纜索爬行機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人，具體涉及一種對(duì)纜索進(jìn)行檢查和作業(yè)的纜索爬行機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著橋梁建造業(yè)的快速發(fā)展，斜拉橋的規(guī)模越來(lái)越大，目前，世界上主跨超過(guò)200米的斜拉橋已多達(dá)200余座。斜拉橋數(shù)量尺寸的增大為橋梁的檢測(cè)帶來(lái)了更多的挑戰(zhàn)。纜索是斜拉橋的主要承重構(gòu)件，且長(zhǎng)期暴露在風(fēng)吹日曬中，容易出現(xiàn)破損甚至斷裂的情況，需要定時(shí)檢測(cè)其表面是否完整。纜索懸掛在斜拉橋的兩側(cè)，可能高達(dá)百米，一般的人工檢查方法耗時(shí)耗力，不能保證人身安全，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)檢測(cè)纜索雖然在一定程度上保證了人員安全，但是仍存在著效率低下的問(wèn)題。在這種背景下，纜索爬行機(jī)器人技術(shù)被提出。這種技術(shù)就是利用特別設(shè)計(jì)制作的工業(yè)機(jī)器人搭載檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)纜索進(jìn)行檢測(cè)和作業(yè)?，F(xiàn)有的纜索爬行機(jī)器人主要有氣動(dòng)蠕動(dòng)式、電動(dòng)連續(xù)式和螺旋爬升式。相比較，電動(dòng)連續(xù)式纜索爬行機(jī)器人有運(yùn)動(dòng)連續(xù)可靠、體積較小、可無(wú)線遙控及承載力較好等優(yōu)點(diǎn)，成為纜索爬行機(jī)器人主要發(fā)展的方向。
[0003]纜索表面通常覆蓋有一層絞絲，絞絲在長(zhǎng)期使用中會(huì)產(chǎn)生一些較大的凸起或凹陷，有時(shí)纜索上還會(huì)安裝一些小型檢測(cè)元件或者裝飾品，纜索爬行機(jī)器人在工作過(guò)程中，需要越過(guò)這些障礙。查閱國(guó)內(nèi)的幾款最新纜索爬行機(jī)器人，如中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN201437247，公開(kāi)日為2010年4月14日，實(shí)用新型創(chuàng)造的名稱(chēng)為纜索爬行機(jī)器人，該申請(qǐng)公開(kāi)了一種纜索爬行機(jī)器人，由三根連桿支架連接三輛小車(chē)構(gòu)成的，三角架的三個(gè)頂點(diǎn)處上推桿鉸鏈連接下推桿，上下推桿分別安有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和一個(gè)從動(dòng)輪。上推桿和下推桿都是通過(guò)斜拉彈簧與纜索產(chǎn)生接觸力的，整個(gè)機(jī)器人成等邊三角形結(jié)構(gòu)。該實(shí)用新型的纜索機(jī)器人有以下不足。第一，所設(shè)計(jì)的三角框架結(jié)構(gòu)固定，所以不能應(yīng)用在直徑差異過(guò)大的纜索上。第二，使用斜拉彈簧雖然有一定的越障能力，但滾輪通過(guò)較大障礙物時(shí)，仍然存在可能卡死的問(wèn)題。第三，由于結(jié)構(gòu)限制，在工作過(guò)程中無(wú)法改變機(jī)器人對(duì)纜索的抱緊力，當(dāng)機(jī)器人在高空中卡死或者打滑，地面無(wú)法控制機(jī)器人回收。以上問(wèn)題在現(xiàn)有種類(lèi)的電動(dòng)連續(xù)式纜索爬行機(jī)器人中普遍存在。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種用于對(duì)纜索檢查和作業(yè)的纜索爬行機(jī)器人。該機(jī)器人可用于直徑差異大的纜索，對(duì)纜索的夾緊力好，爬纜能力和越障能力強(qiáng)，且可避免卡死和打滑。
[0005]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采取的技術(shù)方案是:一種纜索爬行機(jī)器人，包括外框架、外框架上的夾緊機(jī)構(gòu)和爬行機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:
[0006]所述的外框架為立方體框架；外框架的上表面和下表面的每個(gè)邊均通過(guò)徑向架與內(nèi)邊架相連，外框架每個(gè)側(cè)面上均有一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)和爬行機(jī)構(gòu)；
[0007]每個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)的具體組成是:外框架側(cè)面的立桿之間，通過(guò)軸承連接兩邊旋向相反的滾珠絲杠，滾珠絲杠兩邊上的絲杠螺母均鉸接有連桿，兩連桿的另一端共同鉸接于豎向的夾緊支撐板背部的鉸軸上，滾珠絲杠由固定于外框架上的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，夾緊支撐板的上下端均安裝與外框架上的對(duì)應(yīng)的徑向架配合的滾輪；
[0008]每個(gè)爬行機(jī)構(gòu)的具體組成是:外框架上的夾緊支撐板內(nèi)側(cè)的一端鉸接導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿的另一端安裝導(dǎo)向輪，導(dǎo)向桿與夾緊支撐板之間連接有拉伸彈簧，夾緊支撐板的另一端通過(guò)直線軸承安裝有導(dǎo)桿；導(dǎo)桿向內(nèi)伸出的一端與平衡梁鉸接，導(dǎo)桿在平衡梁和夾緊支撐板之間的部位套合有壓力傳感器和壓縮彈簧；平衡梁的上下端分別安裝有從動(dòng)輪和主動(dòng)輪，從動(dòng)輪和主動(dòng)輪之間連有同步帶，主動(dòng)輪與固定于平衡梁上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連。
[0009]本實(shí)用新型的夾緊機(jī)構(gòu)的工作原理是:步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)滾珠絲杠上的絲杠螺母及其絲杠螺母鉸接的連桿的一端做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，連桿另一端推動(dòng)夾緊支撐板，夾緊支撐板的上下端的滾輪沿著外框架上的徑向架向纜索運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)向輪、主動(dòng)輪和從動(dòng)輪壓緊纜索；電機(jī)反轉(zhuǎn)，絲杠螺母及其絲杠螺母鉸接的連桿的一端做相反運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，連桿拉動(dòng)夾緊支撐板遠(yuǎn)離纜索，從而使導(dǎo)向輪、主動(dòng)輪和從動(dòng)輪離開(kāi)纜索。
