本實(shí)用新型屬于特種機(jī)器人領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種可用于纜索檢測(cè)和維護(hù)的輪式纜索檢測(cè)機(jī)器人。

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，特別是應(yīng)用于長跨度的橋梁。作為斜拉橋主要受力構(gòu)件之一的纜索長期處于露天服役狀態(tài)，經(jīng)受日曬雨淋風(fēng)吹，其聚乙烯（PE）護(hù)套會(huì)產(chǎn)生不同程度的硬化和開裂現(xiàn)象，從而使護(hù)套內(nèi)的鋼絲束與空氣中的水分或者其他酸性物質(zhì)接觸而受到腐蝕；同時(shí)由于風(fēng)振、雨振的影響也會(huì)引起纜索內(nèi)部鋼絲的磨損，繼而引起斷絲問題，這些因素都會(huì)直接影響拉索的使用壽命，給斜拉橋的正常使用埋下嚴(yán)重的隱患。為降低纜索在使用過程中的維修費(fèi)用、延長纜索的使用壽命、避免纜索腐蝕而更換，進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù)是必須的。

早期以人工方式采用卷揚(yáng)機(jī)拖動(dòng)吊籃對(duì)纜索進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)，該作業(yè)方式主要缺點(diǎn)為：1.吊籃加上檢測(cè)人員的重量重達(dá)七八百公斤，工作過程極易對(duì)纜索護(hù)套造成刮擦損傷，嚴(yán)重時(shí)造成鋼絲斷絲；2.施工工期長、成本高，檢測(cè)和維護(hù)一座橋梁往往長達(dá)數(shù)月之久；3.檢測(cè)人員工作環(huán)境惡劣，易導(dǎo)致安全事故發(fā)生。近年來隨著行業(yè)對(duì)特種機(jī)器人技術(shù)的投入研究，出現(xiàn)了采用電驅(qū)動(dòng)摩擦輪壓緊纜索進(jìn)行連續(xù)爬升的檢測(cè)機(jī)器人。輪式機(jī)器人在可靠性、效率、成本、控制方式等具有突出優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也存在一些需要解決問題：封閉力——附著力——驅(qū)動(dòng)力之間的矛盾，要求驅(qū)動(dòng)輪與纜索表面保持較好的接觸，產(chǎn)生合適的摩擦力，機(jī)構(gòu)自重大、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝麻煩、操作不方便、能量消耗大、難以適應(yīng)不同直徑的纜索。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，針對(duì)現(xiàn)有纜索檢測(cè)機(jī)器人在重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝麻煩且難以適應(yīng)不同直徑纜索的不足點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種輪式纜索檢測(cè)機(jī)器人。

為解決上述問題，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案：

一種輪式纜索檢測(cè)機(jī)器人，其由上車體、下車體和連接桿組件3部分構(gòu)成，上車體包括上機(jī)架、從動(dòng)輪、滾動(dòng)軸承A、壓緊彈簧和螺桿；下車體包括下機(jī)架、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、法蘭盤、滾動(dòng)軸承B、齒輪A、齒輪B和主動(dòng)輪；連接組件包括連接桿、蝶形螺帽和六角螺帽。

所述上機(jī)架和所述下機(jī)架由高強(qiáng)度鋁合金板材CNC加工而成，中間部分鏤空減輕自身重量。

所述法蘭盤安裝于驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝面上，通過4顆螺栓與減速器連接固定，所述減速器的底座兩側(cè)分別通過2顆螺栓安裝固定于下機(jī)架上。

所述滾動(dòng)軸承B分別裝配于主動(dòng)輪傳動(dòng)軸兩端，每個(gè)滾動(dòng)軸承B分別通過2根定位柱固定于下機(jī)架上，齒輪B通過鍵裝配在主動(dòng)輪傳動(dòng)軸一側(cè)，并與齒輪A相嚙合，所述齒輪A通過鍵裝配在減速器主軸上。

所述螺桿通過螺母裝配固定于上機(jī)架上，所述壓緊彈簧分別套于螺桿中，每個(gè)滾動(dòng)軸承A分別裝配于從動(dòng)輪傳動(dòng)軸一側(cè)，并分別安裝在2根螺桿中，從而使從動(dòng)輪與上機(jī)架形成可活動(dòng)的壓縮狀態(tài)。

