本發(fā)明屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于斜拉橋纜索爬行的機器人。

背景技術(shù)：

最近幾十年橋梁工程技術(shù)突飛猛進(jìn)，越來越多的超長跨度的纜索橋梁面世。但是與此同時帶來的是大量的纜索維修與檢測工作，而傳統(tǒng)的檢測方法是由專用的車輛將工人送到高空自帶設(shè)備進(jìn)行檢測和維修，這種方法效率低下，工人存在掉落的風(fēng)險，工作環(huán)境惡劣。纜索橋梁特別是大跨度纜索橋梁的檢測工作需要高效可靠的檢測方法來支持。

采用機器人代替人工的辦法，進(jìn)行纜索橋梁檢測被認(rèn)為是可行的方法之一。現(xiàn)有的橋梁纜索爬行機器人主要采用的是輪式運動方式。但是大多存在一些問題，首先現(xiàn)有的輪式機器人重量大，體積大，不僅安裝麻煩，操作時間長，而且大重量的檢測機器人在纜索上工作對橋梁纜索本身就是一種嚴(yán)重的損傷。其次，纜索機器人的夾緊力過小將導(dǎo)致機器人無法在纜索上運動，甚至從高空滑落，夾緊力過大將降低機器人的越障能力，而且過大的夾緊力也會對纜索表面造成損傷?，F(xiàn)有的輪式機器人在安裝夾緊時，夾緊力的具體大小無法實際測量，甚至有的機器人的夾緊力大小無法連續(xù)變化。

中國專利cn201410018144.x公開了一種斜拉橋纜索機器人，包括主動模塊、從動模塊、檢測模塊、斷電保護模塊，主動模塊以主動車架為安裝平臺，從動模塊以從動車架為安裝平臺，檢測模塊以相機支撐架為安裝平臺，斷電保護模塊以安裝架為安裝載體；主動車架和從動車架通過連接叉架、連接條連接；檢測模塊通過相機支撐架分別與主動車架以及從動車架連接；斷電保護模塊通過安裝架與主動車架連接，但該機器人結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，重量大，安裝使用不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題而提供一種夾緊力可調(diào)可觀測、小型輕型化的用于斜拉橋纜索爬行的機器人。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種用于斜拉橋纜索爬行的機器人，包括：

主動小車裝置：包括主動小車基板、設(shè)于主動小車基板上的動力機構(gòu)、傳動機構(gòu)以及主動滾輪，所述的動力機構(gòu)通過傳動機構(gòu)帶動主動滾輪轉(zhuǎn)動；

從動小車裝置：包括從動小車基板、設(shè)于從動小車基板上的從動滾輪以及給機器人安裝提供預(yù)緊力的壓緊機構(gòu)；

所述的主動小車裝置和從動小車裝置通過連接件連接并將斜拉橋纜索壓緊在兩者的中間，主動小車裝置內(nèi)部設(shè)置電機控制器。

進(jìn)一步地，所述的動力機構(gòu)包括電機、減速器、編碼器和傳感器，所述的電機為永磁同步電機，保證故障斷電后慢速下降，所述的編碼器為增量式光電編碼器，所述的傳感器為霍爾傳感器。

進(jìn)一步地，所述的傳動機構(gòu)包括同步帶輪和安裝在同步帶輪上的傳動帶，同步帶輪分別安裝在動力機構(gòu)的輸出軸以及傳動軸上，通過傳送帶將動力傳送至主動滾輪。

進(jìn)一步地，所述的主動小車基板設(shè)有第一軸承座，所述的第一軸承座內(nèi)安裝軸承，軸承內(nèi)安裝傳動軸，所述的同步帶輪以及主動滾輪設(shè)于該傳動軸上。

進(jìn)一步地，所述的傳動軸安裝單向阻尼器，當(dāng)機器人向遠(yuǎn)離地面方向運動時產(chǎn)生阻尼，保證機器人運行平穩(wěn)；主動小車基板上安裝可調(diào)節(jié)傳動帶張緊程度的制動塊，制動塊上安裝有限位螺栓，通過限位螺栓可調(diào)節(jié)傳動機構(gòu)的張緊程度。

進(jìn)一步地，所述的從動小車基板設(shè)有第二軸承座，第二軸承座內(nèi)安裝軸承，所述的從動滾輪設(shè)于軸承內(nèi)的軸上。

進(jìn)一步地，所述的壓緊機構(gòu)包括導(dǎo)向擋銷和彈簧，所述的導(dǎo)向擋銷穿過第二軸承座并設(shè)于第二軸承座的兩側(cè)，所述的彈簧安裝在第二軸承座與從動小車基板之間。

