车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统的制作方法

1.本发明涉及隧道衬砌无损检测技术领域，尤其涉及一种车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统。


背景技术：

2.在铁路隧道衬砌状态检测的应用中，一般情况下，通过地质雷达对隧道衬砌内部的反馈信号解析，识别出内部缺陷并进行维护养修，排除风险。地质雷达天线与衬砌表面的距离需要控制在100mm～150mm之间，并保持稳定，在遇到隧道衬砌表面障碍物时需要及时将地质雷达收回或移动。因此需要有一套可靠的机械设备将地质雷达举升到衬砌表面目标测线位置。
3.目前已有的地质雷达收回或移动方式分为人工方式和机械臂搭载方式两种，人工方式对作业人员的体力消耗大，需要的人员多，检测效率低。机械臂方式，目前已研制出普速、高速铁路的隧道检查车，其中发明专利cn201010573447.x的

技术实现要素：
，适用于普速隧道检测，其缺点是自由度少，不能使地质雷达天线位进行灵活避障，在实际作业过程中，避障行为往往因障碍物位置的复杂程度对现有结构产生较大的自动执行难度，需要通过人工实时观察瞭望，指挥操作人员对机械臂进行收缩避障。另外一个高速铁路的隧道检查车专利cn201920791097.0，其缺点在于，其自由度仅有4个，在检测作业过程中，当其中一组地质雷达天线进行障碍物避障时，需驱动所有一级臂以上的臂段远离隧道衬砌方向运动，同一机械臂上的其他组地质雷达天线工作状态受影响，不能继续进行探测作业，再次恢复到作业状态时，其姿态调整所需时间长，不能在有限的时间内完成，造成有限的窗口时间浪费，影响探测效率。
4.由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
5.本发明的目的在于提供一种车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统，本发明在隧道检测作业过程中，通过多自由度灵活调整地质雷达天线的位置，实现快速避障并恢复作业的目的，能大量降低作业人员的劳动强度，节省人工成本，有效提高作业效率，并且自动化能力强、可实现性强。
6.本发明的目的是这样实现的，一种车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统，包括控制部，还包括旋转基座结构，所述旋转基座结构上能转动地连接旋转上平台结构，所述旋转上平台结构上设置至少一组机械臂结构，所述机械臂结构通过旋转底座结构能转动地连接于所述旋转上平台结构上；所述机械臂结构能在隧道横截面上旋转摆动和伸缩，且所述机械臂结构能在隧道横截面的垂直面上旋转摆动；所述机械臂结构上设置单组或多组地质雷达天线，所述地质雷达天线能沿机械臂结构的臂长方向移动且能在隧道横截面上升降，所述机械臂结构上位于所述地质雷达天线的位置设有测距传感器和视觉雷达；旋转上
平台结构、旋转底座结构、机械臂结构、地质雷达天线、测距传感器和视觉雷达均与所述控制部电连接。
7.在本发明的一较佳实施方式中，各所述地质雷达天线分别通过一安装座结构能移动地连接于所述机械臂结构上，各所述安装座结构能分别带动各所述地质雷达天线在隧道横截面的垂直面上移动，且各安装座结构能分别带动各所述地质雷达天线在隧道横截面上升降。
8.在本发明的一较佳实施方式中，所述机械臂结构为多级机械臂结构，包括一级机械臂、二级伸缩臂、三级安装臂、四级安装臂和五级安装臂，所述三级安装臂、所述四级安装臂和所述五级安装臂上连接所述地质雷达天线；一级机械臂的第一端转动连接于所述旋转底座结构上，所述一级机械臂能在隧道横截面上转动；一级机械臂的第二端转动连接二级伸缩臂的第一端，所述二级伸缩臂能在隧道横截面上转动和伸缩；二级伸缩臂的第二端转动连接三级安装臂的第一端，所述三级安装臂能在隧道横截面上转动，三级安装臂的第二端转动连接四级安装臂的第一端，所述四级安装臂能在隧道横截面的垂直面上转动，四级安装臂的第二端转动连接五级安装臂的第一端，所述五级安装臂能在隧道横截面的垂直面上转动。
