1.本实用新型属于隧道工程检测技术领域，具体涉及一种隧道工程用空陆两栖检测机器人雷达探头翻转装置。
背景技术：
2.现有的隧道衬砌质量及病害检测主要通过人工手持探地雷达或配合车辆进行检测，该检测方法操作复杂、效率低下、易人为出错。开发隧道内攀爬检测机器人代替人工检测，能够提高隧道衬砌病害检测的效率，大大降低误检的发生率并减少检测人员的工作量。机载雷达是隧道壁表面下衬砌病害检测的主要部件，在雷达的工作过程中需要使发射天线和被检测表面保持一定间距。而在现实情况下，隧道内壁会具有一些凸起和凹洞，机器人在越障过程中可能会整体发生侧翻，而导致机器人上搭载的雷达探头背对待探测面。
3.因此，需要设计一种雷达探头转轴系统来连接雷达探头和机器人，从而实现雷达探头的灵活旋转，以此确保雷达检测的准确性、稳定性、全面性。
技术实现要素：
4.为避免机器人在越障过程中可能会整体发生翻转，而导致机器人上搭载的雷达探头背对待探测面，本实用新型提供了一种用于该检测机器人的雷达探头转轴系统，该系统在满足隧道工程检测需求的同时，保证了整体的轻量化和空间的合理利用。
5.为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：一种隧道工程用空陆两栖检测机器人雷达探头翻转装置，包括固定在机器人机身上的转动圆环、连接旋转杆和转动杆，所述转动圆环一侧设置有环形凹槽，所述连接旋转杆与所述转动圆环垂直设置，其一端设置在所述环形凹槽内，并可沿所述环形凹槽转动，所述转动杆转动设置在连接旋转杆上，雷达探头固定设置在转动杆一端。
6.所述连接旋转杆的一端设置卡扣部，所述卡扣部卡设在所述环形凹槽内，并可沿所述环形凹槽转动。
7.所述转动圆环竖直设置在机器人机身上。
8.所述转动杆通过轴承转动设置在连接旋转杆上。
9.本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：本实用新型提供了一种隧道工程用空陆两栖检测机器人雷达探头翻转装置，通过优化转动方式，采用steiner刀法，能够大幅减少转动所需空间。
附图说明
10.图1为本实用新型实施例提供的一种隧道工程用空陆两栖检测机器人雷达探头翻转装置的结构示意图；
11.图2为图1的另一视角示意图；
12.图3为本实用新型实施例中雷达探头翻转装置的转动流程示意图；
13.图4为本实用新型实施例中建立的转动坐标示意图；
14.图5为本实用新型实施例的有限元网格示意图；
15.图6为本实用新型实施例的正视结构示意图。
16.图中：1为转动圆环，2为连接旋转杆，3为转动杆，4为环形凹槽，5为雷达探头，6为轴承。
具体实施方式
17.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种隧道工程用空陆两栖检测机器人雷达探头翻转装置，包括固定在机器人机身上的转动圆环1、连接旋转杆2和转动杆3，所述转动圆环1一侧设置有环形凹槽4，所述连接旋转杆2与所述转动圆环1垂直设置，其一端设置在所述环形凹槽4内，并可沿所述环形凹槽4转动，所述转动杆3转动设置在连接旋转杆2上，雷达探头5固定设置在转动杆3一端。转动杆3可沿以连接旋转杆2为轴自由旋转。
19.进一步地，本实施例中，所述连接旋转杆2的一端设置卡扣部，所述卡扣部卡设在所述环形凹槽4内，并可沿所述环形凹槽4转动。所述转动圆环1竖直设置在机器人机身上。所述转动杆3通过轴承6转动设置在连接旋转杆2上。通过卡扣部，可以使连接旋转杆2的一端限位在环形凹槽内，避免其脱轨，通过轴承6，可以使转动杆3以连接旋转杆2为轴自由旋转，避免卡顿。
20.进一步地，本实施例中，所述转动圆环1由碳纤维板切割而成，在保证强度的同时最大限度减小装置系统质量。所述连接旋转杆2的作用的连接转动杆和转动圆环并可使转动杆绕其中心旋转。连接旋转杆2由轻质高强材料组成，可以降低装置重量。
21.所述转动杆由轻质高强材料组成，承载雷达探头。
22.本实用新型的工作原理和工作过程如下：述转动圆环1竖直设置在机器人机身上。当机器人在出现侧翻时，转动杆3绕连接旋转装置2旋转，连接旋转装置2绕转动圆环1旋转，两个旋转过程同时进行，如图3所示。建立以转动圆环中心为坐标原点的坐标系，雷达探头的行走曲线满足如下关系：
23.；（1）
24.其中，b代表大圆半径，大圆代表探头轨迹的包络线，a代表小圆半径，小圆代表连接旋转杆底部圆心在转动环平面上所在的圆，t代表时间，其中需大圆区域小于空舱的距离。图2中示出了转动杆3运动过程图，固定安装在转动杆一端的雷达探头的运动轨迹如图3中三尖瓣线，其扫过的面积仅有π/8，达到了在实现雷达探头可360度旋转同时最大程度节省空间的效果。
25.综上所述，本实用新型提供了一种隧道工程用空陆两栖检测机器人雷达探头翻转装置，探地雷达设置在转动杆3的一端，在机器人机身发生翻转时，可以保证探地雷达始终正对下方的待测表面，而且，通过优化结构，使其转动方式采用steiner刀法，能够大幅减少转动所需空间。
26.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
技术特征：
1.一种隧道工程用空陆两栖检测机器人雷达探头翻转装置，其特征在于，包括固定在机器人机身上的转动圆环（1）、连接旋转杆（2）和转动杆（3），所述转动圆环（1）一侧设置有环形凹槽（4），所述连接旋转杆（2）与所述转动圆环（1）垂直设置，其一端设置在所述环形凹槽（4）内，并可沿所述环形凹槽（4）转动，所述转动杆（3）转动设置在连接旋转杆（2）上，雷达探头（5）固定设置在转动杆（3）一端。2.根据权利要求1所述的一种隧道工程用空陆两栖检测机器人雷达探头翻转装置，其特征在于，所述连接旋转杆（2）的一端设置卡扣部，所述卡扣部卡设在所述环形凹槽（4）内，并可沿所述环形凹槽（4）转动。3.根据权利要求1所述的一种隧道工程用空陆两栖检测机器人雷达探头翻转装置，其特征在于，所述转动圆环（1）竖直设置在机器人机身上。4.根据权利要求1所述的一种隧道工程用空陆两栖检测机器人雷达探头翻转装置，其特征在于，所述转动杆（3）通过轴承（6）转动设置在连接旋转杆（2）上。
技术总结
本实用新型属于隧道工程检测技术领域，具体涉及一种隧道工程用空陆两栖检测机器人雷达探头翻转装置，包括固定在机器人机身上的转动圆环、连接旋转杆和转动杆，所述转动圆环一侧设置有环形凹槽，所述连接旋转杆与所述转动圆环垂直设置，其一端设置在所述环形凹槽内，并可沿所述环形凹槽转动，所述转动杆转动设置在连接旋转杆上，雷达探头固定设置在转动杆一端。本实用新型的结构在机器人机身发生翻转时，可以保证探地雷达始终正对下方的待测表面，而且，通过优化结构能够大幅减少转动所需空间。空间。空间。
技术研发人员：王可心 孙辉 田文茂 伏浩 胡强 张佳奇 吴树丰 黄亮 周涛 王亚利
受保护的技术使用者：中铁十二局集团第二工程有限公司
技术研发日：2021.08.05
技术公布日：2022/1/28