專利名稱：滾動(dòng)式纜索機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于斜拉橋纜索檢測(cè)與維護(hù)的爬升機(jī)器人，屬于特種機(jī)器人技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
斜拉橋作為現(xiàn)代橋梁的新形式，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。作為斜拉橋主 要受力構(gòu)件之一的纜索長(zhǎng)期暴露在空氣中，經(jīng)風(fēng)吹雨淋日曬，纜索表面的聚乙烯護(hù)套將會(huì) 產(chǎn)生不同程度的硬化和開裂現(xiàn)象，給護(hù)套內(nèi)的鋼絲束帶來銹斑、斷絲等嚴(yán)重的問題；同時(shí)由 于隨機(jī)風(fēng)振、雨振，使纜索內(nèi)的鋼絲產(chǎn)生微摩擦，繼而引起嚴(yán)重的斷絲問題，給斜拉橋埋下 嚴(yán)重的隱患。由于斜拉橋是最近幾十年才興起的新橋型，與斜拉橋的主要受力構(gòu)件纜索相 配套的纜索維護(hù)措施還很不完善。早期對(duì)纜索的檢測(cè)與維護(hù)采用卷?yè)P(yáng)機(jī)拖動(dòng)吊籃小車以人工的方式。這種吊籃小車 作業(yè)方式的確定是小車重量大，吊籃小車加上兩位工作人員重達(dá)七八百公斤，并且為了減 小提升力，采用了堅(jiān)硬的尼龍輪壓在纜索上，這不僅會(huì)把底涂層刮掉，而且會(huì)擦傷纜索表面 的PE防護(hù)層，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)魯噤摻z；施工工期長(zhǎng)、成本高，清洗涂裝一座大橋上全部纜索 的工期達(dá)數(shù)月之久，并且各種費(fèi)用較高；工人工作的環(huán)境極端惡劣，工作人員在一百多米的 高空作業(yè)，不僅面臨大風(fēng)、難于通訊的情況，而且會(huì)有人員傷亡事故的發(fā)生。近幾年來，由上海交通大學(xué)研制的多款氣動(dòng)、電動(dòng)纜索機(jī)器人較以前有較大的改 進(jìn)，基本滿足一般的使用要求，但也有機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)復(fù)雜，意外事故機(jī)器人難以自動(dòng) 返回地面，上升、下降都需要臍纜供電，實(shí)際操作不便，因此未能得到廣泛的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是要提供一種適用于任意傾斜度纜索爬升的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝卸方便 的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，以能有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)纜索的檢測(cè)、維護(hù)等一系列工作，從而達(dá)到減輕工 人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高質(zhì)量、減少成本等目的。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，包括機(jī)架2、驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)3、從動(dòng)輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)4、控制柜5、 傳感器6，所述的驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)3包括上驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)H和下驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)J ；所述的從動(dòng)輪制動(dòng) 機(jī)構(gòu)4包括擒縱回程機(jī)構(gòu)E、摩擦阻力機(jī)構(gòu)F ；驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)3、從動(dòng)輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)4、控制柜5、 傳感器6分別固聯(lián)在機(jī)架2上。機(jī)架2由機(jī)架上板20、機(jī)架上梁板沈、機(jī)架下板25、機(jī)架下梁板24、導(dǎo)桿22、壓簧 19、調(diào)節(jié)螺母18組成，至少兩根的機(jī)架上梁板沈的兩端分別固連在兩根機(jī)架上板20上，至 少兩根的機(jī)架下梁板M的兩端分別固連在兩根機(jī)架下板25上，機(jī)架連接導(dǎo)桿22穿過機(jī)架 上板20和機(jī)架下板25端部的導(dǎo)向孔，其頂部連接壓簧19，并與調(diào)節(jié)螺母18旋合，通過調(diào)節(jié) 螺母18調(diào)節(jié)壓簧19的壓緊力。機(jī)架上板20、機(jī)架下板25分別固聯(lián)導(dǎo)向套21和導(dǎo)向套23，導(dǎo)桿22穿過導(dǎo)向套21和導(dǎo)向套23 ；機(jī)架上板20、機(jī)架下板25的數(shù)量分別為2-4根，機(jī)架上梁板沈和機(jī)架下梁板 24的數(shù)量分別為2-4根，導(dǎo)桿22的數(shù)量為2-8根，導(dǎo)向套21和導(dǎo)向套23分別為4_16個(gè)。上驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)H由電機(jī)支架9、驅(qū)動(dòng)電機(jī)7、齒形帶輪8、同步齒形帶10、齒形帶輪 11、支座12、上驅(qū)動(dòng)軸13和上驅(qū)動(dòng)輪14組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)7固聯(lián)在電機(jī)支架9上，齒形帶輪8 連接在驅(qū)動(dòng)電機(jī)7軸端部，通過同步齒形帶10與固連在上驅(qū)動(dòng)軸13端部的齒形帶輪11連 接，電機(jī)支架9固連在機(jī)架上梁板沈上，上驅(qū)動(dòng)輪14與上驅(qū)動(dòng)軸13固聯(lián)，上驅(qū)動(dòng)軸13的 兩端支承在支座12上，支座12固定在機(jī)架上梁板沈上；驅(qū)動(dòng)電機(jī)7通過齒形帶輪8、同步齒形帶10和齒形帶輪11帶動(dòng)上驅(qū)動(dòng)軸13旋轉(zhuǎn)， 上驅(qū)動(dòng)軸13帶動(dòng)上驅(qū)動(dòng)輪14旋轉(zhuǎn)，上驅(qū)動(dòng)輪14在纜索1上爬行；下驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)J由下驅(qū)動(dòng)軸16、下驅(qū)動(dòng)輪15和支座17組成，下驅(qū)動(dòng)輪15與下驅(qū) 動(dòng)軸16固聯(lián)，下驅(qū)動(dòng)軸16的兩端支承在支座17上，支座17固定在機(jī)架下梁板M上；上驅(qū)動(dòng)輪14將產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力通過機(jī)架上梁板沈、機(jī)架上板20、導(dǎo)桿22、機(jī)架下板 25、機(jī)架下梁板2、及支座17、下驅(qū)動(dòng)軸16帶動(dòng)下驅(qū)動(dòng)輪15旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人爬纜運(yùn)動(dòng)。擒縱回程機(jī)構(gòu)E由上從動(dòng)輪33、上從動(dòng)軸45、支座32、擒縱輪四、擒縱爪30、銷軸 31、擒縱連桿觀、配重塊27、單向軸承內(nèi)圈47、單向軸承外圈48、鍵49、鍵50、圓螺母46組 成，上從動(dòng)輪33固聯(lián)在上從動(dòng)軸45上，上從動(dòng)軸45支承在支座32上，支座32固定在機(jī)架 上梁板沈上；上從動(dòng)軸45的端部通過鍵50與單向軸承內(nèi)圈47鍵接，單向軸承外圈48通 過鍵49與擒縱輪四鍵接，圓螺母46將單向軸承內(nèi)圈47軸向固定在上從動(dòng)軸45上，銷軸 31固定在機(jī)架下梁板M上，擒縱輪四與擒縱爪30接合，擒縱爪30可繞銷軸31擺動(dòng)，擒縱 爪30通過螺栓與擒縱連桿28固聯(lián)，擒縱連桿28通過螺栓與配重塊27固聯(lián)；在滾動(dòng)式纜索機(jī)器人上行爬纜索時(shí)，設(shè)定機(jī)器人上行爬纜索時(shí)為單向軸承為超越 狀態(tài)，即單向軸承內(nèi)圈47與單向軸承外圈48處于解脫狀態(tài)，內(nèi)外圈沒有任何連動(dòng)關(guān)系；此 時(shí)，上從動(dòng)輪33和上從動(dòng)軸45旋轉(zhuǎn)，通過鍵50帶動(dòng)單向軸承內(nèi)圈47旋轉(zhuǎn)，單向軸承外圈 48靜止，由此，鍵49、擒縱輪四、擒縱爪30等皆靜止不動(dòng)；在滾動(dòng)式纜索機(jī)器人靠重力沿纜索回程時(shí)，上從動(dòng)輪33和上從動(dòng)軸45反向旋轉(zhuǎn)， 通過鍵50帶動(dòng)單向軸承內(nèi)圈47旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，為單向軸承為鎖止?fàn)顟B(tài)，即單向軸承內(nèi)圈47與 單向軸承外圈48處于固聯(lián)狀態(tài)，內(nèi)外圈連為一體傳遞扭矩，此時(shí)，單向軸承外圈48通過鍵 49帶動(dòng)擒縱輪四旋轉(zhuǎn)，擒縱爪30受力，并繞銷軸31快速擺動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)擒縱連桿觀和配 重塊27擺動(dòng)，配重塊27擺動(dòng)的能量與機(jī)器人下降時(shí)能量守恒，從而保證機(jī)器人均速下降。摩擦阻力機(jī)構(gòu)F由下從動(dòng)輪38、下從動(dòng)軸36、彈簧35、調(diào)節(jié)螺母34、靜摩擦片39、 動(dòng)摩擦軸套40、單向軸承內(nèi)圈41、單向軸承外圈42、鍵43、鍵44組成，下從動(dòng)輪38固聯(lián)在 下從動(dòng)軸36上，下從動(dòng)軸36支承在支座37上，支座37固定在機(jī)架下梁板M上；下從動(dòng)軸 36的端部通過鍵43與單向軸承內(nèi)圈41鍵接，單向軸承外圈42通過鍵44與動(dòng)摩擦軸套40 相連，靜摩擦片39與支座37固聯(lián)，通過旋合調(diào)節(jié)螺母34，使彈簧35產(chǎn)生壓緊力，將單向軸 承內(nèi)圈41軸向壓緊在下從動(dòng)軸36上，并將動(dòng)摩擦軸套40與靜摩擦片39壓緊在一起。