9.在本发明的一较佳实施方式中，各所述安装座结构包括基础框架，所述基础框架内设置滑轮限位结构，各所述滑轮限位结构分别套设于所述三级安装臂、所述四级安装臂和所述五级安装臂上，各所述滑轮限位结构能分别沿所述三级安装臂、所述四级安装臂和所述五级安装臂的臂长方向移动；所述基础框架上设置升降结构，所述升降结构上连接所述地质雷达天线。
10.在本发明的一较佳实施方式中，各所述基础框架内分别设置齿轮结构，所述三级安装臂、所述四级安装臂和所述五级安装臂上分别沿臂杆长度方向设有齿条结构，各所述齿轮结构分别与各所述齿条结构啮合设置，各所述齿轮结构上分别连接第一驱动电机，各所述第一驱动电机分别带动各所述齿轮结构沿各所述齿条结构滚动移动以使各所述基础框架分别沿所述三级安装臂、所述四级安装臂和所述五级安装臂的臂杆长度方向移动。
11.在本发明的一较佳实施方式中，所述升降结构为双连杆升降结构，所述双连杆升降结构包括交叉设置的第一连杆组和第二连杆组；所述基础框架上设置滑轨滑块结构，所述滑轨滑块结构包括滑轨和滑块，所述滑轨沿臂杆长度方向设置于所述基础框架的顶部，所述滑块能沿所述滑轨移动；所述第一连杆组的底部固定连接于所述滑轨的第一端，所述第二连杆组的底部连接于所述滑块上，所述滑块沿所述滑轨移动改变第一连杆组和第二连杆组的交叉角度以使所述升降结构升降移动。
12.在本发明的一较佳实施方式中，所述基础框架上设置滑块驱动结构，所述滑块驱动结构包括固定连接于所述基础框架上的第二驱动电机，第二驱动电机的输出端连接螺杆的第一端，螺杆的第二端能转动地穿过螺母，所述螺母与所述滑块固定连接。
13.在本发明的一较佳实施方式中，所述升降结构的顶部设置天线安装座，所述天线安装座的一侧设置所述测距传感器，所述天线安装座的另一侧设置所述视觉雷达。
14.在本发明的一较佳实施方式中，所述二级伸缩臂包括内套筒和外套筒，所述内套筒能沿所述外套筒伸缩移动，所述外套筒上设置伸缩电推杆，伸缩电推杆的第一端铰接于所述外套筒上，伸缩电推杆的第二端铰接于所述内套筒上。
15.在本发明的一较佳实施方式中，所述一级机械臂和所述旋转底座结构之间连接第一电推杆，第一电推杆的第一端铰接于所述旋转底座结构上，第一电推杆的第二端铰接于所述一级机械臂上；
16.所述二级伸缩臂和所述一级机械臂之间连接第二电推杆，第二电推杆的第一端铰接于所述一级机械臂上，第二电推杆的第二端铰接于所述二级伸缩臂上；
17.所述二级伸缩臂的第二端和所述三级安装臂的第一端通过第一齿轮轴承铰接，所述第一齿轮轴承上连接第一转动电机；
18.所述三级安装臂的第二端和所述四级安装臂的第一端通过第二齿轮轴承铰接，所述第二齿轮轴承上连接第二转动电机；
19.所述四级安装臂的第二端和所述五级安装臂的第一端通过第三齿轮轴承铰接，所述第三齿轮轴承上连接第三转动电机。
20.由上所述，本发明的车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统具有如下有益效果：
21.本发明的车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统具有至少六个自由度，能够将地质雷达天线灵活的投送至各作业测线位；地质雷达天线能沿机械臂结构的臂长方向移动，位置灵活调整，避免多个地质雷达天线之间的干涉影响；测距传感器能检测雷达外表面与衬砌之间的距离，视觉雷达能自动识别前方的障碍物，地质雷达天线能灵活的避开各种障碍，在越过障碍物后，又可快速恢复至作业测线；本发明在隧道检测作业过程中，通过多自由度灵活调整地质雷达天线的位置，实现快速避障并恢复作业的目的，能大量降低作业人员的劳动强度，节省人工成本，有效提高作业效率，并且自动化能力强、可实现性强。
附图说明
22.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
23.图1：为本发明的车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统的实施例一在机械臂结构收回时的等轴测视图。
24.图2：为本发明车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统的实施例一在机械臂结构收回时的主视图。
25.图3：为本发明的机械臂结构展开示意图。
26.图4：为本发明的三级安装臂的结构示意图。