[0010]本實(shí)用新型的爬行機(jī)構(gòu)的工作原理是:驅(qū)動(dòng)電機(jī)依次通過(guò)減速器、同步帶驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)輪通過(guò)同步帶帶動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)纜索爬行機(jī)器人在纜索上的爬行。通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制纜索爬行機(jī)器人的爬行方向。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0012]一、通過(guò)兩對(duì)相對(duì)的夾緊機(jī)構(gòu)和爬行機(jī)構(gòu)從四個(gè)方向夾緊纜索，其夾緊力大，夾緊牢固，爬纜能力強(qiáng)。
[0013]二、各個(gè)方向的夾緊機(jī)構(gòu)由不同步進(jìn)電機(jī)控制，每個(gè)方向的夾緊支撐板和纜索之間的距離可以不同，從而可適應(yīng)扁平狀的纜索，同時(shí)適應(yīng)的的纜索的直徑范圍大。
[0014]三、每個(gè)滾珠絲杠控制纜索爬行機(jī)器人一個(gè)方向的夾緊，在遇到障礙時(shí)，可以通過(guò)松開(kāi)其中一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)，順利地避開(kāi)纜索某一側(cè)的，或相對(duì)的兩側(cè)安裝的各種零部件，其越障能力強(qiáng)，通過(guò)性好。
[0015]四、可以方便地通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)纜索夾緊力地控制，既能夠保證夾緊牢固，避免打滑，同時(shí)又能夠避免卡死，通過(guò)性好。
[0016]五、夾緊支撐板上安裝有導(dǎo)向輪、主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，一個(gè)滑架和纜索有三個(gè)接觸點(diǎn)，保證了與纜索的接觸牢固，夾緊力好，同時(shí)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間通過(guò)平衡梁連接，平衡梁的中部通過(guò)壓縮彈簧及直線軸承與夾緊支撐板連接，使得主動(dòng)輪(從動(dòng)輪)能繞平衡梁的鉸軸旋轉(zhuǎn)，及整個(gè)平衡梁的后退及回彈，使得其越障能力強(qiáng)，同時(shí)夾緊力好。
[0017]進(jìn)一步，本實(shí)用新型所述的外框架側(cè)面的立桿之間固定有直線導(dǎo)軌，直線導(dǎo)軌位于滾珠絲杠的外側(cè)，且直線導(dǎo)軌的兩個(gè)滑塊分別與兩個(gè)絲杠螺母固定連接。
[0018]這樣，直線導(dǎo)軌可分擔(dān)絲杠螺母對(duì)絲杠產(chǎn)生的垂直方向的作用力，避免滾珠絲杠長(zhǎng)期受到過(guò)大的彎矩作用而變形失效。
[0019]進(jìn)一步，本實(shí)用新型所述的滾珠絲杠由固定于外框架上的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的具體方式是:一個(gè)固定于外框架上的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)相對(duì)的兩個(gè)滾珠絲杠:所述的步進(jìn)電機(jī)通過(guò)減速器與一個(gè)滾珠絲杠連接，所述的滾珠絲杠與另一個(gè)滾珠絲杠通過(guò)同步帶相連。
[0020]這樣，在滿足纜索爬行機(jī)器人對(duì)扁平狀纜索的適應(yīng)性和越障能力的前提下，通過(guò)簡(jiǎn)單的方式，實(shí)現(xiàn)由一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制相對(duì)的夾緊機(jī)構(gòu)夾緊或松開(kāi)纜索，降低了成本和整個(gè)纜索爬行機(jī)器人的重量。
[0021]進(jìn)一步，本實(shí)用新型所述的相對(duì)的一對(duì)爬行機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向桿及其安裝的導(dǎo)向輪位于夾緊支撐板的上端，另一對(duì)爬行機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向桿及其安裝的導(dǎo)向輪位于夾緊支撐板的下端。
[0022]這樣，相鄰的夾緊支撐板上的導(dǎo)向輪一上一下，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪也一上一下，使得纜索上下受力均勻，且上行和下行爬動(dòng)時(shí)均有爬行能力強(qiáng)的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪在前，導(dǎo)向能力好的導(dǎo)向輪在后，使得其上行和下行時(shí)均具有良好的爬行能力和導(dǎo)向能力。
[0023]進(jìn)一步，所述的主動(dòng)輪與固定于平衡梁上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連的具體結(jié)構(gòu)是:驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)依次通過(guò)減速器、同步帶與主動(dòng)輪相連。
[0024]這樣，通過(guò)同步帶的連接，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)動(dòng)速度，可操控機(jī)器人爬行方向及爬行速度。
[0025]進(jìn)一步，本實(shí)用新型所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為無(wú)刷直流電機(jī)。
[0026]這種電機(jī)重量輕和體積小，機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，調(diào)速范圍廣，壽命長(zhǎng)，維護(hù)方便，噪聲小。
[0027]進(jìn)一步，本實(shí)用新型所述的外框架為一側(cè)可拆卸的框架，其中一個(gè)側(cè)面框架和其他側(cè)面通過(guò)銷(xiāo)連接。
[0028]這樣，拆卸方便，提高了工作效