土搅拌仓 （24） 内设有搅拌机构， 包括旋转轴 （2409） 、 搅拌叶片固定杆 （2410） 、 周围搅拌叶 （2411） 和中心搅拌叶 （2412） ， 所述旋转轴 （2409） 竖向设置， 顶部与电机 （2401） 的转动轴连接， 所述旋转轴 （2409） 的下端间隔均匀的 设有多个中心搅拌叶 （2412） ， 上端横向设有搅拌叶片固定杆 （2410） ， 于所述搅拌叶片固定 杆 （2410） 的两端设有周围搅拌叶 （241 1） ； 还包括有灌注组件， 所述灌注组件包括灌注泵 （26） ， 以及通过管道与灌注泵 （26） 连接 的灌注喷头 （29） ， 所述灌注泵 （26） 设置在底层安装板 （22） 上， 其进水口与混凝土排出管道 （2407） 连接， 出 水口与灌注喷头 （2 9） 连接。 10.根据权利要求2所述的一种水下大坝裂缝检测及维修机器人， 其特征在于， 所述环 境清理系统包括水质净化罐 （32） 和高压冲洗装置， 所述水质净化罐 （32） 设置在底层安装板 （22） 上， 底部设有支撑腿 （3205） 与底层安装板 （22） 固定连接， 所述水质净化罐 （32） 的上端 设有进水口 （3203） ， 下端设有出水口 （3206） ， 于所述水质净化罐 （32） 的罐体 （3204） 内设有 多个用于净化水质的微孔膜 折叠滤芯 （3208） ； 所述高压冲洗装置包括高压冲洗泵 （33） 和水 枪 （34） ， 所述高压冲洗泵 （33） 设置在中间层安装板 （21） 上， 其进水口通过管道与水质净化 罐 （32） 的出水口 （3206） 连接， 所述水枪 （34） 设置在结构框架 （4） 的顶部， 并通过管道与高压 冲洗泵 （3 3） 的出水口连接 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114459349 A 3