一种高铁桥梁用的表面横跨式全方位检测机器人

1.本发明涉及桥梁检测技术领域，具体涉及一种高铁桥梁用的表面横跨式全方位检测机器人。


背景技术：

2.随着我国高铁的飞速发展，高铁桥梁的质量问题越来越重要，因此为确保高铁桥梁的质量，需要定期或不定期对高铁桥梁进行检测。目前传统技术手段一般是采用桥梁检测车搭载工作人员使用仪器进行检测，这就需要工作人员长时间在检测车上的作业平台进行工作，但是在检测的时候往往容易无法移动到某些检测位置，对检测作业造成一定困扰，不仅效率低下，还容易发生危险，实用性不强。因此，以上问题亟需解决。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种高铁桥梁用的表面横跨式全方位检测机器人，通过搭载平台、滑车组件、第一检测装置、机械臂和第二检测装置的配合使用，实现了高铁桥梁的全方位检测范围，省时省力，且提高了检测效率。
4.为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：本发明的一种高铁桥梁用的表面横跨式全方位检测机器人，其创新点在于：包括滑车组件、搭载平台、第一检测装置、回转机构、机械臂和第二检测装置；所述搭载平台水平设置，且其下表面通过滑车组件在高铁桥梁的上表面水平滑动；在所述搭载平台的上表面靠其前端一侧还竖直设有第一检测装置，所述第一检测装置的固定端与所述搭载平台竖直转动连接，且其检测端朝前设置，并对高铁桥梁的上表面进行检测；在所述搭载平台的上表面靠其后端一侧还水平设有回转机构，且在所述回转机构的上表面还呈矩形竖直对称设有四个机械臂，四个所述机械臂相对于所述搭载平台的两侧对称设置，且每一所述机械臂的上端分别与所述回转机构竖直铰接，每一所述机械臂的下端分别向高铁桥梁的两侧下表面延伸，且每相邻两个机械臂的下端分别与对应所述第二检测装置的固定端固定连接，每一所述第二检测装置通过搭载平台分别沿高铁桥梁的下方两侧面水平滑动，且其检测端分别朝高铁桥梁的两侧下表面以及下方两侧面设置，并分别对高铁桥梁的两侧下表面以及下方两侧面进行检测。
5.优选的，所述回转机构包括筒体、底座、马达、回旋齿轮箱、驱动齿轮和回旋环；在所述搭载平台的上表面靠其后端一侧还竖直设有筒体，且在所述筒体的正上方还同轴心水平间隔设有底座，所述底座为水平设置的圆形结构，且其直径大于所述筒体的直径；在所述底座与所述筒体之间还水平平行同轴心设有回旋环，所述回旋环的内圈上表面与所述底座螺接固定，且其外圈下表面与所述筒体螺接固定；在所述底座的上表面靠搭载平台前端一侧还分别竖直设有马达和回旋齿轮箱，所述马达与所述回旋齿轮箱联动连接，并通过回旋齿轮箱与所述底座的上表面螺接固定，所述回旋齿轮箱的输出端竖直向下延伸出所述底座的下表面，并通过驱动齿轮与所述回旋环的外圈啮合连接；在马达的驱动下，通过驱动齿轮与回旋环的啮合配合，底座绕搭载平台做水平旋转。
6.优选的，所述第一检测装置包括侧板、第一摆臂、第一检测组件、电机、电机固定架、主齿轮、从齿轮和转轴；在所述搭载平台的上表面靠其前端一侧还竖直对称设有两个侧板，两个所述侧板相对于所述搭载平台的两侧对称设置，且其下端分别与所述搭载平台垂直焊接固定；在两个所述侧板之间的偏上位置还水平垂直设有转轴，所述转轴的两端分别垂直延伸出对应所述侧板，并分别与对应所述侧板转动连接；在所述转轴的中间位置还竖直设有第一摆臂，所述第一摆臂的下端与所述转轴套接固定，且其上端竖直向上延伸出两个所述侧板的上端所在平面，并与所述第一检测组件的固定端固定连接，所述第一检测组件的检测端朝前设置，且通过转轴来调节检测角度，并对高铁桥梁的上表面进行检测；在所述转轴的一端还同轴心套接固定设有从齿轮，且所述从齿轮设于对应所述侧板的外侧；在所述从齿轮的正下方还设有电机固定架，所述电机固定架为u形结构，且其两端分别与对应所述侧板的外侧面垂直焊接固定，在所述电机固定架的外底面还垂直固定设有电机，所述电机的输出端垂直延伸至所述电机固定架的内部，并通过主齿轮与所述从齿轮啮合连接，所述电机固定架对所述主齿轮的转动不产生干涉，且在电机的驱动下，通过主齿轮和从齿轮的啮合配合，第一检测组件进行检测角度的调节。