在滾動(dòng)式纜索機(jī)器人上行爬纜索時(shí)，設(shè)定機(jī)器人上行爬纜索時(shí)為單向軸承為超越 狀態(tài)，即單向軸承內(nèi)圈41與單向軸承外圈42處于解脫狀態(tài)，內(nèi)外圈沒有任何連動(dòng)關(guān)系；此 時(shí)，下從動(dòng)輪38和下從動(dòng)軸36旋轉(zhuǎn)，通過鍵43帶動(dòng)單向軸承內(nèi)圈41旋轉(zhuǎn)，單向軸承外圈 42靜止，由此，鍵44、動(dòng)摩擦軸套40靜止不動(dòng)；[0019]在滾動(dòng)式纜索機(jī)器人靠重力沿纜索回程時(shí)，下從動(dòng)輪38和下從動(dòng)軸36反向旋轉(zhuǎn)， 通過鍵43帶動(dòng)單向軸承內(nèi)圈42旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，為單向軸承為鎖止?fàn)顟B(tài)，即單向軸承內(nèi)圈41與 單向軸承外圈42處于固聯(lián)狀態(tài)，內(nèi)外圈連為一體傳遞扭矩，此時(shí)，單向軸承外圈42通過鍵 44帶動(dòng)動(dòng)摩擦軸套40旋轉(zhuǎn)，由旋合調(diào)節(jié)螺母34，使彈簧35產(chǎn)生壓緊力，在動(dòng)摩擦軸套40 與靜摩擦片39之間產(chǎn)生靜摩擦力，從而抵消部分機(jī)器人回程時(shí)重力作用，與擒縱機(jī)構(gòu)的配 重塊27相配合，保證機(jī)器人均速下降。驅(qū)動(dòng)電機(jī)7為交流電機(jī)或無換向器直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)7固聯(lián)減速器， 驅(qū)動(dòng)電機(jī)7轉(zhuǎn)子另一端固聯(lián)編碼器。傳感器6為行程開關(guān)或?yàn)槌暡▊鞲衅鳌？刂乒?包括驅(qū)動(dòng)電源和控制器系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)電源為鋰電池，控制器為可編程控制 器系統(tǒng)。滾動(dòng)式纜索機(jī)器人中，所屬的機(jī)架2、齒形帶輪8、電機(jī)支架9、同步齒形帶10、齒 形帶輪11、支座12、上驅(qū)動(dòng)軸13、上驅(qū)動(dòng)輪14、下驅(qū)動(dòng)輪15、下驅(qū)動(dòng)軸16、支座17、機(jī)架上 板20、導(dǎo)向套21、導(dǎo)桿22、導(dǎo)向套23，機(jī)架下梁板M、機(jī)架下板25，機(jī)架上梁板沈，擒縱連 桿觀、擒縱輪四、擒縱爪30、銷軸31、支座32、上從動(dòng)輪33、下從動(dòng)軸36、支座37、下從動(dòng)輪 38、靜摩擦片39、動(dòng)摩擦軸套40、鍵43、鍵44，上從動(dòng)軸45、鍵49、鍵50其材質(zhì)為金屬。所述的機(jī)架2、齒形帶輪8、電機(jī)支架9、同步齒形帶10、齒形帶輪11、支座12、上驅(qū) 動(dòng)輪14、下驅(qū)動(dòng)輪15、支座17、機(jī)架上板20、導(dǎo)向套21、導(dǎo)向套23，機(jī)架下梁板M、機(jī)架下板 25，機(jī)架上梁板沈，擒縱連桿觀、擒縱輪四、擒縱爪30、支座32、上從動(dòng)輪33、支座37、下從 動(dòng)輪38、靜摩擦片39、動(dòng)摩擦軸套40其材質(zhì)為塑料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，重量輕；自帶能源，便于實(shí)際操作；2.安全性好，具有安全返 回地面裝置。即機(jī)器人在高空中發(fā)生意外斷電事故時(shí)，擒縱機(jī)構(gòu)工作，使機(jī)器人自動(dòng)均速安 全返回地面。3.適應(yīng)工作要求的范圍大，移動(dòng)速度在1米/分一10米/分之間可調(diào)節(jié)。爬 纜直徑可以達(dá)到200mm以上，能夠適應(yīng)纜索傾斜度范圍0° -90°。承載重量可以達(dá)到120 公斤以上。

圖1為本發(fā)明的主視圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為圖2電機(jī)支架8的右視圖；圖4為圖1的B-B剖視圖；圖5為圖1的C-C剖視圖；圖6為圖4的D向視圖；附圖中1-纜索，2-機(jī)架，3-主動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，4-從動(dòng)輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)，5-控制柜， 6-傳感器，7-驅(qū)動(dòng)電機(jī)，8-齒形帶輪，9-電機(jī)支架，10-同步齒形帶，11-齒形帶輪，12-支 座，13-上驅(qū)動(dòng)軸，14-上驅(qū)動(dòng)輪，15-下驅(qū)動(dòng)輪，16-下驅(qū)動(dòng)軸，17-支座，18-調(diào)節(jié)螺母， 19-壓簧，20-機(jī)架上板，21-導(dǎo)向套，22-導(dǎo)桿，23-導(dǎo)向套，24-機(jī)架下梁板，25-機(jī)架下板， 26-機(jī)架上梁板，27-配重塊，28-擒縱連桿，29-擒縱輪，30-擒縱爪，31-銷軸，32-支座， 33-上從動(dòng)輪，34-調(diào)節(jié)螺母，35-彈簧，36-下從動(dòng)軸，37-支座，38-下從動(dòng)輪，39-靜摩擦 片，40-動(dòng)摩擦軸套，41 -單向軸承外圈，42-單向軸承內(nèi)圈，43-鍵，44-鍵，45-上從動(dòng)軸，46-圓螺母，47-單向軸承內(nèi)圈，48-單向軸承外圈，49-鍵，50-鍵H-上驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)，J-下驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)，E-擒縱回程機(jī)構(gòu)，F(xiàn)-摩擦阻力機(jī)構(gòu)
