[发明专利]电驱动蠕动式缆索机器人

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种缆索机器人，尤其涉及一种用于大跨度斜拉桥缆索上作业的电驱动蠕动式缆索机器人。

背景技术

斜拉桥作为现代桥梁的新形式，在世界范围内得到了广泛的应用。作为斜拉桥主要受力构件之一的缆索长期暴露在空气中，经风吹雨淋日晒，缆索表面的聚乙烯护套将会产生不同程度的硬化和开裂现象，给护套内的钢丝束带来锈斑、断丝等严重的问题；同时由于随机风振、雨振，使缆索内的钢丝产生微摩擦，继而引起严重的断丝问题，给斜拉桥埋下严重的隐患。由于斜拉桥是最近几十年才兴起的新桥型，与斜拉桥的主要受力构件缆索相配套的缆索维护措施还很不完善。目前，对缆索的维护大都采用卷扬机拖动吊篮小车以人工的方式对斜拉索进行清洗、涂装。这种吊篮小车作业方式存在严重的问题：小车重量大，吊篮小车加上两位工作人员重达七八百公斤，并且为了减小提升力，采用了坚硬的尼龙轮压在缆索上，这不仅会把底涂层刮掉，而且会擦伤缆索表面的PE防护层，严重时甚至会剪断钢丝；施工工期长、成本高，清洗涂装一座大桥上全部缆索的工期达数月之久，并且各种费用较高；工人工作的环境极端恶劣，工作人员在一百多米的高空作业，不仅面临大风、难于通讯的情况，而且会有人员伤亡事故的发生。

斜拉桥缆索标高高，距离长，倾斜度由30至近90。另外，尽管在缆索的两端施加了很大的拉力，但由于自重作用与蠕变，缆索仍有一定的扰度。

现有技术中，对管外机器人和电线检测机器人已有研究，这些管外机器人爬行的管道一般只能用于水平面上的刚性管道，牵引力小，对于斜拉桥这种标高较高、柔性较大的缆索，其爬升能力显然不够。1987年IEEE机器人学和自动化国际会议分析日本福田敏男等所研制的系列管外机器人的III号，其牵引力小，速度慢(平均速度仅为0.018m/min)亦不可调，远不能满足缆索维护的大负载、高效率、柔性较大、野外高空作业的需要。关于电线检测机器人在日本机器人学会志等期刊上也有所报道，但电线的粗度和倾斜度显然不能与大桥上的缆索相比。另外近年来由上海交通大学研制的多款气动、电动缆索机器人较以前有较大的改进，基本满足一般的使用要求，但也有结构复杂，上升、下降都需要消耗消耗大量能源的缺点。

发明内容

本发明的目的是要提供一种适用于任意倾斜度缆索爬升的、结构简单、装卸方便的电驱动蠕动式缆索机器人，以能有效地实现对缆索的检测、维护等一系列工作，从而达到减轻工人劳动强度、提高质量、减少成本等目的。

本发明所提供的电驱动蠕动式缆索机器人包括爬升装置、夹紧机构5和夹紧机构10、内锥套调整装置2和内锥套调整装置9，所述的爬升装置包括驱动电机11、上机板7、下机板12、驱动丝杠4、螺母6、光杆13、传感器16、触发片15、传感器3组成；驱动电机11通过联轴器与驱动丝杠4连接，并通过过度套与下机板12固联，螺母6与上机板7固连，螺母6与驱动丝杠4旋合，光杆13一端固定在下机板12上，另一端穿过导向套14，并在导向套14中滑动，光杆13上端固连触发片15，导向套14固定在上机板7上，传感器16固定在上机板7上，传感器3固定在上机板7或下机板12上，驱动电机11、传感器16、传感器3由导线连接至控制台，控制台根据传感器16或传感器3发出的信号控制电机正转和反转，实现机器人的蠕动运动。

所述的夹紧机构5及夹紧机构10包括外锥套27、顶紧销31、内锥套28、底盖30、压簧29和固联在内锥套28上短轴26组成，夹紧体31在内锥套28中滑动，压簧29一端顶在底盖30上，另一端顶在内锥套28下端面上，内锥套28置入外锥套27中，夹紧体31一端挤紧在缆索1的外表面，另一端挤压在外锥套27的内锥面上；夹紧机构5和夹紧机构10分别固定在上机板7和下机板12上。

所述的内锥套调整装置2及内锥套调整装置9由电机21、丝杠23、斜楔块螺母24、支架22和支架25构成，步进电机21与支架22固联，并通过联轴器与丝杠23连接，丝杠23与斜楔块螺母24旋合，丝杠23一端通过联轴器与电机21输出轴连接，另一端支撑在支架25上，斜楔块螺母24的斜面抵在短轴26上；内锥套调整装置2和内锥套调整装置9分别通过支架22和支架25固定在上机板7和下机板12上。

本发明还可包括速度反馈装置8，它是由支撑架17、滚轮顶紧架18、滚轮19和编码器20组成，支撑架17固定在上机板7上，滚轮顶紧架18连接在支撑架17上，滚轮19固定在滚轮顶紧架18上，滚轮19外表面顶紧在缆索1上，编码器20固定在滚轮顶紧架18上；