7.优选的，在所述搭载平台的上表面还竖直设有第二缓冲装置，所述第二缓冲装置设于所述回转机构与所述第一检测装置之间，且其设置位置与所述第一摆臂的转动轨迹相对应；所述第二缓冲装置包括第二缓冲框、第二橡胶垫、第一磁铁、第二磁铁、伸缩杆和第二固定板；所述第二缓冲框为水平设置的中空长方体结构，且在其上表面还水平固定设有第二橡胶垫；在所述第二缓冲框的内顶面还水平固定设有第二磁铁，且在所述第二磁铁的正下方还水平间隔设有第一磁铁；所述第一磁铁与所述第二磁铁相匹配，且其设置位置与所述第二磁铁的设置位置相对应；所述第一磁铁与所述第二磁铁相斥设置，且在所述第一磁铁的下表面四个直角处还竖直对称设有伸缩杆，每一所述伸缩杆的上端分别与所述第一磁铁固定连接，且其下端分别竖直向下延伸出所述第二缓冲框的下表面，并分别与水平设置的所述第二固定板的上表面固定连接。
8.优选的，还包括滚轮基座和滚轮；在所述第二缓冲装置的每一个伸缩杆外侧面偏上位置还水平对称设有滚轮基座，每一所述滚轮基座均水平设于所述第二缓冲框内，且其一端分别与对应所述伸缩杆垂直固定连接，在每一所述滚轮基座的另一端还竖直横向转动设有滚轮，且每一所述滚轮分别与所述第二缓冲框的对应内侧壁贴合；每一所述伸缩杆分别沿所述第二缓冲框的下表面竖直上下滑动，且每一所述滚轮分别沿所述第二缓冲框的对应内侧壁竖直上下滚动；所述第二缓冲装置通过第二固定板与所述搭载平台的上表面对应位置螺接固定，且通过第二橡胶垫抵紧在收起状态下的第一摆臂上，并对第一摆臂进行缓冲减震。
9.优选的，每一所述第二检测装置均包括箱体、第二检测组件、第二检测组件和第二摆臂；每一所述机械臂的上端分别与所述底座的上表面对应位置铰接，且每相邻两个所述机械臂的下端分别与对应所述箱体的一侧面中间位置固定连接，并分别带动对应所述箱体进行竖直平面内的角度调节；在每一所述箱体的上表面还分别对称设有第二检测组件，且每一所述第二检测组件的检测端分别朝高铁桥梁的两侧下表面设置，并分别对高铁桥梁的两侧下表面进行检测；在每一所述箱体靠搭载平台前端一侧的侧面上还竖直设有第二摆臂，每一所述第二摆臂的下端分别与对应所述箱体铰接，且其上端分别与对应所述第三检
测组件的固定端固定连接，所述第三检测组件的检测端朝前设置，且通过第二摆臂来调节检测角度，并对高铁桥梁的下方两侧面进行检测。
10.优选的，所述第一检测组件、每一所述第二检测组件以及每一所述第三检测组件均相同，且均包括高清摄像机、超声波探伤仪、x光射线探伤仪、红外测距模块和补光led灯，每一所述清摄像机、超声波探伤仪、x光射线探伤仪、红外测距模块以及补光led灯的输出端分别朝高铁桥梁的对应上表面、两侧下表面以及下方两侧面设置。
11.优选的，在每一所述箱体的另一侧面四个直角处还对称设有第一缓冲装置，且每一所述第一缓冲装置分别设置在对应所述箱体与高铁桥梁的下方两侧面之间；每一所述缓冲装置的固定端分别与对应所述箱体的另一侧面螺接固定，且其行走端分别与高铁桥梁的下方两侧面抵紧贴合，并通过搭载平台分别沿高铁桥梁的下方两侧面水平滑动。
12.优选的，每一所述第一缓冲装置均包括第一缓冲框、第一橡胶垫、压板、支撑杆、第一固定板、底板和缓冲弹簧；每一所述第一缓冲框均为水平设置的中空长方体结构，且在其左右两侧偏上位置还水平对称焊接设有第一固定板，每一所述第一固定板的上表面均与对应所述第一缓冲框的上表面共面设置，且还分别在二者的上表面水平贴合固定设有第一橡胶垫；在每一所述第一缓冲框的内部中间位置还水平设有压板，每一所述压板均为与对应所述第一缓冲框内部相匹配的长方形结构，且其四周侧面分别抵紧贴合在对应所述第一缓冲框的内侧壁上；在每一所述压板的上表面呈矩阵还均布间隔竖直设有数个缓冲弹簧，每一所述缓冲弹簧的上端分别与对应所述第一缓冲框的内顶面固定连接，且其下端分别与对应所述压板的上表面固定连接；在每一所述压板的下表面四个直角处还竖直对称设有支撑杆，每一所述支撑杆的上端分别与对应所述压板固定连接，且其下端分别竖直向下延伸出对应所述第一缓冲框的下表面，每一所述支撑杆分别与对应所述第一缓冲框竖直上下滑动连接，且其下端分别与水平设置的对应所述底板上表面固定连接。
13.优选的，还包括数个自锁滚轮；在每一所述底板的下表面四个直角处还分别竖直对称设有自锁滚轮，每一所述自锁滚轮的固定端分别与对应所述底板固定连接，且其行走端分别与高铁桥梁的下方两侧面接触，并通过搭载平台沿高铁桥梁的下方两侧面水平滑动；每一所述第一缓冲装置分别通过第一橡胶垫与对应所述箱体螺接固定，且其自锁滚轮与高铁桥梁的下方两侧面接触，并分别对对应箱体进行缓冲减震。
