本發(fā)明涉及機(jī)器人，具體是一種用于檢測(cè)斜拉橋纜索的輕量化便攜式機(jī)器人。

背景技術(shù)：

纜索是斜拉橋的主要受力構(gòu)件，由于長(zhǎng)期暴露在大氣之中，受到風(fēng)吹、日曬、雨林和環(huán)境污染的侵蝕，其表面的聚乙烯保護(hù)套將會(huì)產(chǎn)生不同程度的硬化和開(kāi)裂現(xiàn)象，保護(hù)套內(nèi)的鋼絲束得不到保護(hù)而產(chǎn)生生銹、斷絲等嚴(yán)重問(wèn)題。另外，由于隨機(jī)風(fēng)振、雨振，使纜索內(nèi)部的鋼絲產(chǎn)生為摩擦，引起鋼絲破損，甚至引發(fā)嚴(yán)重的斷絲問(wèn)題，帶來(lái)巨大的安全隱患。至今對(duì)斜拉橋纜索的檢測(cè)和維護(hù)方式還較落后，主要是通過(guò)人工檢測(cè)的方式為主：一是針對(duì)小型斜拉橋使用液壓升降平臺(tái)進(jìn)行纜索檢測(cè)維護(hù)；二是利用預(yù)先裝好的塔頂?shù)亩c(diǎn)，用鋼絲拖動(dòng)吊籃搭載工作人員沿纜索進(jìn)行檢測(cè)維護(hù)。這兩種檢測(cè)方式不僅效率低、成本高，且危險(xiǎn)性較大。

目前出現(xiàn)的斜拉橋纜索檢測(cè)機(jī)器人主要有兩種，即電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪式機(jī)器人和氣動(dòng)蠕動(dòng)式機(jī)器人，前者連續(xù)運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)單，攀爬效率高，但其多依靠彈簧預(yù)緊提供摩擦輪的纜索間的摩擦力，預(yù)緊力過(guò)大時(shí)，摩擦消耗的功率較多，而預(yù)緊力過(guò)小時(shí)候，會(huì)使得夾緊力不足，爬行失效，為了提高可靠性只能犧牲能耗比；氣動(dòng)蠕動(dòng)式機(jī)器人對(duì)于截面尺寸有突變，表面情況較差的纜索具有較好的適應(yīng)能力，但整體結(jié)構(gòu)偏大，且維護(hù)不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種用于檢測(cè)斜拉橋纜索的便攜式機(jī)器人，這種機(jī)器人采用模塊化設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠、可拆裝、輕便易于操作。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種用于檢測(cè)斜拉橋纜索的便攜式機(jī)器人，包括固定架和與固定架固定連接的移步電機(jī)，固定架分為上、下固定架，通過(guò)環(huán)形板鏈接形成開(kāi)合式結(jié)構(gòu)，在上、下固定架一側(cè)設(shè)有上、下手爪電機(jī)，另一側(cè)設(shè)有上、下電磁制動(dòng)器，上、下手爪電機(jī)的主軸分別穿過(guò)上、下固定架，與相對(duì)應(yīng)的上、下電磁制動(dòng)器連接，電機(jī)的主軸上分別設(shè)有連桿，連桿末端的兩側(cè)分別固定設(shè)有圓形橡膠塊。

所述移步電機(jī)上端固定于上固定架的下側(cè)，下端固定于下架的下側(cè)，三個(gè)移步電機(jī)周向均勻分布。

所述環(huán)形板為四個(gè)，其中兩個(gè)環(huán)形板安裝在上固定架，分別為上轉(zhuǎn)動(dòng)板與上扣合板；另兩個(gè)環(huán)形板安裝在下固定架，分別為下轉(zhuǎn)動(dòng)板和下扣合板，四個(gè)環(huán)形板均通過(guò)螺栓螺母分別與上、下固定架相連。

本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)后，具有如下有益效果：

1.該機(jī)器人整體采用模塊化設(shè)計(jì)、安裝拆除方便，各模塊的零件通用性強(qiáng)，可方便地拆除更換；

2.上、下固定架采用開(kāi)合式的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，故與纜索的拆裝方便，可進(jìn)行單人操作，操作便利；

