[发明专利]一种高负载的柔性抱紧装置

说明书

本发明适用于抱紧装置技术领域，提供了一种高负载的柔性抱紧装置，包括支撑环以及至少两个周向分布的抱紧单元。每一抱紧单元均包括驱动装置、传动组件、摆动臂、足掌、杆端球轴承以及转轴。驱动装置通过传动组件带动摆动臂往复摆动，杆端球轴承固定于摆动臂的自由端，足掌通过转轴与杆端球轴承铰接。利用蜗轮蜗杆传动机构的自锁特性可使抱紧装置在不带电状态下仍可以抱紧缆索，可节省能耗。足掌与杆端球轴承连接，具有空间上三个转动自由度，可被动自适应缆索上凸起的障碍物，保证足掌与缆索面接触，提高抱紧缆索的鲁棒性。抱紧单元能够实现快速松开和锁紧，方便合抱或者卸离缆索，且锁紧时抱紧的压力可控，与缆索抱紧牢固，负载能力强。

技术领域

本发明属于抱紧装置领域，尤其涉及一种高负载的柔性抱紧装置。

背景技术

桥梁缆索攀爬检测机器人发展比较早，起源于20世纪80年代末期，早期美国、欧洲一些研究机构相继开发了桥梁缆索攀爬检测机器人，但在行业上真正展开应用的案例还不多。对于我国机器人研究现状而言，桥梁管养机器人还相对很年轻，尤其是桥梁缆索攀爬检测机器人，既是在恶劣、复杂环境下工作，又需要考虑长距离检测的高安全可靠性、电源补给和远程通信等，因而，无论在技术上还是应用上，桥梁缆索攀爬检测机器人的研究与应用无疑是一个极大的挑战。

桥梁缆索攀爬检测机器人是一个复杂的机电一体化系统，目前，大部分巡检机器人受到机构关节多、体积大、笨重、负载能力差等条件制约；机构关节繁多，运动学解耦控制难度高，控制精度无法达标；机器人体积大，笨重，无法符合缆索作业要求，工业实用水平低。

抱紧装置模块是整个机器人的核心部件。抱紧装置模块的优劣可直接影响缆索攀爬机器人的负载能力、越障能力、攀爬鲁棒性及对缆索表面障碍物的适应能力。如果抱紧装置的负载能力差，则无法携带足够电源及检测设备，无法长时间执行巡检任务。

发明内容

本发明的目的在于为攀爬式检测机器人提供一种高负载且能自适应障碍物的抱紧装置。

本实施例提供了一种高负载的柔性抱紧装置，包括支撑环以及至少两个周向分布的抱紧单元，每一抱紧单元均包括驱动装置、传动组件、摆动臂、足掌、杆端球轴承以及转轴；所述驱动装置安装于所述支撑环上，所述驱动装置通过所述传动组件与所述摆动臂传动连接，并能带动所述摆动臂往复摆动，所述足掌安装于所述摆动臂的自由端；所述传动组件包括同步带传动机构以及蜗轮蜗杆传动机构，所述同步带传动机构的皮带轮与所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗杆同轴联接；所述摆动臂的一端与所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮固定连接；所述杆端球轴承固定于所述摆动臂的自由端，所述转轴穿设于所述杆端球轴承内，所述足掌的背面通过所述转轴与所述杆端球轴承铰接。

进一步地，所述支撑环上还安装有若干周向方布的用于顶压被抱紧物的支撑轮。

进一步地，每一所述的抱紧单元均包括两个摆动臂、两个足掌以及两个分别位于所述同步带传动机构两侧边的蜗轮蜗杆传动机构。

进一步地，所述的摆动臂呈弧形，两个摆动臂镜像对称设置；所述同步带传动机构两侧边的蜗轮蜗杆传动机构亦镜像对称设置。

进一步地，所述抱紧单元还包括柔性铰接部件，所述柔性铰接部件具有弹性，其能轴向弹性伸缩；所述柔性铰接件的一端与所述足掌连接，其另一端与所述摆动臂连接。

进一步地，所述柔性抱紧装置还包括通信控制模块，所述通信控制模块安装于所述支撑环上，并与驱动装置电气连接。

进一步地，所述通信控制模块包括用于控制所述驱动装置运作的控制器以及用于接收指令信号的无线信号接收器。

进一步地，所述足掌的内侧面上粘贴一层软性覆面材料。

本实施例与现有技术相比，有益效果在于：

1、利用蜗轮蜗杆传动机构的自锁特性可使抱紧装置以及机器人在不带电状态下仍可以抱紧缆索，可节省能耗。