14.本发明的有益效果：（1）本发明通过搭载平台、滑车组件、第一检测装置、机械臂和第二检测装置的配合使用，实现了高铁桥梁的全方位检测范围，省时省力，且提高了检测效率；（2）本发明在电机的驱动下，通过主齿轮和从齿轮的啮合配合，实现了第一检测组件的角度可调节，从而适用于不同状况下的高铁桥梁检测，省时省力，且提高了检测效率；（3）本发明在收起第一检测装置时，通过第二缓冲装置降低了震动对第一检测装置的影响，从而避免了第一检测装置的损坏；（4）本发明通过设置第一缓冲装置，当第二检测装置通过自锁滚轮随着搭载平台在高铁桥梁上移动时，降低了震动对第二检测装置的影响，从而提高了高铁桥梁检测时的稳定性。
附图说明
15.为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明一种高铁桥梁用的表面横跨式全方位检测机器人的结构示意图。
17.图2为图1的左视图。
18.图3为图1中a部分的局部放大图。
19.图4为图1中第一检测装置的结构示意图。
20.图5为图1中第一缓冲装置的结构示意图。
21.图6为图1中第二缓冲装置的结构示意图。
22.其中，1
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高铁桥梁；2
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滑车组件；3
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搭载平台；4
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第一检测装置；5
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第一缓冲装置；6
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第二缓冲装置；7
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筒体；8
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回旋环；9
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回旋齿轮箱；10
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马达；11
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底座；12
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机械臂；13
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箱体；14
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第二检测组件；15
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第三检测组件；16
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第二摆臂；17
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驱动齿轮；41
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侧板；42
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第一摆臂；43
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第一检测组件；44
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电机；45
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电机固定架；46
