[实用新型]缆索爬行机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，具体涉及一种对缆索进行检查和作业的缆索爬行机器人。

背景技术

随着桥梁建造业的快速发展，斜拉桥的规模越来越大，目前，世界上主跨超过200米的斜拉桥已多达200余座。斜拉桥数量尺寸的增大为桥梁的检测带来了更多的挑战。缆索是斜拉桥的主要承重构件，且长期暴露在风吹日晒中，容易出现破损甚至断裂的情况，需要定时检测其表面是否完整。缆索悬挂在斜拉桥的两侧，可能高达百米，一般的人工检查方法耗时耗力，不能保证人身安全，利用卷扬机检测缆索虽然在一定程度上保证了人员安全，但是仍存在着效率低下的问题。在这种背景下，缆索爬行机器人技术被提出。这种技术就是利用特别设计制作的工业机器人搭载检测系统对缆索进行检测和作业。现有的缆索爬行机器人主要有气动蠕动式、电动连续式和螺旋爬升式。相比较，电动连续式缆索爬行机器人有运动连续可靠、体积较小、可无线遥控及承载力较好等优点，成为缆索爬行机器人主要发展的方向。

缆索表面通常覆盖有一层绞丝，绞丝在长期使用中会产生一些较大的凸起或凹陷，有时缆索上还会安装一些小型检测元件或者装饰品，缆索爬行机器人在工作过程中，需要越过这些障碍。查阅国内的几款最新缆索爬行机器人，如中国专利公开号CN201437247，公开日为2010年4月14日，实用新型创造的名称为缆索爬行机器人，该申请公开了一种缆索爬行机器人，由三根连杆支架连接三辆小车构成的，三角架的三个顶点处上推杆铰链连接下推杆，上下推杆分别安有一个驱动轮和一个从动轮。上推杆和下推杆都是通过斜拉弹簧与缆索产生接触力的，整个机器人成等边三角形结构。该实用新型的缆索机器人有以下不足。第一，所设计的三角框架结构固定，所以不能应用在直径差异过大的缆索上。第二，使用斜拉弹簧虽然有一定的越障能力，但滚轮通过较大障碍物时，仍然存在可能卡死的问题。第三，由于结构限制，在工作过程中无法改变机器人对缆索的抱紧力，当机器人在高空中卡死或者打滑，地面无法控制机器人回收。以上问题在现有种类的电动连续式缆索爬行机器人中普遍存在。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于对缆索检查和作业的缆索爬行机器人。该机器人可用于直径差异大的缆索，对缆索的夹紧力好，爬缆能力和越障能力强，且可避免卡死和打滑。

本实用新型为实现其发明目的所采取的技术方案是：一种缆索爬行机器人，包括外框架、外框架上的夹紧机构和爬行机构，其结构特点是：

所述的外框架为立方体框架；外框架的上表面和下表面的每个边均通过径向架与内边架相连，外框架每个侧面上均有一个夹紧机构和爬行机构；

每个夹紧机构的具体组成是：外框架侧面的立杆之间，通过轴承连接两边旋向相反的滚珠丝杠，滚珠丝杠两边上的丝杠螺母均铰接有连杆，两连杆的另一端共同铰接于竖向的夹紧支撑板背部的铰轴上，滚珠丝杠由固定于外框架上的步进电机驱动，夹紧支撑板的上下端均安装与外框架上的对应的径向架配合的滚轮；

每个爬行机构的具体组成是：外框架上的夹紧支撑板内侧的一端铰接导向杆，导向杆的另一端安装导向轮，导向杆与夹紧支撑板之间连接有拉伸弹簧，夹紧支撑板的另一端通过直线轴承安装有导杆；导杆向内伸出的一端与平衡梁铰接，导杆在平衡梁和夹紧支撑板之间的部位套合有压力传感器和压缩弹簧；平衡梁的上下端分别安装有从动轮和主动轮，从动轮和主动轮之间连有同步带，主动轮与固定于平衡梁上的驱动电机相连。

本实用新型的夹紧机构的工作原理是:步进电机驱动滚珠丝杠转动，从而带动滚珠丝杠上的丝杠螺母及其丝杠螺母铰接的连杆的一端做相对运动，连杆另一端推动夹紧支撑板，夹紧支撑板的上下端的滚轮沿着外框架上的径向架向缆索运动，使导向轮、主动轮和从动轮压紧缆索；电机反转，丝杠螺母及其丝杠螺母铰接的连杆的一端做相反运动，此时，连杆拉动夹紧支撑板远离缆索，从而使导向轮、主动轮和从动轮离开缆索。

本实用新型的爬行机构的工作原理是：驱动电机依次通过减速器、同步带驱动主动轮转动，主动轮通过同步带带动从动轮一起转动，从而实现缆索爬行机器人在缆索上的爬行。通过驱动电机的正反转控制缆索爬行机器人的爬行方向。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

一、通过两对相对的夹紧机构和爬行机构从四个方向夹紧缆索，其夹紧力大，夹紧牢固，爬缆能力强。

二、各个方向的夹紧机构由不同步进电机控制，每个方向的夹紧支撑板和缆索之间的距离可以不同，从而可适应扁平状的缆索，同时适应的的缆索的直径范围大。