專利名稱：一種橋梁纜索健康檢測機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種纜索檢測技術(shù)，尤其涉及一種橋梁纜索健康檢測機(jī)器人。
背景技術(shù)：
纜索是斜拉橋的主要承力部分，其造價(jià)約占全橋造價(jià)的25% 30%，為了降低纜索的維 修費(fèi)用，避免單根或全體纜索被腐蝕而換索，改善大橋形象，定期的內(nèi)外部檢測、涂裝或修 復(fù)都是必須的。目前對斜拉索的檢查和維護(hù)方式還較落后，在風(fēng)吹雨淋日曬的橋面高空，一 般仍需施工人員親手作業(yè)。德國約于1970年開始將能夠同時檢査局部缺陷和測量金屬橫截面 面積縮小的電磁設(shè)備用于檢査橋梁的纜索，利用巻揚(yáng)機(jī)使設(shè)備沿纜索移動，記錄測試數(shù)據(jù)或 儲存以作分析；我國近年也考慮了斜拉索的斷絲、銹斑檢測，利用巻揚(yáng)機(jī)拖動小車搭載鋼絲 檢測傳感器，但僅能檢測長度較短的纜索。美國威斯康星大學(xué)一直在從事該方面研究，其纜 索健康檢測技術(shù)已相當(dāng)成熟，但爬行機(jī)構(gòu)還沒有實(shí)現(xiàn)突破。
上海徐浦大橋建成后采用了人工涂裝的方式，即由塔頂設(shè)立定滑輪吊點(diǎn)，用巻揚(yáng)機(jī)經(jīng)鋼 絲繩帶動小車及載人和涂料的吊籃由人在高空對全部纜索實(shí)行了涂裝，但效率低下，而且安 全性差，成本高。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提出了一種橋梁纜索健康檢測機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)如下它包括主動小車、從 動小車、連接裝置、導(dǎo)向裝置、控制裝置；主動小車和從動小車車輪相對并通過連接裝置連 接，兩車車輪夾緊橋梁纜索；主動小車通過導(dǎo)向裝置牽引從動小車移動；控制裝置設(shè)置在主 動小車上。
主動小車和從動小車的結(jié)構(gòu)如下主動小車和從動小車包括車體和前、后兩個車輪；
其中，車輪輪緣為內(nèi)凹的弧面，輪緣的材料釆用橡膠弧面、金屬無齒弧面或金屬有齒弧面； 輪緣尺寸與橋梁纜索外徑相匹配。
連接裝置包括彈簧、連接板、連接桿；主動小車和從動小車的中部各設(shè)置有一個連接 板，連接板和車體轉(zhuǎn)動連接；連接板兩端有孔，分別對應(yīng)車體兩側(cè)的連接桿；連接桿一端固 定在其中一個連接板上，連接桿另一端將彈簧卡在連接板和連接桿端頭之間；彈簧為兩小車 提供預(yù)緊正壓力。
彈簧采用定剛度或變剛度雙螺旋彈簧，且彈簧的伸縮量可調(diào)。
導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)如下兩小車車體兩側(cè)分別設(shè)置有兩根導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿兩端分別卡在兩小 車車體上，主動小車通過導(dǎo)向桿帶動從動小車移動。
控制裝置包括動力機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)；控制機(jī)構(gòu)接收操作員的遠(yuǎn)程指令對動 力機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，同時，將檢測機(jī)構(gòu)采集到的實(shí)時信息發(fā)送給操作員。動力機(jī)構(gòu)經(jīng)減速器傳動齒型帶輪，齒型帶輪采用皮帶同時驅(qū)動主動小車的前、后車輪； 檢測機(jī)構(gòu)采集橋梁纜索的實(shí)時信息并傳送給控制機(jī)構(gòu)，檢測機(jī)構(gòu)可以采用電渦流檢測裝
置、磁漏檢測裝置、超聲波檢測裝置、照相/攝影裝置中的一種多或上述裝置中的不同組合； 本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，操縱簡便，運(yùn)動靈活，帶
負(fù)載能力強(qiáng)，可攜帶不同類型的檢測、維護(hù)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)大長度斜拉索的無人檢測及涂裝，
適用面廣。


圖l，兩小車與橋梁纜索位置關(guān)系示意圖2，小車俯視圖3，平衡懸架原理示意圖4，控制機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖5，控制機(jī)構(gòu)程序框圖中橋梁纜索l、從動小車2、彈簧3-l、連接板3-2、連接桿3-3、主動小車4、齒型 帶輪5、電機(jī)和減速器6、導(dǎo)向桿7。
具體實(shí)施方式