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主齿轮；47
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从齿轮；48
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转轴；51
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第一缓冲框；52
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压板；53
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支撑杆；54
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底板；55
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缓冲弹簧；56
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第一固定板；57
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第一橡胶垫；58
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自锁滚轮；61
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第二缓冲框；62
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第二橡胶垫；63
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第一磁铁；64
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第二磁铁；65
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伸缩杆；66
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滚轮基座；67
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滚轮；68
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第二固定板。
具体实施方式
23.下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
24.本发明的一种高铁桥梁用的表面横跨式全方位检测机器人，包括滑车组件2、搭载平台3、第一检测装置4、回转机构、机械臂12和第二检测装置；具体结构如图1、图2所示，搭载平台3水平设置，且其下表面通过滑车组件2在高铁桥梁1的上表面水平滑动；在搭载平台3的上表面靠其前端一侧还竖直设有第一检测装置4，该第一检测装置4的固定端与搭载平台3竖直转动连接，且其检测端朝前设置，并对高铁桥梁1的上表面进行检测；其中，第一检测装置4包括侧板41、第一摆臂42、第一检测组件43、电机44、电机固定架45、主齿轮46、从齿轮47和转轴48；如图1、图4所示，在搭载平台3的上表面靠其前端一侧还竖直对称设有两个侧板41，两个侧板41相对于搭载平台3的两侧对称设置，且其下端分别与搭载平台3垂直焊接固定；在两个侧板41之间的偏上位置还水平垂直设有转轴48，该转轴48的两端分别垂直延伸出对应侧板41，并分别与对应侧板41转动连接；在转轴48的中间位置还竖直设有第一摆臂42，该第一摆臂42的下端与转轴48套接固定，且其上端竖直向上延伸出两个侧板41的上端所在平面，并与第一检测组件43的固定端固定连接，该第一检测组件43的检测端朝前设置，且通过转轴48来调节检测角度，并对高铁桥梁1的上表面进行检测；其中，第一检测组件43包括高清摄像机、超声波探伤仪、x光射线探伤仪、红外测距模块和补光led灯，且清摄像机、超声波探伤仪、x光射线探伤仪、红外测距模块以及补光led灯的输出端分别朝高铁桥梁1的对应上表面设置。
