1.一种仿壁虎式桥梁勘探机器人,包括躯干座体和摄像装置,其特征在于:还包括髋关节处正交结构、末端驱动件、中间连接组件、真空吸盘组件、尾部平衡杆和躯干部支撑杆;所述的躯干部支撑杆与躯干座体可拆卸连接;所述的尾部平衡杆设置在躯干座体尾部;躯干座体前部两侧对称设置两个髋关节处正交结构,后部两侧也对称设置两个髋关节处正交结构;所述的髋关节处正交结构包括髋关节连接架、电机连接架一、电机连接架三、电机一、电机二和大臂连接架;髋关节连接架与躯干座体固定;电机连接架一上一体成型的伸出杆通过轴承支承在髋关节连接架上,且伸出杆与电机一的输出轴固定;电机一的底座与髋关节连接架固定;电机一的输出轴水平且沿前后方向布置;电机二的输出轴穿过电机连接架三,并与电机连接架一构成转动副;电机二的底座与电机连接架三固定;电机二的输出轴竖直设置;每个髋关节处正交结构外侧设有一个末端驱动件;所述的末端驱动件包括电机连接架二、电机三和脚部连板;所述的电机连接架二与电机连接架三固定;电机三的底座固定在电机连接架二上;电机三的输出轴与电机一的输出轴平行;脚部连板与电机三的输出轴固定;电机一、电机二和电机三均由控制器控制;
每个末端驱动件的脚部连板与一个中间连接组件连接;每个中间连接组件通过连接架连接沿圆周均布的三个真空吸盘组件;所述的真空吸盘组件包括真空吸盘、活塞杆、锥型橡胶塞、弹簧一、中间体、连接套和分支连接组件;中间体的中心孔由沿轴向依次排布的通气孔段、小孔径段、大孔径段和锥孔段组成;活塞杆套置在中间体内,并与中间体的小孔径段构成滑动副;活塞杆一端一体成型的定位杆段置于中间体的通气孔段内,弹簧一套置在活塞杆上,锥型橡胶塞固定套置在活塞杆另一端;弹簧一一端由锥型橡胶塞限位,另一端由中间体的小孔径段和大孔径段之间的过渡台阶限位;所述的弹簧一为压缩弹簧;真空吸盘与中间体设置锥孔段的那端外壁固定,且真空吸盘与中间体连接位置处设有一个密封圈;连接套的开口端与中间体设置通气孔段的那端外壁固定;中间体与连接套连接位置处设有一个密封圈,且中间体在通气孔段外端位置固定有密封块;密封块开设的中心孔连通连接套内腔和中间体的通气孔段;连接套侧部开口处设有吸管;吸管内端与连接套内腔连通,外端与真空设备通过电磁阀连接;电磁阀和真空设备均由控制器控制;锥型橡胶塞端面设有压力传感器,压力传感器的信号输出端与控制器连接;所述的中间连接组件和分支连接组件均包括带球体平台、带球窝杆和弹簧二;带球体平台上设有一体成型的球体以及沿圆周均布的n个挂钩,n≥3;带球窝杆上一体成型的半球球窝与球环球窝通过螺钉固定;半球球窝和球环球窝组成的球窝本体与球体形成球铰链;半球球窝上设有一体成型且沿圆周均布的n个挂钩;半球球窝上的每个挂钩与带球体平台上周向位置对应的挂钩通过弹簧二连接,弹簧二为拉伸弹簧;中间连接组件的带球窝杆顶部与脚部连板固定,中间连接组件的带球体平台与连接架固定;分支连接组件的带球窝杆与连接架固定,分支连接组件的带球体平台与连接套的封闭端固定。
2.根据权利要求1所述的一种仿壁虎式桥梁勘探机器人,其特征在于:真空吸盘内为标准大气压状态下,锥型橡胶塞的外端面超出真空吸盘的外端面k毫米,k在0.1‑0.2范围内取值。
3.根据权利要求1所述的一种仿壁虎式桥梁勘探机器人,其特征在于:所述的尾部平衡杆包括舵机、连接杆、折板和弹性尾杆;所述连接杆的一端与舵机的输出轴固定,另一端与折板固定;舵机的输出轴水平且垂直于连接杆设置;舵机的底座固定在躯干座体上;舵机由控制器控制;折板与弹性尾杆固定。
4.根据权利要求1所述的一种仿壁虎式桥梁勘探机器人,其特征在于:所述的躯干部支撑杆包括支撑杆筒、突出耳、弹簧四、弧形槽道、长条杆、滚子和按钮;所述的支撑杆筒与固定在躯干座体上的连接筒构成滑动副;长条杆置于支撑杆筒内,一端与按钮固定,另一端固定有两个滚子;按钮与支撑杆筒构成滑动副;支撑杆筒侧壁开设有沿周向均布的两个槽口,每个槽口内设置一个突出耳;突出耳内侧固定有弧形槽道和两根连接柱;两个滚子与两个突出耳上的弧形槽道分别构成滑动副;不同突出耳上位置对齐的每两根连接柱通过一根弹簧三连接;支撑杆筒远离按钮的那端内部设有弹簧四,弹簧四的两端分别与支撑杆筒端面和支撑板接触,支撑板与两个突出耳上一体成型的平板部均接触;两个突出耳分别嵌入连接筒内壁开设的对应卡槽内;所述的突出耳与平板部之间设有弧形连接部。