27.图5：为本发明的安装座结构的主视图。
28.图6：为本发明的安装座结构安装视觉雷达一侧的示意图。
29.图7：为本发明的安装座结构安装测距传感器一侧的示意图。
30.图8：为本发明单线隧道检测作业的示意图。
31.图9：为本发明双线隧道检测作业的示意图。
32.图中：
33.100、车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统；
34.1、旋转基座结构；
35.2、旋转上平台结构；21、旋转上平台；22、第一旋转轴承；23、第一旋转电机；
36.3、机械臂结构；
37.31、一级机械臂；311、第一销轴；312、第一电推杆；313、第六销轴；314、第七销轴；315、第八销轴；
38.32、二级伸缩臂；321、第二销轴；322、内套筒；323、外套筒；324、伸缩电推杆；325、第二电推杆；326、第九销轴；327、第十销轴；328、第十一销轴；
39.33、三级安装臂；331、第三销轴；332、第一转动电机；333、第一齿轮轴承；
40.34、四级安装臂；341、第四销轴；342、第二转动电机；343、第二齿轮轴承；
41.35、五级安装臂；351、第五销轴；352、第三转动电机；353、第三齿轮轴承；
42.4、旋转底座结构；
43.41、旋转底座；42、第二旋转轴承；43、第二旋转电机；
44.5、地质雷达天线；
45.6、测距传感器；
46.7、视觉雷达；
47.8、安装座结构；
48.81、基础框架；
49.811、齿条结构；812、第一驱动电机；813、齿轮结构；
50.82、升降结构；821、第一连杆组；822、第二连杆组；
51.83、滑轨滑块结构；831、滑轨；832、滑块；
52.84、滑块驱动结构；841、第二驱动电机；842、螺杆；843、螺母；
53.85、天线安装座；
54.86、滑轮限位结构；
55.91、车辆载体；92、隧道。
具体实施方式
56.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
57.在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
58.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
59.如图1至图9所示，本发明提供一种车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统
100，包括控制部(图中未示出)，还包括旋转基座结构1，旋转基座结构1通过焊接与车辆载体91(现有技术)固定；
60.旋转基座结构1上能转动地连接旋转上平台结构2，旋转上平台结构2上设置至少一组机械臂结构3，机械臂结构3为单臂结构或多级臂结构，机械臂结构3通过旋转底座结构4能转动地连接于旋转上平台结构2上；机械臂结构3能在隧道横截面上旋转摆动和伸缩，且机械臂结构3能在隧道横截面的垂直面上旋转摆动；机械臂结构3上设置单组或多组地质雷达天线5，地质雷达天线5能沿机械臂结构3的臂长方向移动且能在隧道横截面上升降，机械臂结构3上位于地质雷达天线5的位置设有测距传感器6和视觉雷达7；旋转上平台结构2、旋转底座结构4、机械臂结构3、地质雷达天线5、测距传感器6和视觉雷达7均与控制部电连接，通过控制部接收地质雷达天线5、测距传感器6和视觉雷达7发送的信号，并调控各部件的动作，提高系统的自动化水平。
61.本发明的车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统100具有至少六个自由度，旋转上平台结构2相对于旋转基座结构1具有旋转自由度，机械臂结构3通过旋转底座结构4相对于旋转上平台结构2具有旋转自由度，机械臂结构3在隧道横截面上的旋转自由度，机械臂结构3在隧道横截面上的伸缩自由度，机械臂结构3在隧道横截面的垂直面上的旋转自由度，地质雷达天线具有沿机械臂结构的臂长方向移动自由度，地质雷达天线具有在隧道横截面上升降自由度。本发明的车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统采用多自由度结构，能够将地质雷达天线5灵活的投送至各作业测线位。