25.如图1、图4所示，在转轴48的一端还同轴心套接固定设有从齿轮47，且该从齿轮47设于对应侧板41的外侧；在从齿轮47的正下方还设有电机固定架45，电机固定架45为u形结
构，且其两端分别与对应侧板41的外侧面垂直焊接固定，在电机固定架45的外底面还垂直固定设有电机44，电机44的输出端垂直延伸至电机固定架45的内部，并通过主齿轮46与从齿轮47啮合连接；其中，电机固定架45对主齿轮46的转动不产生干涉。本发明在电机44的驱动下，通过主齿轮46和从齿轮47的啮合配合，第一检测组件43进行检测角度的调节，从而适用于不同状况下的高铁桥梁1检测，省时省力，且提高了检测效率。
26.本发明在搭载平台3的上表面靠其后端一侧还水平设有回转机构，且在回转机构的上表面还呈矩形竖直对称设有四个机械臂12，四个机械臂12相对于搭载平台3的两侧对称设置，且每一个机械臂12的上端分别与回转机构竖直铰接；其中，回转机构包括筒体7、底座11、马达10、回旋齿轮箱9、驱动齿轮17和回旋环8；如图1~3所示，在搭载平台3的上表面靠其后端一侧还竖直设有筒体7，且在筒体7的正上方还同轴心水平间隔设有底座11，底座11为水平设置的圆形结构，且其直径大于筒体7的直径；在底座11与筒体7之间还水平平行同轴心设有回旋环8，该回旋环8的内圈上表面与底座11螺接固定，且其外圈下表面与筒体7螺接固定；在底座11的上表面靠搭载平台3前端一侧还分别竖直设有马达10和回旋齿轮箱9，马达10与回旋齿轮箱9联动连接，并通过回旋齿轮箱9与底座11的上表面螺接固定，回旋齿轮箱9的输出端竖直向下延伸出底座11的下表面，并通过驱动齿轮17与回旋环8的外圈啮合连接；其中，每一个机械臂12的上端分别与底座11的上表面对应位置铰接。本发明在马达10的驱动下，通过驱动齿轮17与回旋环8的啮合配合，底座11绕搭载平台3做水平旋转，从而适用于不同状况下的高铁桥梁1检测，省时省力，且提高了检测效率。
27.本发明在搭载平台3的上表面还竖直设有第二缓冲装置6，该第二缓冲装置6设于回转机构与第一检测装置4之间，且其设置位置与第一摆臂42的转动轨迹相对应；其中第二缓冲装置6包括第二缓冲框61、第二橡胶垫62、第一磁铁63、第二磁铁64、伸缩杆65和第二固定板68；如图1、图6所示，第二缓冲框61为水平设置的中空长方体结构，且在其上表面还水平固定设有第二橡胶垫62；在第二缓冲框61的内顶面还水平固定设有第二磁铁64，且在第二磁铁64的正下方还水平间隔设有第一磁铁63；第一磁铁63与第二磁铁64相匹配，且其设置位置与第二磁铁64的设置位置相对应；如图1、图6所示，第一磁铁63与第二磁铁64相斥设置，且在第一磁铁63的下表面四个直角处还竖直对称设有伸缩杆65，每一个伸缩杆65的上端分别与第一磁铁63固定连接，且其下端分别竖直向下延伸出第二缓冲框61的下表面，并分别与水平设置的第二固定板68的上表面固定连接。
28.如图1、图6所示，在第二缓冲装置6的每一个伸缩杆65外侧面偏上位置还水平对称设有滚轮基座66，每一个滚轮基座66均水平设于第二缓冲框61内，且其一端分别与对应伸缩杆65垂直固定连接，在每一个滚轮基座66的另一端还竖直横向转动设有滚轮67，且每一个滚轮67分别与第二缓冲框61的对应内侧壁贴合；从而使得每一个伸缩杆65分别沿第二缓冲框61的下表面竖直上下滑动，且每一个滚轮67分别沿第二缓冲框61的对应内侧壁竖直上下滚动。本发明中第二缓冲装置6通过第二固定板68与搭载平台3的上表面对应位置螺接固定，且通过第二橡胶垫62抵紧在收起状态下的第一摆臂42上，并对第一摆臂42进行缓冲减震，从而避免了第一检测组件43的损坏。
29.本发明中每一个机械臂12的下端分别向高铁桥梁1的两侧下表面延伸，且每相邻两个机械臂12的下端分别与对应第二检测装置的固定端固定连接，每一个第二检测装置通