針對背景技術(shù)中現(xiàn)有技術(shù)的不足，實(shí)用新型人考慮利用特種機(jī)器人技術(shù)，開發(fā)一種能自 動沿索爬升并能完成一定作業(yè)任務(wù)的大傾斜度纜索機(jī)器人，這不僅是交通基礎(chǔ)建設(shè)與維護(hù)的 必然要求，而且給斜拉橋纜索的檢測和維護(hù)作業(yè)提供了重要的手段，并且也可應(yīng)用于類似的 斜拉結(jié)構(gòu)上。
參見附圖l、 2，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如下它包括主動小車4、從動小車2、連接裝置、 導(dǎo)向裝置、控制裝置；主動小車4和從動小車2車輪相對并通過連接裝置連接，兩車車輪夾 緊橋梁纜索1;主動小車4通過導(dǎo)向裝置牽引從動小車2移動；控制裝置設(shè)置在主動小車4
上。主動小車4和從動小車2包括車體和前、后兩個車輪；其中，車輪輪緣為內(nèi)凹的弧面，
輪緣的材料采用橡膠弧面、金屬無齒弧面或金屬有齒弧面；輪緣尺寸與橋梁纜索1外徑相匹
配。連接裝置包括彈簧3-l、連接板3-2、連接桿3-3;主動小車4和從動小車2的中部各 設(shè)置有一個連接板3-2，連接板3-2和車體轉(zhuǎn)動連接；連接板3-2兩端有孔，分別對應(yīng)車體兩 側(cè)的連接桿3-3;連接桿3-3 —端固定在其中一個連接板3-2上，連接桿3-3另一端將彈簧3-1 卡在連接板3-2和連接桿3-3端頭之間；彈簧3-1為兩小車提供預(yù)緊正壓力。彈簧3-1采用定 剛度或變剛度雙螺旋彈簧，且彈簧3-1的伸縮量可調(diào)。導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)如下兩小車車體兩側(cè) 分別設(shè)置有兩根導(dǎo)向桿7，導(dǎo)向桿7兩端分別卡在兩小車車體上，主動小車4通過導(dǎo)向桿7 帶動從動小車2移動(導(dǎo)向桿7為作用是使主動小車4和從動小車2的車體，沿橋梁纜索 l行進(jìn)方向無相對位移，主動小車4前進(jìn)時帶動導(dǎo)向桿7，導(dǎo)向桿7帶動從動小車)。
其中，主動小車4和從動小車2的行走機(jī)構(gòu)(即兩個小車和連接裝置)均采用平衡架結(jié)構(gòu)(平衡架原理參見附圖3):連接板3-2與主動小車4和從動小車2的車體中部轉(zhuǎn)動連接(連 接板3-2的固定軸在兩小車車體上，連接板3-2可繞固定軸小幅轉(zhuǎn)動，也即車體和連接板3-2 可相對轉(zhuǎn)動)，彈簧3-l將兩小車車體夾緊后，連接板3-2的固定軸形成支點(diǎn)，當(dāng)小車行進(jìn)到 橋梁纜索1上凹凸不平的部位時，兩小車車體均可繞各自的連接板3-2的固定軸小幅轉(zhuǎn)動， 使車輪緊密貼合橋梁纜索1外表面，以免車輪因無法貼緊橋梁纜索1外表面而使小車停止行 進(jìn)。
控制裝置包括動力機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)；控制機(jī)構(gòu)接收操作員的遠(yuǎn)程指令對動 力機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，同時，將檢測機(jī)構(gòu)采集到的實(shí)時信息發(fā)送給操作員。
動力機(jī)構(gòu)經(jīng)減速器傳動齒型帶輪5，齒型帶輪5采用皮帶同時驅(qū)動主動小車4的前、后 車輪；
檢測機(jī)構(gòu)采集橋梁纜索1的實(shí)時信息并傳送給控制機(jī)構(gòu)，檢測裝置可以是電渦流檢測裝 置、磁漏檢測裝置、超聲波檢測裝置、照相/攝影裝置以及其他一些用于纜索健康狀態(tài)檢測的 儀器，也可以是用于纜索維護(hù)保養(yǎng)的裝置，上述的各種檢測設(shè)備可以單獨(dú)使用，也可以采用 不同的組合同時使用。因?yàn)闃蛄豪|索l為圓柱型，小車在行進(jìn)時，負(fù)重大的小車會自然旋轉(zhuǎn) 到橋梁纜索1下方，故主動小車4 一般處于橋梁纜索1下方。
參見附圖4，本實(shí)用新型的機(jī)器人的控制系統(tǒng)如下控制箱(控制機(jī)構(gòu))中的計(jì)算機(jī)通 過通訊模塊接收到操作人員的指令后，向控制板發(fā)出機(jī)器人的運(yùn)動命令(前進(jìn)、停止或返回)， 控制板則根據(jù)該命令通過驅(qū)動器控制電機(jī)(動力機(jī)構(gòu))運(yùn)動。若小車行進(jìn)中檢測到障礙，或 者直接由計(jì)算機(jī)作出判斷，向控制板發(fā)出返回/前進(jìn)命令(一般用于無人職守的自動系統(tǒng))， 或者將現(xiàn)場的實(shí)時圖象(或其他信號)傳送給操作人員，由操作人員決定該如何控制機(jī)器人 的動作。機(jī)器人運(yùn)動時，計(jì)算機(jī)根據(jù)一定時序啟動檢測裝置對纜索進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果存在 計(jì)算機(jī)中，同時經(jīng)過壓縮后通過通訊模塊發(fā)送給地面設(shè)施。