所述連接桿兩端加工成螺紋狀，4根連接桿分別穿過下機(jī)架四個(gè)邊角孔，并與蝶形螺帽和六角螺帽裝配固定，機(jī)器人下車體安裝在纜索下端，機(jī)器人上車體安裝在纜索上端并使上機(jī)架四個(gè)邊角孔分別穿過4根連接桿，最后分別在4根連接桿上安裝蝶形螺帽，通過調(diào)節(jié)4根連接桿上的蝶形螺帽位置來調(diào)整從動(dòng)輪與主動(dòng)輪間的距離來壓緊纜索，使從動(dòng)輪和主動(dòng)輪與纜索產(chǎn)生足以克服機(jī)器人自重和負(fù)載的摩擦力，從而使機(jī)器人適應(yīng)在不同斜率和直徑的纜索上爬行。

機(jī)器人能夠通過攜帶高清攝像頭檢測(cè)設(shè)備在攀爬過程中對(duì)纜索進(jìn)行檢測(cè)。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果在于：

（1）本實(shí)用新型上下機(jī)架采用高強(qiáng)度鋁合金材料制成，通過簡(jiǎn)單的連接桿組件連接固定，降低整體重量，通過在下機(jī)架安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)等裝置，使機(jī)器人重心位于纜索下端從而在爬行過程中能夠始終保持平衡穩(wěn)定，避免機(jī)器人在高空行進(jìn)過程中受風(fēng)力等影響造成翻轉(zhuǎn)。

（2）區(qū)別于之前采用螺栓螺帽通過選擇不同定位孔連接安裝的方式，本實(shí)用新型采用蝶形螺帽搭配連接桿組件進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)安裝固定，省去了使用扳手等其他附帶工具的復(fù)雜安裝工序，安裝過程無需多人協(xié)作，使得機(jī)器人的安裝更加簡(jiǎn)便快捷，同時(shí)也更好地適應(yīng)不同直徑的纜索。

（3）區(qū)別于之前采用勻速爬升的方案，本實(shí)用新型在行進(jìn)過程可隨時(shí)通過改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)速來調(diào)整機(jī)器人的爬升方向和速度，其行進(jìn)速率為0～18m/min，適應(yīng)纜索傾角為0～90°。

（4）本實(shí)用新型在意外斷電或者電源關(guān)閉的情況下，由于失去動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止運(yùn)行，此時(shí)利用減速器的自鎖功能克服機(jī)器人自身重力進(jìn)行制動(dòng)停止，從而防止機(jī)器人因快速滑降造成沖纜事故發(fā)生，避免對(duì)橋梁或檢修人員造成傷害。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型機(jī)器人安裝在纜索上的最終狀態(tài)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型機(jī)器人的正視圖；

圖3為本實(shí)用新型機(jī)器人的側(cè)面圖；

圖4為本實(shí)用新型機(jī)器人的俯視圖。

圖中有： 1、上機(jī)架 2、連接桿 3、蝶形螺帽 4、壓緊彈簧 5、從動(dòng)輪 6、從動(dòng)輪傳動(dòng)軸 7、螺桿 8、滾動(dòng)軸承A 9、驅(qū)動(dòng)電機(jī) 10、法蘭盤 11、減速器 12、主動(dòng)輪 13、主動(dòng)輪傳動(dòng)軸 14、六角螺帽 15、下機(jī)架 16、齒輪A 17、齒輪B 18、滾動(dòng)軸承B 19、定位柱 20、纜索

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述：

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，一種輪式纜索檢測(cè)機(jī)器人為便于安裝而采用剖分式結(jié)構(gòu)：分為上車體、下車體和連接組件3部分，上車體包括上機(jī)架（1）、從動(dòng)輪（5）、滾動(dòng)軸承A（8）、壓緊彈簧（4）和螺桿（7）；下車體包括下機(jī)架（15）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)（9）、法蘭盤（10）、減速器（11）、滾動(dòng)軸承B（18）、齒輪A（16）、齒輪B（17）和主動(dòng)輪（12）；連接組件包括連接桿（2）、蝶形螺帽（3）和六角螺帽（14）。

所述上機(jī)架（1）和所述下機(jī)架（15）由高強(qiáng)度鋁合金板材CNC加工而成，中間部分鏤空減輕自身重量。

所述法蘭盤（10）安裝于驅(qū)動(dòng)電機(jī)（9）安裝面上，通過4顆螺栓與減速器（11）連接固定，所述減速器（11）的底座兩側(cè)分別通過2顆螺栓安裝固定于下機(jī)架（15）上。

所述滾動(dòng)軸承B（18）分別裝配于主動(dòng)輪傳動(dòng)軸（13）兩端，每個(gè)滾動(dòng)軸承B（18）分別通過2根定位柱（19）固定于下機(jī)架（15）上，齒輪B（17）通過鍵裝配在主動(dòng)輪傳動(dòng)軸（13）一側(cè)，并與齒輪A（16）相嚙合，所述齒輪A（16）通過鍵裝配在減速器主軸上。