62.地质雷达天线5能沿机械臂结构3的臂长方向移动且能在隧道横截面上升降，当多个地质雷达天线5进行探测作业时，地质雷达天线5能移动到合适的位置，多个地质雷达天线5之间互不影响，探测效率较高。并且，控制部能控制本发明使地质雷达天线灵活的避开各种障碍，在越过障碍物后，又可快速恢复至作业测线，同时具备多条衬砌测线同时作业的能力，当任意一组地质雷达天线躲避障碍时，不影响其他地质雷达天线的检测作业。
63.测距传感器6用于检测雷达外表面与衬砌之间的距离，视觉雷达7用于自动识别前方的障碍物，并通过视觉运算，识别障碍物的位置、大小及类型。
64.旋转上平台结构2上设置一组或多组(含两组)机械臂结构3，使得本发明的机械臂结构3兼顾对双线隧道及单线隧道检测的需求。
65.本发明的车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统具有至少六个自由度，能够将地质雷达天线灵活的投送至各作业测线位；地质雷达天线能沿机械臂结构的臂长方向移动且能在隧道横截面上升降，位置灵活调整，避免多个地质雷达天线之间的干涉影响；测距传感器能检测雷达外表面与衬砌之间的距离，视觉雷达能自动识别前方的障碍物，地质雷达天线能灵活的避开各种障碍，在越过障碍物后，又可快速恢复至作业测线；本发明在隧道检测作业过程中，通过多自由度灵活调整地质雷达天线的位置，实现快速避障并恢复作业的目的，能大量降低作业人员的劳动强度，节省人工成本，有效提高作业效率，并且自动化能力强、可实现性强。
66.进一步，各地质雷达天线5分别通过一安装座结构8能移动地连接于机械臂结构3上，安装座结构8沿机械臂结构3的臂长方向移动，各安装座结构8能分别带动各地质雷达天线5在隧道横截面的垂直面上移动，且各安装座结构8能分别带动各地质雷达天线5在隧道横截面上升降。
67.进一步，机械臂结构3为单臂结构或多级臂结构。
68.如图3所示，在一具体实施例中，机械臂结构3为多级机械臂结构时，包括一级机械臂31、二级伸缩臂32、三级安装臂33、四级安装臂34和五级安装臂35，三级安装臂33、四级安装臂34和五级安装臂35上连接地质雷达天线5；一级机械臂31的第一端通过第一销轴311转动连接于旋转底座结构4上，一级机械臂31能在隧道横截面上转动；一级机械臂31的第二端通过第二销轴321转动连接二级伸缩臂32的第一端，二级伸缩臂32能在隧道横截面上转动和伸缩；二级伸缩臂32的第二端通过第三销轴331转动连接三级安装臂33的第一端，三级安装臂33能在隧道横截面上转动，三级安装臂33的第二端通过第四销轴341转动连接四级安装臂34的第一端，四级安装臂34能在隧道横截面的垂直面上转动，四级安装臂34的第二端通过第五销轴351转动连接五级安装臂35的第一端，五级安装臂35能在隧道横截面的垂直面上转动。
69.一般地，旋转上平台结构2上设置一组机械臂结构3或两组机械臂结构3。
70.如图8所示，实施例一，单线检测时，需要将两组机械臂结构3对侧布置。两组机械臂结构3可采用不同结构，一组包括五节臂，另一组包括四节臂。
71.如图9所示，实施例二，双线检测时，需要将两组机械臂结构3同侧布置。
72.进一步，如图3所示，二级伸缩臂32包括内套筒322和外套筒323，内套筒322能沿外套筒323伸缩移动，外套筒323上设置伸缩电推杆324，伸缩电推杆324的第一端通过第十销轴327铰接于外套筒323上，伸缩电推杆324的第二端通过第十一销轴328铰接于内套筒322上。内套筒322的伸缩动力来自伸缩电推杆324。
73.通过伸缩电推杆324的伸长和缩短控制二级伸缩臂32的伸长距离，从而控制二级伸缩臂32以上的其他机械臂在隧道横截面径向的位置。
74.进一步，如图3所示，一级机械臂31和旋转底座结构4之间连接第一电推杆312，第一电推杆312的第一端通过第六销轴313铰接于旋转底座结构4上，第一电推杆312的第二端通过第七销轴314铰接于一级机械臂31上；一级机械臂31的摆动自由度及摆动角度由第一电推杆312完成。
75.二级伸缩臂32和一级机械臂31之间连接第二电推杆325，第二电推杆325的第一端通过第八销轴315铰接于一级机械臂31上，第二电推杆325的第二端通过第九销轴326铰接于二级伸缩臂32上；第二电推杆325完成控制二级伸缩臂32和一级机械臂31的夹角大小以及二级伸缩臂32的旋转自由度。
