專利名稱：連續(xù)行進(jìn)式氣動(dòng)纜索維護(hù)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種連續(xù)行進(jìn)式氣動(dòng)纜索維護(hù)機(jī)器人，主要用于斜拉橋纜索的防腐及噴涂等作業(yè)。
背景技術(shù)：
斜拉橋是最近幾十年興起的新型橋型，具有良好的抗震性和經(jīng)濟(jì)性，目前世界范圍已擁有各式斜拉橋400余座，其中我國擁有190余座。承重纜索作為斜拉橋的主要受力構(gòu)件，暴露在大氣之中，長期受到風(fēng)吹、日曬、雨淋和環(huán)境污染的侵蝕，其表面的防護(hù)層極易受到破壞，防護(hù)層的破損會引起周圍介質(zhì)對內(nèi)部鋼索產(chǎn)生電化腐蝕，進(jìn)而威脅到纜索的使 用壽命，定期對纜索表面進(jìn)行涂漆是目前纜索維護(hù)的主要方式之一。纜索維護(hù)機(jī)器人涂膜作業(yè)質(zhì)量的好壞將直接影響到纜索的使用壽命。纜索機(jī)器人的研究在世界范圍內(nèi)來看，還處于初期階段。調(diào)查分析，現(xiàn)有纜索維護(hù)機(jī)器人的爬纜機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式大體可分為摩擦輪連續(xù)滾動(dòng)式、夾緊蠕動(dòng)式兩種。上海交通大學(xué)呂恬生教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組在國內(nèi)率先開展了這方面的研究工作，成功研制了采用電動(dòng)全驅(qū)動(dòng)摩擦輪式、氣動(dòng)蠕動(dòng)式兩種機(jī)器人樣機(jī)，并在S市兩個(gè)大橋上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。基本滿足一般的使用要求，但也存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，上升、下降都需要消耗大量的能源的缺點(diǎn)。因此，高效且能夠連續(xù)移動(dòng)的纜索維護(hù)機(jī)器人的研制具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種代替施工人員對纜索進(jìn)行維護(hù)噴涂等相關(guān)作業(yè)的連續(xù)行進(jìn)式氣動(dòng)纜索維護(hù)機(jī)器人。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為本發(fā)明主要由上體(5)、下體(2)及噴涂機(jī)構(gòu)(8)組成，通過上移動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)、下移動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)將此三部分連接起來。上體(5)安裝有上體夾緊機(jī)構(gòu)(11)和上體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
(12)，下體⑵安裝有下體夾緊機(jī)構(gòu)(16)和下體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(15)，上體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(12)及下體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(15)保證裝置的中心線在爬升過程中保持與纜索軸線重合。上移動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)由導(dǎo)向軸2 (9)、液壓阻尼缸2 (6)及氣動(dòng)缸組2(10)構(gòu)成，下移動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)由導(dǎo)向軸1(14)、液壓阻尼缸I (3)及氣動(dòng)缸組I (13)構(gòu)成，氣動(dòng)缸組2 (10)、氣動(dòng)缸組I (13)及液壓阻尼缸2 (6)、液壓阻尼缸1(3)構(gòu)成氣液阻尼回路，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的連續(xù)升降。所述下移動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)與上移動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)運(yùn)動(dòng)方向相反，且速度差值始終保持恒定。所述氣動(dòng)缸組2 (10)、氣動(dòng)缸組I (13)及液壓阻尼缸2 (6)、液壓阻尼缸1(3)構(gòu)成氣液阻尼回路。所述液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸1(3)行程比為2 I。所述液壓阻尼缸2 (6)與液壓阻尼缸1(3)活塞桿和活塞的面積比均為I : 2。所述液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸1(3)的上下兩腔充滿油液用油管將其并聯(lián)起來。本發(fā)明具有行進(jìn)速度穩(wěn)定連續(xù)、對纜索適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，為提高機(jī)器人纜索噴涂作業(yè)質(zhì)量提供了技術(shù)保障。