所述螺桿（7）通過螺母裝配固定于上機(jī)架（1）上，所述壓緊彈簧（4）分別套于螺桿（7）中，每個(gè)滾動(dòng)軸承A（8）分別裝配于從動(dòng)輪傳動(dòng)軸（6）一側(cè)，并分別安裝在2根螺桿（7）中，從而使從動(dòng)輪（5）與上機(jī)架（1）形成可活動(dòng)的壓縮狀態(tài)。

所述連接桿（2）兩端加工成螺紋狀，4根連接桿（2）分別穿過下機(jī)架（15）四個(gè)邊角孔，并與蝶形螺帽（3）和六角螺帽（14）裝配固定，機(jī)器人下車體安裝在纜索（20）下端，機(jī)器人上車體安裝在纜索（20）上端并使上機(jī)架（1）四個(gè)邊角孔分別穿過4根連接桿（2），最后分別在4根連接桿（2）上安裝蝶形螺帽（3），通過調(diào)節(jié)4根連接桿（2）上的蝶形螺帽（3）位置來調(diào)整從動(dòng)輪（5）與主動(dòng)輪（12）間的距離來壓緊纜索（20），使從動(dòng)輪（5）和主動(dòng)輪（12）與纜索（20）產(chǎn)生足以克服機(jī)器人自重和負(fù)載的摩擦力，從而使機(jī)器人適應(yīng)在不同斜率和直徑的纜索（20）上爬行。

最終完成纜索機(jī)器人安裝的狀態(tài)如圖1所示，借助機(jī)器人自身重量和機(jī)器人上車體的壓緊彈簧（4）的彈力，使主動(dòng)輪（12）和2個(gè)從動(dòng)輪（5）緊緊地壓在纜索（20）上下兩側(cè)表面，產(chǎn)生較大的摩擦力，使機(jī)器人懸掛在纜索（20）上，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)（9）運(yùn)行，其動(dòng)力轉(zhuǎn)化為沿纜索（20）的牽引力，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人可以沿著纜索（20）上下爬行。由驅(qū)動(dòng)電機(jī)（9）、減速器（11）、齒輪A（16）、齒輪B（17）、主動(dòng)輪傳動(dòng)軸(13)和主動(dòng)輪(12)組成動(dòng)力系統(tǒng)，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)機(jī)器人在纜索(20)上進(jìn)行攀爬、懸停功能，并攜帶高清攝像頭檢測(cè)設(shè)備對(duì)纜索(20)進(jìn)行檢測(cè)。

機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)額定轉(zhuǎn)速為3000rpm，減速器(11)減速比為30:1，則減速后最高轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)。通過安裝減速器(11)降低驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，同時(shí)提升驅(qū)動(dòng)電機(jī)（9）的輸出力矩增加帶負(fù)載能力，使機(jī)器人運(yùn)行速度保持在較低且可控的狀態(tài)。通過減速器（11）將驅(qū)動(dòng)電機(jī)（9）的轉(zhuǎn)動(dòng)能量通過齒輪A（16）和齒輪B（17）的嚙合作用傳遞到主動(dòng)輪（12）上，主動(dòng)輪（12）和從動(dòng)輪（5）之間與纜索（20）始終保持合適的壓力,主動(dòng)輪（12）的滾動(dòng)帶動(dòng)機(jī)器人爬行。

機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式為采用車輪滾動(dòng)式，上機(jī)架（1）的壓緊彈簧（4）將兩個(gè)從動(dòng)輪（5）與由驅(qū)動(dòng)電機(jī)（9）帶動(dòng)的主動(dòng)輪（12）夾緊纜索（20），驅(qū)動(dòng)電機(jī)（9）的驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為機(jī)器人沿纜索（20）平行的牽引力，主動(dòng)輪（12）沿著纜索（20）上下滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的爬行。由于纜索（20）斜度不同，為平衡爬行過程中的機(jī)器人，通過將占機(jī)器人比重較大的驅(qū)動(dòng)電機(jī)（9）和減速器（11）裝置安裝在機(jī)器人的下機(jī)架（15）上，使機(jī)器人沿著纜索（20）上下爬行時(shí)其重心始終保持在纜索（20）的下端，從而使機(jī)器人在爬行過程中不因風(fēng)力等影響而圍繞纜索（20）旋轉(zhuǎn)，繼而保持平衡狀態(tài)。

上述實(shí)施例僅是對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)或等同替換，這些對(duì)本實(shí)用新型權(quán)利要求進(jìn)行若干顯而易見的改進(jìn)或等同替換后的技術(shù)方案，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。