3.機(jī)器人的夾緊裝置針對(duì)不同的桿徑的纜索，尤其是對(duì)于變徑的單個(gè)纜索，可以做到自適應(yīng)調(diào)節(jié)，對(duì)不同直徑的纜索的調(diào)整范圍大，具有較強(qiáng)變徑越障能力，針對(duì)攀爬過(guò)程中所遇障礙適應(yīng)能力較強(qiáng)。

4.針對(duì)單個(gè)纜索直徑的變化，采用類似人攀爬方式，保證在攀爬纜索的過(guò)程中，提供充足的夾緊力。

5.通過(guò)模塊化的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，在夾緊時(shí)保證機(jī)器人與纜索之間的接觸為非剛性接觸，即保證夾緊力足夠，避免機(jī)器人滑落。

6.通過(guò)模塊化的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，電機(jī)與制動(dòng)裝置配合，通過(guò)控制電機(jī)與制動(dòng)裝置電源的通斷，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與纜索之間的夾緊與松開(kāi)的控制。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實(shí)施例機(jī)器人安裝于纜索前（扣合板打開(kāi)后）的示意圖。

圖3為實(shí)施例機(jī)器人安裝于纜索上（扣合板扣合后）的示意圖。

圖4為實(shí)施例機(jī)器人控制中心的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為實(shí)施例機(jī)器人爬升時(shí)的工作流程圖。

圖6為實(shí)施例機(jī)器人下降時(shí)的工作流程圖。

圖中：1.下吊母螺環(huán)；2.下扣合板；3.下轉(zhuǎn)動(dòng)板；4.第一螺栓；5.第二螺栓；6.上轉(zhuǎn)動(dòng)板；7.上扣合板；8.上吊母螺環(huán)；9.下固定架；10.下圓形橡膠塊；11.下連桿；12.下手爪電機(jī)主軸；13.下電磁制動(dòng)器；14.下手爪電機(jī)；15.移步電機(jī)；16.上固定架；17.上手爪電機(jī)；18.上電磁制動(dòng)器；19.上手爪電機(jī)主軸；20.上連桿；21.上圓形橡膠塊。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖說(shuō)明具體的實(shí)施方式。

實(shí)施例：

如圖1所示，一種用于檢測(cè)斜拉橋纜索的便攜式機(jī)器人，其上升動(dòng)力部分的動(dòng)力由移步電機(jī)15提供，移步電機(jī)15上端固定于上固定架16的下側(cè)，下端固定于下固定架9的下側(cè)，三個(gè)移步電機(jī)15周向均勻分布。上固定架16、下固定架9為開(kāi)合式設(shè)計(jì)，通過(guò)四個(gè)環(huán)形板鏈接，其中兩個(gè)環(huán)形板安裝在機(jī)器人上固定架16部分，分別稱為上轉(zhuǎn)動(dòng)板6與上扣合板7；另兩個(gè)環(huán)形板安裝在機(jī)器人下固定架9部分，分別稱為下轉(zhuǎn)動(dòng)板3和下扣合板2。四個(gè)環(huán)形板均通過(guò)第一螺栓4、上吊環(huán)螺母8、下吊環(huán)螺母1、第二螺栓5與上固定架16、下固定架9相連。

在上固定架16、下固定架9的一側(cè)安裝有上手爪電機(jī)17和下手爪電機(jī)14，另一側(cè)安裝有上電磁制動(dòng)器18和下電磁制動(dòng)器13，上手爪電機(jī)17和下手爪電機(jī)14的主軸分別穿過(guò)上固定架16、下固定架9，與上電磁制動(dòng)器18和下電磁制動(dòng)器13連接。上手爪電機(jī)17和下手爪電機(jī)14的主軸（電磁制動(dòng)器一側(cè)）上安裝有上連桿20和下連桿11，上連桿20和下連桿11末端的兩側(cè)通過(guò)螺栓螺母分別固定有上圓形橡膠塊21和下圓形橡膠塊10。