圖I是連續(xù)行進(jìn)式氣動(dòng)纜索維護(hù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)組成原理圖；圖2是連續(xù)行進(jìn)式氣動(dòng)纜索維護(hù)機(jī)器人氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖；圖3是連續(xù)行進(jìn)式氣動(dòng)纜索維護(hù)機(jī)器人上升過程動(dòng)作分解圖。圖中1、纜索,2、下體,3、液壓阻尼缸1,4、下移動(dòng)機(jī)構(gòu),5、上體,6、液壓阻尼缸2,
7、上移動(dòng)機(jī)構(gòu)，8、噴涂機(jī)構(gòu)，9、導(dǎo)向軸2，10、氣動(dòng)缸組2，11、上體夾緊機(jī)構(gòu)，12、上體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，13、氣動(dòng)缸組1，14、導(dǎo)向軸1，15、下體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，16、下體夾緊機(jī)構(gòu)，17、單向閥，18、二位二通電磁換向閥，19、壓力繼電器，20、二位五通電磁換向閥，21、單向閥，22、單向閥，23、二位五通電磁換向閥，24、單向閥，25、單向閥，26、壓力繼電器，27、壓力繼電器，28、下移動(dòng)缸組，29、上移動(dòng)缸組，30、液壓單向節(jié)流閥，31、蓄能器，32、液壓單向節(jié)流閥。
具體實(shí)施例方式下面利用附圖對本裝置作進(jìn)一步描述參見圖I、圖2、圖3所示，本發(fā)明主要由上體(5)、下體⑵及噴涂機(jī)構(gòu)⑶組成，通過上移動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)、下移動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)將此三部分連接起來。上體(5)安裝有上體夾緊機(jī)構(gòu)(11)和上體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(12)，下體(2)安裝有下體夾緊機(jī)構(gòu)(16)和下體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(15)；上體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(12)及下體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(15)保證裝置的中心線在爬升過程中保持與纜索軸線重合；上移動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)由導(dǎo)向軸2(9)、液壓阻尼缸2(6)及氣動(dòng)缸組2(10)構(gòu)成，下移動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)由導(dǎo)向軸I (14)、液壓阻尼缸1(3)及氣動(dòng)缸組I (13)構(gòu)成，氣動(dòng)缸組2 (10)、氣動(dòng)缸組1(13)及液壓阻尼缸2 (6)、液壓阻尼缸1(3)構(gòu)成氣液阻尼回路，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的連續(xù)升降。所述連續(xù)行進(jìn)式氣動(dòng)纜索維護(hù)機(jī)器人上升過程動(dòng)作節(jié)拍分解為a下體夾緊機(jī)構(gòu)
(16)夾緊，b上體夾緊機(jī)構(gòu)(11)松開，c上移動(dòng)缸組(29)以速度V勻速縮回，下移動(dòng)缸組
(28)以2v速度伸出，機(jī)器人本體以速度V勻速上升；d上體夾緊機(jī)構(gòu)(11)夾緊，e下體夾緊機(jī)構(gòu)(16)松開，f上移動(dòng)缸組(29)以速度V伸出，下移動(dòng)缸組(28)以2v速度縮回，機(jī)器人本體以速度V勻速上升。如此重復(fù)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)恒速爬升。機(jī)器人下降時(shí)改變動(dòng)作節(jié)拍循環(huán)程序，就可實(shí)現(xiàn)連續(xù)恒速下降。所述連續(xù)行進(jìn)式氣動(dòng)纜索維護(hù)機(jī)器人氣動(dòng)控制系統(tǒng)采用由上體移動(dòng)缸組(29)、下體移動(dòng)缸組(28)兩組移動(dòng)缸組構(gòu)成的同步定比速度分配回路，上體移動(dòng)缸組(29)、下體移動(dòng)缸組(28)分別由規(guī)格相同的氣動(dòng)缸組2(10)、氣動(dòng)缸組1(13)及液壓阻尼缸2 )、液壓阻尼缸I (3)構(gòu)成氣液阻尼回路，液壓阻尼缸2 (6)與液壓阻尼缸I (3)行程比為2 1，活塞桿和活塞的面積比均為I : 2，液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸I (3)的上下兩腔充滿油液用油管將其并聯(lián)起來，在上移動(dòng)缸組(29)、下移動(dòng)缸組(28)實(shí)現(xiàn)伸縮動(dòng)作時(shí)，液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸1(3)起到阻尼限速和實(shí)時(shí)速度等比分配的作用。在液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸I (3)的連接油管上分別安裝了液壓單向節(jié)流閥(30)、液壓單向節(jié)流閥(32)，通過對兩個(gè)節(jié)流閥口開度的調(diào)節(jié)與設(shè)定，既控制了機(jī)器人整體的移動(dòng)速度，又有效地解決了兩個(gè)移動(dòng)缸組活塞桿在伸出和縮回行程中速度不匹配的問題。分別用壓力繼電器(26)和壓力繼電器(27)檢測兩個(gè)夾緊執(zhí)行氣缸的鎖緊壓力；用單向閥(17)、單向閥(21)、單向閥