進(jìn)一步地，所述的導(dǎo)向擋銷刻有標(biāo)識彈簧壓縮長度的刻度。

進(jìn)一步地，所述的主動滾輪與從動滾輪均為v型輪，中間開有環(huán)狀凹槽，可將纜索夾在中間，主動滾輪與從動滾輪的內(nèi)部為鋁制軸套，外部包裹橡膠，保證主動滾輪和纜索表面存在足夠的摩擦系數(shù)，保證機器人在斜拉橋纜索上運動時，不打滑且不偏離纜索。

進(jìn)一步地，所述的從動滾輪設(shè)有兩組，并排設(shè)置，所述的連接件為花籃螺栓，設(shè)有四個，平行連接于主動小車基板與從動小車基板之間。

所述的花籃螺栓由兩根分別為左旋和右旋的調(diào)節(jié)桿、螺母和拉桿組成，調(diào)節(jié)桿安裝在拉桿兩側(cè)，通過旋轉(zhuǎn)拉桿，兩側(cè)的調(diào)節(jié)桿相應(yīng)伸出和收回，調(diào)節(jié)到需要的位置后通過擰緊螺母固定，通過花籃螺栓底座固定在主動小車基板和從動小車基板上，旋轉(zhuǎn)花籃螺栓，可調(diào)節(jié)對應(yīng)方向的兩根彈簧受到的壓力，改變斜拉橋纜索表面與主動滾輪和從動滾輪之間壓力。

使用具體過程為，將機器人安裝在斜拉橋纜索上，通過旋轉(zhuǎn)花籃螺栓，主動小車和從動小車距離逐漸拉近，主動滾輪和從動滾輪與斜拉橋纜索表面的正壓力增大，當(dāng)壓緊力小于彈簧的預(yù)緊力，彈簧不發(fā)生形變，第二軸承座與導(dǎo)向擋銷之間正壓力變??；當(dāng)壓緊力等于彈簧的預(yù)緊力，彈簧開始產(chǎn)生形變，第二軸承座開始與導(dǎo)向擋銷分離；當(dāng)觀察到第二軸承座離開導(dǎo)向擋銷時，壓緊力大小等于彈簧預(yù)緊力。繼續(xù)通過旋轉(zhuǎn)花籃螺栓增加正壓力，彈簧受壓變形，變形程度與受到的正壓力成正比，導(dǎo)向擋銷上刻畫刻度，方便觀測正壓力大小，針對不同直徑不同材料的斜拉橋纜索，調(diào)節(jié)不同彈簧預(yù)拉力，可方便調(diào)節(jié)和觀測纜索表面和從動滾輪之間的正壓力大小。在夾緊力足夠的情況下，主動滾輪與斜拉橋纜索表面不打滑純滾動運動，當(dāng)機器人運動到纜索頂端時，動力機構(gòu)不再輸出動力，機器人在重力作用下沿纜索向下滑行，帶動電機反向旋轉(zhuǎn)給鋰電池充電，連接在傳動機構(gòu)上的單向阻尼器提供一定的阻尼，保證機器人在重力作用下向下滑行的速度保持在安全的范圍內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、采用花籃螺栓連接，把纜索放置在主動小車裝置和從動小車裝置之間，旋轉(zhuǎn)花籃螺栓減小花籃螺栓長度，可快速實現(xiàn)機器人的安裝、拆卸，同時夾緊力可調(diào)；

2、采用制動塊和限位螺栓組合，用于調(diào)節(jié)兩個軸承座的位置，主動小車裝置上的軸系位置包括同步帶輪的位置可以調(diào)節(jié)，可保證傳動機構(gòu)張緊有度，適合于小型短程帶傳動，結(jié)構(gòu)簡單，重量較輕；

3、主動小車裝置僅設(shè)置一個主動輪，結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，可增加機器人的越障能力；

4、采用兩套從動滾輪以及壓緊機構(gòu)，作為機器人從動小車裝置上的懸架支撐，兩個軸承座可以獨立的在導(dǎo)向銷軸上下移動，v型從動滾輪左半邊或右半邊單獨遇到障礙對另外半邊影響較小，增加了機器人的越障能力。同時，在機器人安裝時，由于預(yù)緊力可計算得到，通過觀察軸承座在導(dǎo)向銷軸的位移即可得到機器人預(yù)緊力大小，配合花籃螺栓，使整個機器人的預(yù)緊過程可觀測、可定量調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2、3為本發(fā)明主動小車裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明從動小車裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明從動滾輪的局部示意圖；