安裝時(shí)，分別將下吊環(huán)螺母1、上吊環(huán)螺母8擰開(kāi)；第一螺栓4、第二螺栓5松開(kāi)，機(jī)器人即為可打開(kāi)模式：上架右側(cè)與下架右側(cè)可繞第一螺栓4、第二螺栓5轉(zhuǎn)動(dòng)（其打開(kāi)狀態(tài)示意圖如圖2所示）。將打開(kāi)狀態(tài)的機(jī)器人套在纜索上后，將下扣合板2、上扣合板7向內(nèi)靠攏，安裝并擰緊下吊環(huán)螺母1、上吊環(huán)螺母8，并擰緊第一螺栓4、第二螺栓8，即完成機(jī)器人爬升前的安裝（其扣合狀態(tài)示意圖如圖3所示）。

機(jī)器人收到爬升命令時(shí)，其操作步驟如下：

1.控制中心首先控制三個(gè)下手爪電機(jī)14及與其對(duì)應(yīng)的三個(gè)下部電磁制動(dòng)器13同時(shí)接通，且控制三個(gè)下手爪電機(jī)14正轉(zhuǎn)，下手爪電機(jī)主軸12帶動(dòng)下部連桿11向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于下部連桿11末端兩側(cè)的下部圓形橡膠塊10接觸纜索且受力后產(chǎn)生形變（控制中心通過(guò)對(duì)其內(nèi)部定時(shí)器設(shè)定合適的參數(shù)，以確保下部圓形橡膠塊10產(chǎn)生了足夠大的形變）；

2.控制中心控制三個(gè)下手爪電機(jī)14與對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器13斷電，下電磁制動(dòng)器13斷電后產(chǎn)生阻力，阻止下圓形橡膠塊10恢復(fù)原狀，從而防止機(jī)器人滑落。此時(shí)控制中心同時(shí)控制三個(gè)移步電機(jī)15正轉(zhuǎn)，將上固定架16向沿著纜索上升的方向推移，推移動(dòng)作完成后，控制中心切斷三個(gè)移步電機(jī)15電源的同時(shí)，控制三個(gè)上手爪電機(jī)17及與其對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器18同時(shí)接通，且控制上手爪電機(jī)17正轉(zhuǎn)，上手爪電機(jī)主軸19帶動(dòng)上連桿20向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于上連桿20末端兩側(cè)的上圓形橡膠塊21接觸纜索且受力后產(chǎn)生形變（控制中心通過(guò)對(duì)其內(nèi)部定時(shí)器設(shè)定合適的參數(shù)，以確保上圓形橡膠塊21產(chǎn)生了足夠大的形變）；

3.控制中心控制三個(gè)上手爪電機(jī)17及與對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器18斷電，上電磁制動(dòng)器18斷電后產(chǎn)生阻力，阻止上圓形橡膠塊21恢復(fù)原狀，從而防止機(jī)器人滑落；

4.控制中心首先控制三個(gè)下手爪電機(jī)14及與其對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器13同時(shí)接通，且控制三個(gè)下手爪電機(jī)14反轉(zhuǎn)，下手爪電機(jī)主軸12帶動(dòng)下連桿11向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于下連桿11末端兩側(cè)的下圓形橡膠塊10離開(kāi)纜索，之后斷開(kāi)三個(gè)下手爪電機(jī)14及與其對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器13供電，下手爪電機(jī)14停止反轉(zhuǎn)；

5.控制中心同時(shí)控制三個(gè)移步電機(jī)15反轉(zhuǎn)，將下架9向沿著纜索上升的方向拉升，拉升動(dòng)作完成后，控制中心切斷三個(gè)移步電機(jī)15的電源同時(shí)控制三個(gè)下手爪電機(jī)14及與其對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器13同時(shí)接通，且控制下手爪電機(jī)14正轉(zhuǎn)，下手爪電機(jī)主軸12帶動(dòng)下連桿11向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于下連桿11末端兩側(cè)的下圓形橡膠塊10接觸纜索且受力后產(chǎn)生形變（控制中心通過(guò)對(duì)其內(nèi)部定時(shí)器設(shè)定合適的參數(shù)，以確保下圓形橡膠塊10產(chǎn)生了足夠大的形變）；