76.二级伸缩臂32的第二端和三级安装臂33的第一端通过第一齿轮轴承333铰接，第一齿轮轴承333上连接第一转动电机332；三级安装臂33的旋转自由度设置为隧道横截面径向，其角度通过第一转动电机332控制并定位。
77.三级安装臂33的第二端和四级安装臂34的第一端通过第二齿轮轴承343铰接，第二齿轮轴承343上连接第二转动电机342；四级安装臂34的旋转自由度设置为与隧道横截面垂直的方向上，其角度通过第二转动电机342控制并定位。
78.四级安装臂34的第二端和五级安装臂35的第一端通过第三齿轮轴承353铰接，第三齿轮轴承353上连接第三转动电机352。五级安装臂35的旋转自由度设置为与隧道横截面垂直的方向上，其角度通过第三转动电机352控制并定位。
79.对于每组机械臂结构3，其中一级机械臂31及二级伸缩臂32作为每组机械臂结构3
的基础臂，支撑上方单级或多级地质雷达天线安装臂，其组合形成的自由度可有效调整上部的地质雷达天线安装臂与隧道92的衬砌的间距、夹角及每个地质雷达天线安装臂的高度位置。一级机械臂31及二级伸缩臂32材料选用优质碳素结构钢，保证其作为支撑部件有足够的刚度及强度，多级地质雷达天线安装臂(三级安装臂33、四级安装臂34、五级安装臂35)的臂杆部分采用优质铝合金型材，充分利用其重量轻，刚度大的优势，臂杆的截面积随着级数从下往上逐级减小，以合理降低上部组件的重量，减小对下部支撑部件的载荷，同时满足刚度设计要求。
80.进一步，如图1、图2、图3所示，旋转上平台结构2包括旋转上平台21，旋转上平台21通过第一旋转轴承22与旋转基座结构1连接，旋转上平台21由第一旋转电机23提供旋转动力及角位置控制。
81.旋转底座结构4包括旋转底座41，旋转底座41通过第二旋转轴承42与旋转上平台21连接，旋转底座41由第二旋转电机43提供旋转动力及角位置控制。
82.旋转上平台结构2和旋转底座结构4均可进行180
°
旋转，从而实现兼顾单线、双线隧道作业的要求，且在双线隧道检测时不需要车辆进行掉头动作，有效提高限定时间内的检测效率。
83.本发明的车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统，设置至少六个有效自由度，自由度一：旋转上平台结构2相对于旋转基座结构1的旋转自由度；
84.自由度二：机械臂结构3通过旋转底座结构4相对于旋转上平台结构2的旋转自由度；
85.自由度三：一级机械臂31和二级伸缩臂32在隧道横截面上的摆动自由度；
86.自由度四：二级伸缩臂32在隧道横截面上的伸缩自由度；
87.自由度五：三级安装臂33在隧道横截面上的旋转自由度；
88.自由度六：四级安装臂34和五级安装臂35隧道横截面的垂直面上的旋转自由度。
89.本发明的车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统通过上述自由度一和自由度二的设计，实现在车辆不掉头的情况下对全断面高铁、普铁单双线隧道衬砌检测。
90.作业开始时，级数从下往上(从小往大)依次展开并旋转调整到位。
91.检测过程中各级臂的自由度与安装座结构8的自由度进行独立调整控制。
92.作业结束时，级数从上往下(从大往小)依次回收并旋转调整到位。
93.检测速度5km/h内。
94.进一步，如图4、图5、图6、图7所示，各安装座结构8包括基础框架81，基础框架81内设置滑轮限位结构86，各滑轮限位结构86分别套设于三级安装臂33、四级安装臂34和五级安装臂35上，各滑轮限位结构86能分别沿三级安装臂33、四级安装臂34和五级安装臂35的臂长方向移动；基础框架上设置升降结构82，升降结构82上连接地质雷达天线5。
95.进一步，如图4、图5所示，各基础框架81内分别设置齿轮结构813，三级安装臂33、四级安装臂34和五级安装臂35上分别沿臂杆长度方向设有齿条结构811，三级安装臂33、四级安装臂34和五级安装臂35的臂杆横截面设计成矩形或方形，其一个侧面上设置齿条结构811；各齿轮结构813分别与各齿条结构811啮合设置，各齿轮结构813上分别连接第一驱动电机812，各第一驱动电机812分别带动各齿轮结构813沿各齿条结构811滚动移动以使各基础框架81分别沿三级安装臂33、四级安装臂34和五级安装臂35的臂杆长度方向移动。