具體實(shí)施方式
以下通過實(shí)施例和附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，包括機(jī)架2、驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)3、從動(dòng)輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)4、控制柜 5、傳感器6，驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)3包括上驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)H和下驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)J ；從動(dòng)輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括 擒縱回程機(jī)構(gòu)E、摩擦阻力機(jī)構(gòu)F。如圖1示，機(jī)架上板20、機(jī)架上梁板沈、機(jī)架下板25、機(jī)架下梁板M選用角鋼，由 兩個(gè)機(jī)架上板20和兩個(gè)機(jī)架上梁板沈組成一個(gè)上井形框架，四邊分別由四個(gè)螺栓連接；兩 個(gè)機(jī)架下板25和兩個(gè)機(jī)架下梁板M組成一個(gè)下井形框架，四邊由四個(gè)螺栓連接。如圖6示，機(jī)架上板20和機(jī)架下板25的兩端加工導(dǎo)向孔，并分別固聯(lián)導(dǎo)向套21 和導(dǎo)向套23 ；四根導(dǎo)桿22分別穿過機(jī)架上板20和機(jī)架下板25端部的導(dǎo)向孔和導(dǎo)向套21 和導(dǎo)向套23，其頂部連接壓簧19，并與調(diào)節(jié)螺母18旋合，通過調(diào)節(jié)螺母18調(diào)節(jié)壓簧19的 壓緊力。如圖2和圖3示，上驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)H由電機(jī)支架9、驅(qū)動(dòng)電機(jī)7、齒形帶輪8、同步齒 形帶10、齒形帶輪11、支座12、上驅(qū)動(dòng)軸13和上驅(qū)動(dòng)輪14組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)7固聯(lián)在電機(jī)支 架9上，齒形帶輪8連接在驅(qū)動(dòng)電機(jī)7軸端部，通過同步齒形帶10與固連在上驅(qū)動(dòng)軸13端 部的齒形帶輪11連接，電機(jī)支架9固連在機(jī)架上梁板沈上，上驅(qū)動(dòng)輪14與上驅(qū)動(dòng)軸13固 聯(lián)，上驅(qū)動(dòng)軸13的兩端支承在支座12上，支座12固定在機(jī)架上梁板沈上。如圖2下驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)J由下驅(qū)動(dòng)軸16、下驅(qū)動(dòng)輪15和支座17組成，下驅(qū)動(dòng)輪15 與下驅(qū)動(dòng)軸16固聯(lián)，下驅(qū)動(dòng)軸16的兩端支承在支座17上，支座17固定在機(jī)架下梁板M 上。如圖4和圖5示，擒縱回程機(jī)構(gòu)E由上從動(dòng)輪33、上從動(dòng)軸45、支座32、擒縱輪四、 擒縱爪30、銷軸31、擒縱連桿28、配重塊27、單向軸承內(nèi)圈47、單向軸承外圈48、鍵49、鍵 50、圓螺母46組成，上從動(dòng)輪33固聯(lián)在上從動(dòng)軸45上，上從動(dòng)軸45支承在支座32上，支 座32固定在機(jī)架上梁板沈上；上從動(dòng)軸45的端部通過鍵50與單向軸承內(nèi)圈47鍵接，單 向軸承外圈48通過鍵49與擒縱輪四鍵接，圓螺母46將單向軸承內(nèi)圈47軸向固定在上從 動(dòng)軸45上，銷軸31固定在機(jī)架下梁板M上，擒縱輪四與擒縱爪30接合，擒縱爪30可繞 銷軸31擺動(dòng)，擒縱爪30通過螺栓與擒縱連桿28固聯(lián)，擒縱連桿28通過螺栓與配重塊27 固聯(lián)。如圖4示，摩擦阻力機(jī)構(gòu)F由下從動(dòng)輪38、下從動(dòng)軸36、彈簧35、調(diào)節(jié)螺母34、靜 摩擦片39、動(dòng)摩擦軸套40、單向軸承內(nèi)圈41、單向軸承外圈42、鍵43、鍵44組成，下從動(dòng)輪 38固聯(lián)在下從動(dòng)軸36上，下從動(dòng)軸36支承在支座37上，支座37固定在機(jī)架下梁板M上； 下從動(dòng)軸36的端部通過鍵43與單向軸承內(nèi)圈41鍵接，單向軸承外圈42通過鍵44與動(dòng)摩 擦軸套40相連，靜摩擦片39與支座37固聯(lián)，通過旋合調(diào)節(jié)螺母34，使彈簧35產(chǎn)生壓緊力， 將單向軸承內(nèi)圈41軸向壓緊在下從動(dòng)軸36上，并將動(dòng)摩擦軸套40與靜摩擦片39壓緊在 一起。