6.控制中心控制三個(gè)下手爪電機(jī)14及與對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器13斷電，下電磁制動(dòng)器13斷電后產(chǎn)生阻力，阻止下圓形橡膠塊10恢復(fù)原狀，從而防止機(jī)器人滑落。此為機(jī)器人一個(gè)爬升的運(yùn)動(dòng)周期描述。

機(jī)器人收到下降命令時(shí)，其操作步驟如下：

1.控制中心首先控制三個(gè)上手爪電機(jī)17及與其對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器18同時(shí)接通，且控制上手爪電機(jī)17正轉(zhuǎn)，上手爪電機(jī)主軸19帶動(dòng)上連桿20向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于上連桿20末端兩側(cè)的上圓形橡膠塊21接觸纜索且受力后產(chǎn)生形變（控制中心通過(guò)對(duì)其內(nèi)部定時(shí)器設(shè)定合適的參數(shù)，以確保上圓形橡膠塊21產(chǎn)生了足夠大的形變）；

2.控制中心控制三個(gè)上手爪電機(jī)17及與對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器18斷電，上電磁制動(dòng)器18斷電后產(chǎn)生阻力，阻止上圓形橡膠塊21恢復(fù)原狀，從而防止機(jī)器人滑落。此時(shí)控制中心同時(shí)控制三個(gè)移步電機(jī)15正轉(zhuǎn)，將下架9向沿著纜索下降的方向推移，推移動(dòng)作完成后，控制中心切斷移步電機(jī)15的電源，同時(shí)控制三個(gè)下手爪電機(jī)14及與其對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器13同時(shí)接通，且控制下手爪電機(jī)14正轉(zhuǎn)，下手爪電機(jī)主軸12帶動(dòng)下連桿11向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于下連桿11末端兩側(cè)的下圓形橡膠塊10接觸纜索且受力后產(chǎn)生形變（控制中心通過(guò)對(duì)其內(nèi)部定時(shí)器設(shè)定合適的參數(shù)，以確保下圓形橡膠塊10產(chǎn)生了足夠大的形變）；

3.控制中心控制三個(gè)下手爪電機(jī)14及與其對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器13斷電，下電磁制動(dòng)器13斷電后產(chǎn)生阻力，阻止下圓形橡膠塊10恢復(fù)原狀，從而防止機(jī)器人滑落；

4.控制中心控制三個(gè)上手爪電機(jī)17及與其對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器18同時(shí)接通，且控制上手爪電機(jī)17反轉(zhuǎn)，上手爪電機(jī)主軸19帶動(dòng)上連桿20向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于上連桿20末端兩側(cè)的上圓形橡膠塊21離開(kāi)纜索，之后斷開(kāi)三個(gè)上手爪電機(jī)17及與其對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器18供電，上手爪電機(jī)17停止反轉(zhuǎn)；

5.控制中心同時(shí)控制三個(gè)移步電機(jī)15反轉(zhuǎn)，將上架16向沿著纜索下降的方向下降，下降動(dòng)作完成后，控制中心切斷三個(gè)移步電機(jī)15的電源，同時(shí)控制三個(gè)上手爪電機(jī)17及與其對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器18同時(shí)接通，且控制上手爪電機(jī)17正轉(zhuǎn)，上手爪電機(jī)主軸19帶動(dòng)上連桿20向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于上連桿20末端兩側(cè)的上圓形橡膠塊21接觸纜索且受力后產(chǎn)生形變（控制中心通過(guò)對(duì)其內(nèi)部定時(shí)器設(shè)定合適的參數(shù)，以確保上圓形橡膠塊21產(chǎn)生了足夠大的形變）；

6.控制中心控制三個(gè)上手爪電機(jī)17及與其對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器18斷電，上電磁制動(dòng)器18斷電后產(chǎn)生阻力，阻止上圓形橡膠塊21恢復(fù)原狀，從而防止機(jī)器人滑落。此為機(jī)器人一個(gè)下降的運(yùn)動(dòng)周期描述。