參見圖5，本實(shí)用新型采用的一套具體的控制程序框圖。
權(quán)利要求1、一種橋梁纜索健康檢測機(jī)器人，其特征在于它包括主動小車(4)、從動小車(2)、連接裝置、導(dǎo)向裝置、控制裝置；主動小車(4)和從動小車(2)車輪相對并通過連接裝置連接，兩車車輪夾緊橋梁纜索(1)；主動小車(4)通過導(dǎo)向裝置牽引從動小車(2)移動；控制裝置設(shè)置在主動小車(4)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁纜索健康檢測機(jī)器人，其特征在于主動小車(4)和從 動小車(2)包括車體和前、后兩個車輪；其中，車輪輪緣為內(nèi)凹的弧面，輪緣的材料采用 橡膠弧面、金屬無齒弧面或金屬有齒弧面；輪緣尺寸與橋梁纜索(1)外徑相匹配。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁纜索健康檢測機(jī)器人，其特征在于連接裝置包括彈簧(3-1)、連接板(3-2)、連接桿(3-3);主動小車(4)和從動小車(2)的中部各設(shè)置有一個 連接板(3-2)，連接板(3-2)和車體轉(zhuǎn)動連接；連接板(3-2)兩端有孔，分別對應(yīng)車體兩側(cè) 的連接桿(3-3);連接桿(3-3) —端固定在其中一個連接板(3-2)上，連接桿(3-3)另一 端將彈簧(3-1)卡在連接板(3-2)和連接桿(3-3)端頭之間；彈簧(3-1)為兩小車提供預(yù) 緊iH壓力。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的橋梁纜索健康檢測機(jī)器人，其特征在于彈簧(3-1)采用定 剛度或變剛度雙螺旋彈簧，且彈簧(3-1)的伸縮量可調(diào)。 '
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁纜索健康檢測機(jī)器人，其特征在于導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)如下兩小車車體兩側(cè)分別設(shè)置有兩根導(dǎo)向桿(7)，導(dǎo)向桿(7)兩端分別卡在兩小車車體上，主動 小車(4)通過導(dǎo)向桿(7)帶動從動小車(2)移動。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁纜索健康檢測機(jī)器人，其特征在于控制裝置包括動力 機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)；控制機(jī)構(gòu)接收操作員的遠(yuǎn)程指令對動力機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，同時，將檢測機(jī)構(gòu)采集到的實(shí)時信息發(fā)送給操作員。動力機(jī)構(gòu)經(jīng)減速器傳動齒型帶輪(5)，齒型帶輪(5)采用皮帶同時驅(qū)動主動小車(4) 的前、后車輪；檢測機(jī)構(gòu)采集橋梁纜索(1)的實(shí)時信息并傳送給控制機(jī)構(gòu)，檢測機(jī)構(gòu)可以采用電渦流檢 測裝置、磁漏檢測裝置、超聲波檢測裝置、照相/攝影裝置中的一種多或上述裝置中的不同組
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種橋梁纜索健康檢測機(jī)器人，它包括主動小車、從動小車、連接裝置、導(dǎo)向裝置、控制裝置；主動小車和從動小車車輪相對并通過連接裝置連接，兩車車輪夾緊橋梁纜索；主動小車通過導(dǎo)向裝置牽引從動小車移動；控制裝置設(shè)置在主動小車上。本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，操縱簡便，運(yùn)動靈活，帶負(fù)載能力強(qiáng)，可攜帶不同類型的檢測、維護(hù)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)大長度斜拉索的無人檢測及涂裝，適用面廣。
文檔編號E01D19/10GK201400851SQ20092012701
公開日2010年2月10日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者劉朝濤, 葉天明, 向中富, 彭中波, 杜國松, 杜子學(xué), 林 楊, 維 武, 馬技能 申請人:重慶交通大學(xué)