圖6為本發(fā)明主動滾輪的局部示意圖；

圖中：1-從動小車基板；2-從動滾輪；3-花籃螺栓；4-主動滾輪；5-主動小車基板；6-同步帶輪；7-動力機構(gòu)；8-傳動帶；9-單向阻尼器；10-制動塊；11-限位螺栓；12-傳動軸；13-第一軸承座；14-第二軸承座；15-彈簧；16-導(dǎo)向擋銷。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例1

一種用于斜拉橋纜索爬行的機器人，如圖1所示，包括主動小車裝置和從動小車裝置，通過花籃螺栓3連接并將斜拉橋纜索壓緊在兩者的中間。

如圖2、3所示，主動小車裝置包括主動小車基板5、設(shè)于主動小車基板5上的動力機構(gòu)7、傳動機構(gòu)以及主動滾輪4，動力機構(gòu)7通過傳動機構(gòu)帶動主動滾輪4轉(zhuǎn)動，動力機構(gòu)7包括電機、減速器、編碼器和傳感器，電機為永磁同步電機，編碼器為增量式光電編碼器，傳感器為霍爾傳感器，傳動機構(gòu)包括同步帶輪6和安裝在同步帶輪6上的傳動帶8，主動小車基板5設(shè)有第一軸承座13，第一軸承座13內(nèi)安裝軸承，軸承內(nèi)安裝傳動軸12，同步帶輪6以及主動滾輪4設(shè)于該傳動軸12上，傳動軸12安裝有單向阻尼器9，主動小車基板5上安裝可調(diào)節(jié)傳動帶張緊程度的制動塊10，制動塊10上安裝有限位螺栓11，通過限位螺栓11可調(diào)節(jié)傳動機構(gòu)的張緊程度。

如圖4所示，從動小車裝置包括從動小車基板1、設(shè)于從動小車基板1上的從動滾輪2以及給機器人安裝提供預(yù)緊力的壓緊機構(gòu)，從動滾輪2設(shè)有兩組，并排設(shè)置，從動小車基板1設(shè)有第二軸承座14，內(nèi)部安裝軸承，從動滾輪2安裝在軸承內(nèi)的軸上，壓緊機構(gòu)包括導(dǎo)向擋銷16和彈簧15，導(dǎo)向擋銷16穿過第二軸承座14并設(shè)于第二軸承座14的兩側(cè)，彈簧15安裝在第二軸承座14與從動小車基板1之間，導(dǎo)向擋銷16刻有標(biāo)識彈簧15壓縮長度的刻度。

如圖5、6，主動滾輪4與從動滾輪2均為v型輪，中間開有環(huán)狀凹槽，主動滾輪4與從動滾輪2的內(nèi)部為鋁制軸套，外部包裹橡膠，本實施例中花籃螺栓3設(shè)有四個，平行連接于主動小車基板5與從動小車基板1之間。

具體使用時，將本機器人安裝在斜拉橋纜索上，通過旋轉(zhuǎn)花籃螺栓3，主動小車裝置和從動小車裝置距離逐漸拉近，主動滾輪4和從動滾輪2與斜拉橋纜索表面的正壓力增大，當(dāng)壓緊力小于彈簧15的預(yù)緊力，彈簧15不發(fā)生形變，第二軸承座14與導(dǎo)向擋銷16之間正壓力變小；當(dāng)壓緊力等于彈簧15的預(yù)緊力，彈簧15開始產(chǎn)生形變，第二軸承座14開始與導(dǎo)向擋銷16分離；當(dāng)觀察到第二軸承座14離開導(dǎo)向擋銷16時，壓緊力大小等于彈簧15預(yù)緊力。繼續(xù)通過旋轉(zhuǎn)花籃螺栓3增加正壓力，彈簧14受壓變形，變形程度與受到的正壓力成正比，導(dǎo)向擋銷16上刻畫刻度，方便觀測正壓力大小，針對不同直徑不同材料的斜拉橋纜索，調(diào)節(jié)不同彈簧14預(yù)拉力，可方便調(diào)節(jié)和觀測纜索表面和從動滾輪2之間的正壓力大小。在夾緊力足夠的情況下，主動滾輪4與斜拉橋纜索表面不打滑純滾動運動，當(dāng)機器人運動到纜索頂端時，動力機構(gòu)不再輸出動力，機器人在重力作用下沿纜索向下滑行，帶動電機反向旋轉(zhuǎn)給鋰電池充電，連接在傳動機構(gòu)上的單向阻尼器9提供一定的阻尼，保證機器人在重力作用下向下滑行的速度保持在安全的范圍內(nèi)。