桥梁在人类生活中占有重要的位置,连接着五湖四海,承载着交通运输。随着社会经济的日益发展,交通运输量极大增加,桥梁负荷量成倍上升,桥梁坍塌事件时有发生,使得桥梁维护和检测越来越受到重视,安全运行越来越受到关注,因此,确保桥梁健康已经成为保障人民生命和财产安全的重要方面,桥梁健康诊断技术已经成为重要的研究领域。 当前桥梁表面缺陷检测技术比较成熟,操作比较容易实现,而桥梁底面缺陷探测较为复杂,探测方式一直以来停留在人工定期探身桥底的检测方式,这种方式存在着效率低、设备通用性差等诸多不足之处。为此,开发智能视频桥梁检测车、实现桥梁底面缺陷自动检测成为解决人工检测方式缺点的一个良好发展方向,将极大地推动桥梁探测技术的发展。 本文着重研究智能视频桥梁检测车伸臂机构工作臂的避障系统,控制工作臂承载检测仪器如摄像机等沿桥梁底面展开仿形运动,在检测过程中不断的躲避桥梁底面结构障碍、保持与桥底表面的距离恒定以及全区域测覆盖桥梁底面,从而实现桥梁底面缺陷的自动检测,提高检测效率和设备通用性等。通过研究国内外智能机械避障控制方法和系统,针对桥梁底面特定对象以及自动检测特定方式,设计出工作臂避障系统,提出以自主式避障系统为主、结合半自主式避障系统的方式,实现桥梁底面检测的全区域覆盖;在对探测系统进行归纳性的分类基础上,设计基于露天工作环境,以超声波传感器为“视觉”、红外线传感器为“接近觉”以及光电编码器和行程开关为自身状态信息“感觉”的工作臂探测子系统,运用最小值判定法对多传感器数据进行融合,保证探测子系统检测信息的有效性和及时性;通过分析工作臂的运动特点,提出探索式的仿形避障控制方法,有效地实现桥梁底面仿形运动地控制,并提出基于神经网络的避障电液控制方法,解决探索式方法存在的拐角处仿形误差大的缺点,运用仿真技术验证了电液神经元网络避障控制方法的有效性;通过建立模拟实验系统,对前述研究进行验证,实验结果表明工作臂避障系统有效,能够为桥梁底面缺陷自动检测作业服务。