驅(qū)動(dòng)電機(jī)7為無換向器直流電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)子一端固聯(lián)減速器，轉(zhuǎn)子另一端固聯(lián)編碼器。傳感器6為行程開關(guān)?？刂乒?包括驅(qū)動(dòng)電源和控制器系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)電源為鋰電池， 控制器為可編程控制器系統(tǒng)。本滾動(dòng)式纜索機(jī)器人的工作過程如下首先將本機(jī)器人上井形框架和下井形框架打開，并將其緊壓在纜索1上，四根導(dǎo) 桿22分別穿過機(jī)架上板20和機(jī)架下板25端部的導(dǎo)向孔和導(dǎo)向套21和導(dǎo)向套23，其頂部 連接壓簧19，并與調(diào)節(jié)螺母18旋合，通過調(diào)節(jié)螺母18調(diào)節(jié)壓簧19的壓緊力，從而將機(jī)器人 安裝在纜索1上。驅(qū)動(dòng)電機(jī)7通過齒形帶輪8、同步齒形帶10和齒形帶輪11帶動(dòng)上驅(qū)動(dòng)軸13旋轉(zhuǎn)， 上驅(qū)動(dòng)軸13帶動(dòng)上驅(qū)動(dòng)輪14旋轉(zhuǎn)，上驅(qū)動(dòng)輪14在纜索1上爬行；上驅(qū)動(dòng)輪14將產(chǎn)生的驅(qū) 動(dòng)力通過機(jī)架上梁板沈、機(jī)架上板20、導(dǎo)桿22、機(jī)架下板25、機(jī)架下梁板2、及支座17、下驅(qū) 動(dòng)軸16帶動(dòng)下驅(qū)動(dòng)輪15旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人爬纜運(yùn)動(dòng)。在滾動(dòng)式纜索機(jī)器人上行爬纜索時(shí)，設(shè)定機(jī)器人上行爬纜索時(shí)為單向軸承為超越 狀態(tài)，即單向軸承內(nèi)圈47與單向軸承外圈48處于解脫狀態(tài)，內(nèi)外圈沒有任何連動(dòng)關(guān)系；此 時(shí)，上從動(dòng)輪33和上從動(dòng)軸45旋轉(zhuǎn)，通過鍵50帶動(dòng)單向軸承內(nèi)圈47旋轉(zhuǎn)，單向軸承外圈 48靜止，由此，鍵49、擒縱輪四、擒縱爪30等皆靜止不動(dòng)；下從動(dòng)輪38和下從動(dòng)軸36旋轉(zhuǎn)， 單向軸承內(nèi)圈41與單向軸承外圈42處于解脫狀態(tài)，內(nèi)外圈沒有任何連動(dòng)關(guān)系，下從動(dòng)軸36 通過鍵43帶動(dòng)單向軸承內(nèi)圈41旋轉(zhuǎn)，單向軸承外圈42靜止，由此，鍵44、動(dòng)摩擦軸套40靜 止不動(dòng)；機(jī)器人實(shí)現(xiàn)爬纜運(yùn)動(dòng)。當(dāng)機(jī)器人爬到頂端時(shí)，傳感器6受觸發(fā)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)7停轉(zhuǎn)，機(jī) 器人在重力作用下沿纜索回程。在滾動(dòng)式纜索機(jī)器人靠重力沿纜索回程時(shí)，上從動(dòng)輪33和上從動(dòng)軸45反向旋轉(zhuǎn)， 通過鍵50帶動(dòng)單向軸承內(nèi)圈47旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，為單向軸承為鎖止?fàn)顟B(tài)，即單向軸承內(nèi)圈47與 單向軸承外圈48處于固聯(lián)狀態(tài)，內(nèi)外圈連為一體傳遞扭矩，此時(shí)，單向軸承外圈48通過鍵 49帶動(dòng)擒縱輪四旋轉(zhuǎn)，擒縱爪30受力，并繞銷軸31快速擺動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)擒縱連桿觀和配 重塊27擺動(dòng)，配重塊27擺動(dòng)的能量與機(jī)器人下降時(shí)能量守恒，從而保證機(jī)器人均速下降。下從動(dòng)輪38和下從動(dòng)軸36反向旋轉(zhuǎn)，通過鍵43帶動(dòng)單向軸承內(nèi)圈42旋轉(zhuǎn)，此時(shí)， 為單向軸承為鎖止?fàn)顟B(tài)，即單向軸承內(nèi)圈41與單向軸承外圈42處于固聯(lián)狀態(tài)，內(nèi)外圈連為 一體傳遞扭矩，此時(shí)，單向軸承外圈42通過鍵44帶動(dòng)動(dòng)摩擦軸套40旋轉(zhuǎn)，由旋合調(diào)節(jié)螺母 34，使彈簧35產(chǎn)生壓緊力，在動(dòng)摩擦軸套40與靜摩擦片39之間產(chǎn)生靜摩擦力，從而抵消部 分機(jī)器人回程時(shí)重力作用，與擒縱機(jī)構(gòu)的配重塊27相配合，保證機(jī)器人均速下降。