96.滑轮限位结构86是由多个滑轮围设形成一个矩形或方形的筒状结构，与各臂杆(三级安装臂33、四级安装臂34和五级安装臂35)配合。第一驱动电机812安装在基础框架81的侧面。第一驱动电机812带动齿轮结构转动，使安装座结构8通过齿轮齿条的啮合在每个臂杆轴向(臂杆长度方向)实现直线运动并定位，从而实现地质雷达天线5经过横向运动避开检测测线上遇到的障碍物。
97.进一步，如图4、图5、图6、图7所示，升降结构82为双连杆升降结构，双连杆升降结构包括交叉设置的第一连杆组821和第二连杆组822；基础框架81上设置滑轨滑块结构83，滑轨滑块结构83包括滑轨831和滑块832，滑轨831沿臂杆长度方向设置于基础框架81的顶部，滑块832能沿滑轨移动；第一连杆组821的底部固定连接于滑轨的第一端，第二连杆组822的底部连接于滑块832上，滑块832沿滑轨831移动改变第一连杆组821和第二连杆组822的交叉角度以使升降结构82升降移动。
98.进一步，如图4、图5、图6、图7所示，基础框架81上设置滑块驱动结构84，滑块驱动结构84包括固定连接于基础框架81上的第二驱动电机841，第二驱动电机841的输出端连接螺杆842的第一端，螺杆842的第二端能转动地穿过螺母843，螺母843与滑块832固定连接。第二驱动电机841带动螺杆842转动，经螺杆842和螺母843的配合，将螺杆842的转动转化为螺母843的移动，螺母843带动滑块832一起做直线运动，使升降结构82形成上下伸缩动作。
99.在本实施方式中，滑轨831数量为两个，两个滑轨831平行布置，两个滑轨831上分别设置一滑块832，螺母843与两个滑块832连接，并带动两个滑块832同步移动。
100.进一步，如图5、图6、图7所示，升降结构82的顶部设置天线安装座85，天线安装座85的一侧设置测距传感器6，天线安装座85的另一侧设置视觉雷达7。
101.本发明的车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统的自由度七和自由度八如下：
102.自由度七：安装座结构8(带动地质雷达天线5)在各臂杆(三级安装臂33、四级安装臂34和五级安装臂35)上沿臂杆长度方向上的直线运动自由度；
103.自由度八：安装座结构8的升降结构82带动地质雷达天线5在垂直于臂杆长度方向的伸缩自由度。通过该伸缩运动实现地质雷达天线5在隧道横截面上的升降。
104.通过上述自由度七和自由度八，实现每组地质雷达天线5能够单独的快速，灵活的完成各自的避障动作，并快速恢复至作业测线，互不影响，有效解决同一机械臂上的多组地质雷达天线一动皆动、相互影响的问题，此特征可以完成90％以上的避障尺寸需求。自由度七和自由度八，结合自由度三、自由度四、自由度五和自由度六，可实现躲避地质雷达天线前方个别较大尺寸障碍物的需求。
105.前述的每个自由度的驱动都采用电推杆或电动机来完成，全电伺服控制，提高运动控制定位精度。相较于现有技术使用的液压缸或液压马达等液压元器件，减少了液压站系统的复杂配置，降低了整体制造成本。
106.由上所述，本发明的车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统具有如下有益效果：
107.本发明的车载式多重自由度隧道衬砌检测机械臂系统具有至少六个自由度，能够将地质雷达天线灵活的投送至各作业测线位；地质雷达天线能沿机械臂结构的臂长方向移动，位置灵活调整，避免多个地质雷达天线之间的干涉影响；测距传感器能检测雷达外表面
与衬砌之间的距离，视觉雷达能自动识别前方的障碍物，地质雷达天线能灵活的避开各种障碍，在越过障碍物后，又可快速恢复至作业测线；本发明在隧道检测作业过程中，通过多自由度灵活调整地质雷达天线的位置，实现快速避障并恢复作业的目的，能大量降低作业人员的劳动强度，节省人工成本，有效提高作业效率，并且自动化能力强、可实现性强。
108.以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。