过搭载平台3分别沿高铁桥梁1的下方两侧面水平滑动，且其检测端分别朝高铁桥梁1的两侧下表面以及下方两侧面设置，并分别对高铁桥梁1的两侧下表面以及下方两侧面进行检测；其中，每一个第二检测装置均包括箱体13、第二检测组件14、第二检测组件14和第二摆臂16；如图1、图2所示，每相邻两个机械臂12的下端分别与对应箱体13的一侧面中间位置固定连接，并分别通过机械臂12带动对应箱体13进行竖直平面内的角度调节；在每一个箱体13的上表面还分别对称设有第二检测组件14，且每一个第二检测组件14的检测端分别朝高铁桥梁1的两侧下表面设置，并分别对高铁桥梁1的两侧下表面进行检测；在每一个箱体13靠搭载平台3前端一侧的侧面上还竖直设有第二摆臂16，每一个第二摆臂16的下端分别与对应箱体13铰接，且其上端分别与对应第三检测组件15的固定端固定连接，该第三检测组件15的检测端朝前设置，且通过第二摆臂16来调节检测角度，并对高铁桥梁1的下方两侧面进行检测。其中，每一个第二检测组件14以及第三检测组件15均与第一检测组件43相同，且均包括高清摄像机、超声波探伤仪、x光射线探伤仪、红外测距模块和补光led灯，每一个清摄像机、超声波探伤仪、x光射线探伤仪、红外测距模块以及补光led灯的输出端分别朝高铁桥梁1的对应两侧下表面以及下方两侧面设置。
30.本发明在每一个箱体13的另一侧面四个直角处还对称设有第一缓冲装置5，且每一个第一缓冲装置5分别设置在对应箱体13与高铁桥梁1的下方两侧面之间；每一个缓冲装置的固定端分别与对应箱体13的另一侧面螺接固定，且其行走端分别与高铁桥梁1的下方两侧面抵紧贴合，并通过搭载平台3分别沿高铁桥梁1的下方两侧面水平滑动；其中，每一个第一缓冲装置5均包括第一缓冲框51、第一橡胶垫57、压板52、支撑杆53、第一固定板56、底板54和缓冲弹簧55；如图2、图5所示，每一个第一缓冲框51均为水平设置的中空长方体结构，且在其左右两侧偏上位置还水平对称焊接设有第一固定板56，每一个第一固定板56的上表面均与对应第一缓冲框51的上表面共面设置，且还分别在二者的上表面水平贴合固定设有第一橡胶垫57；在每一个第一缓冲框51的内部中间位置还水平设有压板52，每一个压板52均为与对应第一缓冲框51内部相匹配的长方形结构，且其四周侧面分别抵紧贴合在对应第一缓冲框51的内侧壁上；如图2、图5所示，在每一个压板52的上表面呈矩阵还均布间隔竖直设有数个缓冲弹簧55，每一个缓冲弹簧55的上端分别与对应第一缓冲框51的内顶面固定连接，且其下端分别与对应压板52的上表面固定连接；在每一个压板52的下表面四个直角处还竖直对称设有支撑杆53，每一个支撑杆53的上端分别与对应压板52固定连接，且其下端分别竖直向下延伸出对应第一缓冲框51的下表面，每一个支撑杆53分别与对应第一缓冲框51竖直上下滑动连接，且其下端分别与水平设置的对应底板54上表面固定连接。
31.如图2、图5所示，在每一个底板54的下表面四个直角处还分别竖直对称设有自锁滚轮58，每一个自锁滚轮58的固定端分别与对应底板54固定连接，且其行走端分别与高铁桥梁1的下方两侧面接触，并通过搭载平台3沿高铁桥梁1的下方两侧面水平滑动；本发明中每一个第一缓冲装置5分别通过第一橡胶垫57与对应箱体13螺接固定，且其自锁滚轮58与高铁桥梁1的下方两侧面接触，并分别对对应箱体13进行缓冲减震，从而提高了高铁桥梁1检测时的稳定性。
32.本发明的工作原理：首先将搭载平台3通过滑车组件2与高铁桥梁1的上表面滑动连接，并分别通过机械臂12将每一个第二缓冲装置6的自锁滚轮58与高铁桥梁1的下方两侧
面接触；然后分别通过第一摆臂42和第二摆臂16对第一检测组件43和第三检测组件15进行角度调节；然后随着搭载平台3在高铁桥梁1上移动，分别通过第一检测组件43、第二检测组件14和第三检测组件15对高铁桥梁1的相应位置进行检测。
33.本发明的有益效果：（1）本发明通过搭载平台3、滑车组件2、第一检测装置4、机械臂12和第二检测装置的配合使用，实现了高铁桥梁1的全方位检测范围，省时省力，且提高了检测效率；（2）本发明在电机44的驱动下，通过主齿轮46和从齿轮47的啮合配合，实现了第一检测组件43的角度可调节，从而适用于不同状况下的高铁桥梁1检测，省时省力，且提高了检测效率；（3）本发明在收起第一检测装置4时，通过第二缓冲装置6降低了震动对第一检测装置4的影响，从而避免了第一检测装置4的损坏；（4）本发明通过设置第一缓冲装置5，当第二检测装置通过自锁滚轮58随着搭载平台3在高铁桥梁1上移动时，降低了震动对第二检测装置的影响，从而提高了高铁桥梁1检测时的稳定性。
34.上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。