[发明专利]一种爬缆机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，具体涉及对缆索进行检查和作业的机器人。

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，爬缆机器人技术被提出。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。现有的爬缆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，电动连续式爬缆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，成为爬缆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，爬缆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爬缆机器人，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爬缆机器人中普遍存在。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于对缆索检查和作业的爬缆机器人。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。

本发明为实现其发明目的所采取的技术方案是：一种爬缆机器人，包括外框架和内部的爬行机构，其结构是：

外框架为立方体框架，外框架每个侧面的立杆之间，通过轴承连接两端旋向相反的滚珠丝杠，相对的两个滚珠丝杠由一个固定于外框架上的步进电机驱动；

外框架的每个侧面设置一个滑架，滑架的具体构成是：两根竖杆通过一根横杆连接，竖杆的上下端均安装有滑架导轮，上下端的滑架导轮分别与外框架的顶杆和底杆接触；两根竖杆外侧均固定有与滚珠丝杠配合的丝杠螺母；

所述的爬行机构固定于滑架的横杆上，其具体构成是：

一对夹紧支撑板固定于相对的两横杆上，夹紧支撑板内侧的上端铰接导向杆，导向杆的另一端安装导向轮，导向杆的中上部与夹紧支撑板的中上部之间连接有拉伸弹簧，夹紧支撑板的下端通过直线轴承安装有导杆；

另一对夹紧支撑板固定于相对的另两根横杆上，夹紧支撑板内侧的下端铰接导向杆，导向杆的另一端安装导向轮，导向杆的中下部与夹紧支撑板的中下部之间连接有拉伸弹簧，夹紧支撑板的上端通过直线轴承安装有导杆；

所述的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。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、通过两对滑架及其对应的导向轮、主动轮和从动轮从四个方向夹紧缆索，其夹紧力大，夹紧牢固，爬缆能力强。

二、相对的滚珠丝杠调节对应的相对滑架之间的距离，滑架的滑动距离大，适应的的缆索的直径范围大。

三、两对滑架分别由两个步进电机各自独立驱动，两对滑架之间的移动距离可以不同，从而可适应扁平状的缆索；并且可以通过松开一对滑架，夹紧另一对滑架，可以顺利地避开缆索某一侧的，或相对的两侧安装的各种零部件，其越障能力强，通过性好。

四、可以方便地通过对步进电机的控制，实现对缆索夹紧力地控制，既能够保证夹紧牢固，避免打滑，同时又能够避免卡死，通过性好。