[发明专利]一种摩擦轮式爬索检测机器人

说明书

技术领域

本发明涉及应用在大型斜拉桥缆索检测的故障机器人，属于机器人技术领域，特别是一种摩擦轮式爬索检测机器人。

背景技术

随着经济的迅速发展，大跨度的桥梁的建造和使用变得广泛。其中，斜拉桥是大跨度桥梁中使用最普遍的一种。例如位于江苏省的苏通大桥、法国的诺曼底大桥、香港的昂船洲大桥。缆索是斜拉桥的主要受力构件，但是由于缆索的表面长期暴露在大气之中，受到风吹、日晒、雨淋和环境污染的侵蚀，其表面会受到较严重的破坏，加速了整座斜拉桥的老化程度，大大减少了斜拉桥的使用寿命。因此，对缆索的有效维护是十分必要的。目前，对斜拉桥缆索的定期检测以及维修主要还是依靠人工来完成，既费时又费力。

近几年，许多科研机构在爬索机器人领域研究中取得了成就。其中上海交通大学研究设计的特种机器人（专利号为99252056.8），这款特种机器人能有效的完成涂装维护功能，能部分满足检测要求；但是由于其自身结构复杂，采用电缆供电的方式，不适合高空作业，且效率很低。此外，该机器人没有设计相关的回收机构，当机器人由于电机发生故障时，机器人会因自身重力作用下降速度过快而损坏机器人本体，对在下面的操作人员的安全也构成了威胁。另外，需要利用外加“夹紧力”。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种摩擦轮式爬索检测机器人，该摩擦轮式爬索检测机器人结构简单，高空缆索运行稳定；另外，在电池耗尽或者电机发生故障时，能有效将爬行机器人安全回收。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种摩擦轮式爬索检测机器人，包括移动小车、磁吸附机构和防落装置。

移动小车包括两个侧架、移动底盘和至少两个滚轮；移动底盘将两个侧架固定连接，至少一个滚轮为驱动轮。

磁吸附机构设置在移动底盘上，磁吸附机构能将移动小车吸附在缆索上。

防落装置包括齿轮传动机构、变速箱、摩擦机构和滚柱式超越离合器。

齿轮传动机构包括相互啮合的齿轮一和齿轮二，齿轮一通过滚柱式超越离合器与其中一个滚轮的滚轮轴相连接；齿轮二通过变速箱与摩擦机构相连接。

摩擦机构包括旋转驱动轴、摩擦壁、摩擦块和导杆；摩擦壁为圆环形，同轴固定设置在旋转驱动轴的外周；位于摩擦壁内的旋转驱动轴上沿周向呈辐射状设置有若干根导杆；每根导杆上滑动连接一个摩擦块；当旋转驱动轴转动时，每个摩擦块均能与摩擦壁的内壁面摩擦配合。

所述磁吸附机构包括轭铁、螺杆、弹簧、磁铁、螺母和活动垫板；螺杆从下至上依次穿过轭铁、移动底盘和活动垫板，并用螺母固定，螺杆与移动底盘之间为间隙配合；弹簧套装在位于轭铁和移动底盘两者之间的螺杆上，磁铁吸附在轭铁的底部。

所述磁吸附机构还包括磁铁套，磁铁套套装在磁铁的底部。

所述磁铁套的边缘呈圆弧形。

所述轭铁的底部吸附有两个磁铁。

所述磁铁为铷铁硼永磁铁。

所述滚轮为三个，其中两个滚轮为驱动轮，一个滚轮为从动轮；从动轮与其中一个驱动轮通过同步轮和同步带相连接。

每个驱动轮均由电机驱动，电机与驱动轮的驱动轴之间通过电磁离合器相连接。

本发明采用上述结构后，具有如下有益效果：

1.本发明滚轮加工成“V”型，在增加了与缆索的接触面积的同时，也能有效避免机构偏离拉索的现象。

2.本发明应用磁吸附机构，借助缆索的磁力来提供磁吸附力。该吸附机构具有结构紧凑、吸附力强、使用灵活等优点。磁吸附机构与缆索是非接触状态，在将小车主体与缆索稳定固定的同时，减小了爬升的阻力，当遇到障碍时，压缩磁吸附机构上的弹簧，使小车的主体有足够的空间越过障碍。

3.本发明的防落装置利用离心力摩擦原理来控制机器人的下降速度。该装置结构简单、轻便，维修方便。不但减轻小车本体的负载量，而且起到节约动力投资，降低产品成本的作用。当机构发生断电或者电气故障下滑时，电磁离合器分离，在重力作用下，摩擦轮式机器人沿着缆索下降，与防落装置连接的滚轮反转，滚柱式超越离合器内环逆时针转动，根据滚柱式超越离合器工作原理，此时滚柱式超越离合器闭合，带动齿轮传动机构中的齿轮转动，通过变速箱增速，依靠摩擦机构中的摩擦块转动压紧圆柱形的摩擦壁产生摩擦力，此时摩擦力产生一个反力矩平衡机器人上的主动力矩，以此达到限制下滑速度的效果。

附图说明

图1显示了本发明一种摩擦轮式爬索检测机器人的结构示意图。

图2显示了本发明中磁吸附机构的结构示意图。