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權(quán)利要求1.一種滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征是，包括機(jī)架O)、驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)(3)、從動(dòng)輪制動(dòng)機(jī)構(gòu) G)、控制柜(5)、傳感器(6)，所述的驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)C3)包括上驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)(H)和下驅(qū)動(dòng)輪機(jī) 構(gòu)(J)；所述的從動(dòng)輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)包括擒縱回程機(jī)構(gòu)(E)、摩擦阻力機(jī)構(gòu)(F)；驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu) (3)、從動(dòng)輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)、控制柜(5)、傳感器(6)分別固聯(lián)在機(jī)架(2)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征在于機(jī)架O)由機(jī)架上板 (20)、機(jī)架上梁板( )、機(jī)架下板(25)、機(jī)架下梁板(M)、導(dǎo)桿(22)、壓簧(19)、調(diào)節(jié)螺母 (18)組成，至少兩根的機(jī)架上梁板06)的兩端分別固連在兩根機(jī)架上板OO)上，至少兩 根的機(jī)架下梁板04)的兩端分別固連在兩根機(jī)架下板0 上，機(jī)架連接導(dǎo)桿0 穿過機(jī) 架上板OO)和機(jī)架下板0 端部的導(dǎo)向孔，其頂部連接壓簧(19)，并與調(diào)節(jié)螺母(18)旋 合，通過調(diào)節(jié)螺母(18)調(diào)節(jié)壓簧(19)的壓緊力。
3.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征在于機(jī)架上板(20)、機(jī)架下板 (25)分別固聯(lián)導(dǎo)向套和導(dǎo)向套03)，導(dǎo)桿02)穿過導(dǎo)向套和導(dǎo)向套03)；機(jī)架 上板(20)、機(jī)架下板0 的數(shù)量分別為2-4根，機(jī)架上梁板06)和機(jī)架下梁板04)的數(shù) 量分別為2-4根，導(dǎo)桿02)的數(shù)量為2-8根，導(dǎo)向套和導(dǎo)向套03)分別為4-16個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征在于上驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)(H)由電機(jī) 支架(9)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)、齒形帶輪(8)、同步齒形帶(10)、齒形帶輪(11)、支座(12)、上驅(qū)動(dòng) 軸(13)和上驅(qū)動(dòng)輪(14)組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)固聯(lián)在電機(jī)支架(9)上，齒形帶輪⑶連接在 驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)軸端部，通過同步齒形帶(10)與固連在上驅(qū)動(dòng)軸(1 端部的齒形帶輪(11) 連接，電機(jī)支架(9)固連在機(jī)架上梁板06)上，上驅(qū)動(dòng)輪(14)與上驅(qū)動(dòng)軸(1 固聯(lián)，上驅(qū) 動(dòng)軸(1 的兩端支承在支座(1 上，支座(1 固定在機(jī)架上梁板06)上；驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)通過齒形帶輪(8)、同步齒形帶(10)和齒形帶輪(11)帶動(dòng)上驅(qū)動(dòng)軸(13) 旋轉(zhuǎn)，上驅(qū)動(dòng)軸(1 帶動(dòng)上驅(qū)動(dòng)輪(14)旋轉(zhuǎn)，上驅(qū)動(dòng)輪(14)在纜索(1)上爬行。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征在于下驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)(J)由下驅(qū) 動(dòng)軸(16)、下驅(qū)動(dòng)輪(1 和支座(17)組成，下驅(qū)動(dòng)軸(16)與下驅(qū)動(dòng)輪(1 固聯(lián)，下驅(qū)動(dòng) 軸(16)的兩端支承在支座(17)上，支座(17)固定在機(jī)架下梁板04)上；上驅(qū)動(dòng)輪(14)將產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力通過機(jī)架上梁板( )、機(jī)架上板(20)、導(dǎo)桿(22)、機(jī)架 下板(25)、機(jī)架下梁板04)及支座(17)、下驅(qū)動(dòng)軸(16)帶動(dòng)下驅(qū)動(dòng)輪(1 旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn) 