(22)、單向閥(24)、單向閥(25)將夾緊缸回路、移動(dòng)缸組回路及噴涂回路進(jìn)行了壓力隔離；壓力繼電器(19)實(shí)時(shí)監(jiān)測地面泵站對機(jī)器人本體的供氣壓力，蓄能器(31)作為臨時(shí)動(dòng)力源；在夾緊缸回路中的二位五通電磁換向閥(20)、二位五通電磁換向閥(23)和主回路中的二位二通電磁換向閥(18)，均采用失電有效的控制方式，以確保機(jī)器人在系統(tǒng)掉電情況能 夠安全地依附在纜索(I)上。隨著氣路的泄露，由操作人員拉動(dòng)機(jī)器人臍纜的支撐鋼絲，使機(jī)器人安全緩慢下滑。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)行進(jìn)式氣動(dòng)纜索維護(hù)機(jī)器人，其特征在于它主要由上體(5)、下體(2)及噴涂機(jī)構(gòu)(8)組成，通過上移動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)、下移動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)將此三部分連接起來；上體(5)安裝有上體夾緊機(jī)構(gòu)(11)和上體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(12)，下體(2)安裝有下體夾緊機(jī)構(gòu)(16)和下體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(15)，上體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(12)及下體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(15)保證裝置的中心線在爬升過程中保持與纜索軸線重合；上移動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)由導(dǎo)向軸2(9)、液壓阻尼缸2(6)及氣動(dòng)缸組2(10)構(gòu)成，下移動(dòng)機(jī)構(gòu)⑷由導(dǎo)向軸I (14)、液壓阻尼缸1(3)及氣動(dòng)缸組1(13)構(gòu)成,氣動(dòng)缸組2 (10)、氣動(dòng)缸組I (13)及液壓阻尼缸2 (6)、液壓阻尼缸1(3)構(gòu)成氣液阻尼回路，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的連續(xù)升降。
2.按權(quán)利要求I所述連續(xù)行進(jìn)式氣動(dòng)纜索維護(hù)機(jī)器人，其特征在于，所述下移動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)與上移動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)運(yùn)動(dòng)方向相反，且速度差值始終保持恒定。
3.按權(quán)利要求I所述連續(xù)行進(jìn)式氣動(dòng)纜索維護(hù)機(jī)器人，其特征在于，所述液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸1(3)行程比為2 I。
4.按權(quán)利要求I所述連續(xù)行進(jìn)式氣動(dòng)纜索維護(hù)機(jī)器人，其特征在于，所述液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸1(3)活塞桿和活塞的面積比均為I : 2。
5.按權(quán)利要求I所述連續(xù)行進(jìn)式氣動(dòng)纜索維護(hù)機(jī)器人，其特征在于，所述液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸1(3)的上下兩腔充滿油液用油管將其并聯(lián)起來。
全文摘要
本發(fā)明主要由上體、下體及噴涂機(jī)構(gòu)組成，通過上移動(dòng)機(jī)構(gòu)、下移動(dòng)機(jī)構(gòu)將此三部分連接起來。上體安裝有上體夾緊機(jī)構(gòu)和上體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，下體安裝有下體夾緊機(jī)構(gòu)和下體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；上體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及下體導(dǎo)向機(jī)構(gòu)保證裝置的中心線在爬升過程中保持與纜索軸線重合。上移動(dòng)機(jī)構(gòu)由導(dǎo)向軸2、液壓阻尼缸2及氣動(dòng)缸組2構(gòu)成，下移動(dòng)機(jī)構(gòu)由導(dǎo)向軸1、液壓阻尼缸1及氣動(dòng)缸組1構(gòu)成。氣動(dòng)缸組2、氣動(dòng)缸組1及液壓阻尼缸2、液壓阻尼缸1構(gòu)成氣液阻尼回路，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的連續(xù)升降。本發(fā)明具有行進(jìn)速度穩(wěn)定連續(xù)、對纜索適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，為提高機(jī)器人纜索噴涂作業(yè)質(zhì)量提供了技術(shù)保障。
文檔編號E01D19/10GK102787562SQ20111033619
公開日2012年11月21日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者劉小勇, 吳慧, 姜生元, 尹慶娟, 李建永, 李榮麗, 臧靜 申請人:北華大學(xué)