5.根据权利要求1所述的一种仿壁虎式桥梁勘探机器人,其特征在于:所述的摄像装置包括三点摄像头、云台和伸缩架;所述的云台与躯干座体通过竖直设置的伸缩架连接,三点摄像头固定在云台上;伸缩架和云台均由控制器控制,云台的转轴竖直设置;三点摄像头的信号输出端经信号采集卡连接控制器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种仿壁虎式桥梁勘探机器人的桥梁勘探方法,其特征在于:该方法具体如下:
通过躯干部支撑杆将躯干座体放置于桥梁壁面上,然后,各真空吸盘组件吸附在壁面上,将躯干部支撑杆脱离躯干座体,使尾部平衡杆接触桥梁壁面;躯干座体的行走通过左前位置真空吸盘组件和右后位置真空吸盘组件向前迈,或右前位置真空吸盘组件和左后位置真空吸盘组件向前迈来实现;接着,通过摄像装置对桥梁进行勘探;桥梁勘探结束后,手拿躯干座体,若够不着躯干座体,则在躯干座体上装上躯干部支撑杆;待各真空吸盘组件脱离壁面后,取下躯干座体。
7.根据权利要求6所述的一种仿壁虎式桥梁勘探机器人的桥梁勘探方法,其特征在于:真空吸盘组件吸附在壁面的过程具体如下:打开电磁阀,利用真空设备进行抽气,使中间体的通气孔段内的空气依次经密封块的中心孔、连接套的内腔和吸管被抽出,密封块与活塞杆之间的气压变小,从而活塞杆带动锥型橡胶塞一起朝靠近中间体的通气孔段方向移动,真空吸盘内的空气通过活塞杆与中间体的缝隙向中间体的通气孔段移动,降低真空吸盘内的气压;待锥型橡胶塞与中间体的锥孔段完全贴合时,真空吸盘吸附在壁面上;当真空设备的抽气时间达到预设值时,关闭电磁阀和真空设备。
8.根据权利要求6所述的一种仿壁虎式桥梁勘探机器人的桥梁勘探方法,其特征在于:躯干部支撑杆脱离躯干座体的过程具体如下:按下按钮,带动长条杆和滚子移动,使得两个突出耳上的两个弧形槽道带动两个突出耳向内收缩并压缩弹簧四,突出耳脱离连接筒的卡槽;然后将躯干部支撑杆从连接筒内拔出;在躯干座体上装上躯干部支撑杆的具体过程如下:按下按钮,两个突出耳向内收缩;将支撑杆筒插入连接筒内,然后松开按钮,弹簧四伸长,顶着突出耳向外移动;接着,旋转支撑杆筒,直到两个突出耳嵌入连接筒对应的卡槽内。
9.根据权利要求6所述的一种仿壁虎式桥梁勘探机器人的桥梁勘探方法,其特征在于:真空吸盘组件向前迈的过程具体如下:打开电磁阀,空气逐渐经吸管进入连接套的内腔,再依次经密封块的中心孔、中间体的通气孔段和活塞杆与中间体的缝隙向真空吸盘内移动,真空吸盘内的负压逐渐转化成为标准大气压,此时活塞杆在重力和弹簧一的弹力作用下,带动锥型橡胶塞一起朝远离中间体的通气孔段方向移动;当锥型橡胶塞抵住壁面时,真空吸盘脱离壁面;接着,髋关节处正交结构的电机一驱动电机连接架一摆动,带动电机连接架二、电机连接架三和真空吸盘组件绕水平轴摆动;且电机三驱动电机连接架二摆动,带动脚部连板和真空吸盘组件绕水平轴摆动,从而实现真空吸盘组件抬升;然后,电机二驱动电机连接架三摆动,带动电机连接架二和真空吸盘组件绕竖直轴摆动,从而实现真空吸盘组件向前行走;行走到位后,电机一和电机三作用,实现真空吸盘组件下降;当锥型橡胶塞上的压力传感器触碰壁面,控制器判断压力传感器检测到的压力达到预设值时,打开电磁阀,利用真空设备进行抽气,真空吸盘吸附在壁面上;当真空设备的抽气时间达到预设值时,关闭电磁阀和真空设备。
10.根据权利要求6所述的一种仿壁虎式桥梁勘探机器人的桥梁勘探方法,其特征在于:真空吸盘组件吸附在壁面上或真空吸盘组件向前迈的过程中,锥型橡胶塞上的压力传感器触碰壁面状态下,若壁面粗糙,中间连接组件和分支连接组件中沿圆周均布的n根弹簧二对带球体平台的作用力不再平衡,带球体平台绕球窝本体与球体形成的球铰链摆动,使得真空吸盘与粗糙的壁面贴合;若壁面光滑,带球体平台在n根弹簧二作用下自动绕球窝本体与球体形成的球铰链摆动至活塞杆垂直于壁面,使得真空吸盘与光滑壁面贴合,从而始终保证真空吸盘牢靠吸附在壁面上。