機(jī)器人爬纜運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征在于擒縱回程機(jī)構(gòu)(E)由上從 動(dòng)輪(33)、上從動(dòng)軸(45)、支座(32)、擒縱輪(29)、擒縱爪(30)、銷軸(31)、擒縱連桿(28)、 配重塊(27)、單向軸承內(nèi)圈(47)、單向軸承外圈(48)、鍵(49)、鍵(50)、圓螺母06)組成， 上從動(dòng)輪(3 固聯(lián)在上從動(dòng)軸0 上，上從動(dòng)軸0 支承在支座(3 上，支座(32)固 定在機(jī)架上梁板06)上；上從動(dòng)軸0 的端部通過鍵(50)與單向軸承內(nèi)圈G7)鍵接，單 向軸承外圈G8)通過鍵09)與擒縱輪09)鍵接，圓螺母06)將單向軸承內(nèi)圈G7)軸向 固定在上從動(dòng)軸0 上，銷軸(31)固定在機(jī)架下梁板04)上，擒縱輪09)與擒縱爪(30) 接合，擒縱爪(30)可繞銷軸(31)擺動(dòng)，擒縱爪(30)通過螺栓與擒縱連桿08)固聯(lián)，擒縱 連桿0 通過螺栓與配重塊、2Τ)固聯(lián)；在滾動(dòng)式纜索機(jī)器人上行爬纜索時(shí)，設(shè)定機(jī)器人上行爬纜索時(shí)為單向軸承為超越狀 態(tài)，即單向軸承內(nèi)圈G7)與單向軸承外圈G8)處于解脫狀態(tài)，內(nèi)外圈沒有任何連動(dòng)關(guān)系；此時(shí)，上從動(dòng)輪(3 和上從動(dòng)軸0 旋轉(zhuǎn)，通過鍵(50)帶動(dòng)單向軸承內(nèi)圈G7)旋轉(zhuǎn)，單 向軸承外圈G8)靜止，由此，鍵(49)、擒縱輪(四)、擒縱爪(30)等皆靜止不動(dòng)；在滾動(dòng)式纜索機(jī)器人靠重力沿纜索回程時(shí)，上從動(dòng)輪(3 和上從動(dòng)軸0 反向旋轉(zhuǎn)， 通過鍵(50)帶動(dòng)單向軸承內(nèi)圈G7)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，為單向軸承為鎖止?fàn)顟B(tài)，即單向軸承內(nèi)圈(47)與單向軸承外圈G8)處于固聯(lián)狀態(tài)，內(nèi)外圈連為一體傳遞扭矩，此時(shí)，單向軸承外圈(48)通過鍵09)帶動(dòng)擒縱輪09)旋轉(zhuǎn)，擒縱爪(30)受力，并繞銷軸(31)快速擺動(dòng)，同時(shí) 帶動(dòng)擒縱連桿08)和配重塊(XT)擺動(dòng)，配重塊(XT)擺動(dòng)的能量與機(jī)器人下降時(shí)能量守 恒，從而保證機(jī)器人均速下降。
7.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征在于摩擦阻力機(jī)構(gòu)(F)由下從 動(dòng)輪(38)、下從動(dòng)軸(36)、彈簧(35)、調(diào)節(jié)螺母(34)、靜摩擦片(39)、動(dòng)摩擦軸套(40)、單 向軸承內(nèi)圈(41)、單向軸承外圈(42)、鍵(43)、鍵04)組成，下從動(dòng)輪(38)固聯(lián)在下從動(dòng) 軸(36)上，下從動(dòng)軸(36)支承在支座(37)上，支座(37)固定在機(jī)架下梁板04)上；下從 動(dòng)軸(36)的端部通過鍵03)與單向軸承內(nèi)圈Gl)鍵接，單向軸承外圈G2)通過鍵04) 與動(dòng)摩擦軸套GO)相連，靜摩擦片(39)與支座(37)固聯(lián)，通過旋合調(diào)節(jié)螺母(34)，使彈 簧(3 產(chǎn)生壓緊力，將單向軸承內(nèi)圈Gl)軸向壓緊在下從動(dòng)軸(36)上，并將動(dòng)摩擦軸套(40)與靜摩擦片(39)壓緊在一起。在滾動(dòng)式纜索機(jī)器人上行爬纜索時(shí)，設(shè)定機(jī)器人上行爬纜索時(shí)為單向軸承為超越狀 態(tài)，即單向軸承內(nèi)圈Gl)與單向軸承外圈G2)處于解脫狀態(tài)，內(nèi)外圈沒有任何連動(dòng)關(guān)系； 此時(shí)，下從動(dòng)輪(38)和下從動(dòng)軸(36)旋轉(zhuǎn)，通過鍵帶動(dòng)單向軸承內(nèi)圈Gl)旋轉(zhuǎn)，單 向軸承外圈0 靜止，由此，鍵(44)、動(dòng)摩擦軸套00)靜止不動(dòng)；在滾動(dòng)式纜索機(jī)器人靠重力沿纜索回程時(shí)，下從動(dòng)輪(38)和下從動(dòng)軸(36)反向旋轉(zhuǎn)， 通過鍵帶動(dòng)單向軸承內(nèi)圈0 旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，為單向軸承為鎖止?fàn)顟B(tài)，即單向軸承內(nèi)圈(41)與單向軸承外圈0 處于固聯(lián)狀態(tài)，內(nèi)外圈連為一體傳遞扭矩，此時(shí)，單向軸承外圈(42)通過鍵04)帶動(dòng)動(dòng)摩擦軸套GO)旋轉(zhuǎn)，由旋合調(diào)節(jié)螺母(34)，使彈簧(3 產(chǎn)生壓緊 力，在動(dòng)摩擦軸套GO)與靜摩擦片(39)之間產(chǎn)生靜摩擦力，從而抵消部分機(jī)器人回程時(shí)重 力作用，與擒縱機(jī)構(gòu)的配重塊(XT)相配合，保證機(jī)器人均速下降。
8.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征是，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)為交流 電機(jī)或無換向器直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征是所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)固聯(lián)減 速器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)轉(zhuǎn)子另一端固聯(lián)編碼器。
10.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征是所述的傳感器(6)為行程開關(guān)。
11.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征是所述的傳感器(6)超聲波傳感器
12.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征是所述的控制柜( 包括驅(qū)動(dòng) 電源和控制器系統(tǒng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求書11所述的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征是所述的驅(qū)動(dòng)電源為鋰電 池，控制器為可編程控制器系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求書1或2或3或4或5或6所述的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征是所述的機(jī)架O)、齒形帶輪(8)、電機(jī)支架(9)、齒形帶輪(11)、支座(12)、上驅(qū)動(dòng)軸(13)、上 驅(qū)動(dòng)輪(14)、下驅(qū)動(dòng)輪(15)、下驅(qū)動(dòng)軸(16)、支座(17)、機(jī)架上板(20)、導(dǎo)向套(21)、導(dǎo)桿 (22)、導(dǎo)向套(23)，機(jī)架下梁板(24)、機(jī)架下板(25)，機(jī)架上梁板( )，擒縱連桿(28)、擒縱 輪(29)、擒縱爪(30)、銷軸(31)、支座(32)、上從動(dòng)輪(33)、下從動(dòng)軸(36)、支座(37)、下從 動(dòng)輪(38)、靜摩擦片(39)、動(dòng)摩擦軸套(40)、鍵(43)、鍵(44)，上從動(dòng)軸(45)、鍵(49)、鍵 (50)其材質(zhì)為金屬。
15.根據(jù)權(quán)利要求書1或2或3或4或5或6所述的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，其特征是所述 的機(jī)架(2)、齒形帶輪(8)、電機(jī)支架(9)、同步齒形帶(10)、齒形帶輪(11)、支座(12)、上驅(qū) 動(dòng)輪(14)、下驅(qū)動(dòng)輪(15)、支座(17)、機(jī)架上板(20)、導(dǎo)向套(21)、導(dǎo)向套(23)，機(jī)架下梁 板(M)、機(jī)架下板(25)，機(jī)架上梁板( )，擒縱連桿(觀)、擒縱輪(四)、擒縱爪(30)、支座 (32)、上從動(dòng)輪(33)、支座(37)、下從動(dòng)輪(38)、靜摩擦片(39)、動(dòng)摩擦軸套(40)其材質(zhì)為 塑料。
專利摘要本實(shí)用新型的目的是要提供一種適用于任意傾斜度纜索爬升的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝卸方便的滾動(dòng)式纜索機(jī)器人，包括機(jī)架(2)、驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)(3)、從動(dòng)輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)、控制柜(5)、傳感器(6)，所述的驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)(3)包括上驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)(H)和下驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)(J)；所述的從動(dòng)輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)包括擒縱回程機(jī)構(gòu)(E)、摩擦阻力機(jī)構(gòu)(F)；驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)(3)、從動(dòng)輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)、控制柜(5)、傳感器(6)分別固聯(lián)在機(jī)架(2)上。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自帶能源，具有安全返回地面裝置。適應(yīng)工作要求的范圍大，能夠適應(yīng)纜索傾斜度范圍0°-90°。
文檔編號(hào)E01D19/10GK201883378SQ20102065093
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
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