CN101357637A - 缆索检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缆索检测机器人，由沿缆索圆周方向均布的两台小车通过联接件连接组成，在其中主动小车上设置有爬升装置，在另一从动小车上设置有夹紧装置，在联接件上设置有防偏装置；所述爬升装置包括了固定在小车车体上的锂电池和固定在小车车体主动轮一侧的直流电机，所述夹紧装置包括了一端与小车车体沿小车径向摆动活动连接的支臂，拉伸弹簧及连接于支臂的滑轮。实施本发明的缆索检测机器人，其爬升装置结构简单，维修方便；锂电池供电更适合高空作业环境、使用更安全可靠、运行平稳。

Description

缆索检测机器人

技术领域

本发明涉及一种工业机器人，具体的说，是涉及一种用于缆索检测的机器人。

背景技术

斜拉桥、悬索桥是现代大跨度桥梁的基本形式。斜拉桥、悬索桥建成后，其主要受力构件之一的缆索长期暴露在空气之中，缆索表面的聚乙烯(PE)保护层将出现不同程度的硬化老化等破坏现象，缆索内部钢丝束也因空气中的水分和其他酸性物质而受到腐蚀，严重者甚至出现断丝现象，危及桥梁的安全。

目前，与桥梁缆索检测相配套的维护措施还不完善，缆索的检测与维修主要由人工完成。比如使用卷扬机拖动小车，搭载检测传感器对缆索断丝、磨损、锈斑等进行检测，以及重新喷涂缆索保护层等维护，但工作效率很低。

上海交通大学研制的用于缆索检测维护工业机器人，其负载能力很强，能很好地完成大桥缆索的检测、涂装维护等功能，其技术方案公布在专利申请号为99252056.8的文件中。但是，该缆索检测维护机器人的爬升装置结构复杂；整机采用有缆供电，其连接电缆的长度必须大于机器人所爬升的大桥缆索的长度，高空作业时易受风力影响；另外，该机器人没有设计相关的下降装置，当作业过程中出现意外情况时，是采用连接在机器人上的钢丝绳，从几十甚至上百米的高空用人力拖拽回收机器人，其作业危险性极高。申请人申请了申请号为200620016413.X的专利，该技术方案能较好完成缆索检测工作，但该机构较复杂、制造要求高、下降易受索面损坏影响，且在某种场所会偏离检测对象，导致检测结果不完全准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单、适合高空作业环境、能够进行稳定检测、负载能量强、运行平稳的缆索检测机器人。

本发明的另一个目的在于提供一种缆索检测机器人，其不仅能够进行爬升，对缆索进行有效地检测，还可具有匀速下降装置，能够在检测完成后自动下降到目的地。

本发明的缆索检测机器人是这样实现的：

一种缆索检测机器人，其主要由沿缆索圆周方向对称布置的一台从动小车和一台主动小车及连接两小车的联接件组成，且其特征在于，在从动小车上设置有夹紧装置，所述的夹紧装置由小下两个与小车车体铰接支臂、固定在支臂上的滑轮和连系滑轮的拉伸弹簧组成，在主动小车上设置有爬升装置，所述爬升装置包括了固定在主动小车车体上的主动轮及与之相连的直流电机组成，所述直流电机由锂电池供电，所述的联接件包括固定于从动车体和主动车体上的上下两套联接件，在两套联接件上分别设置有两套防偏装置，每套防偏装置有防偏万向轮和设置在联接件上的连接杆，连接杆向缆索方向顶持防偏万向轮，当机器人运行过程中发生偏离缆索时，至少有一对万向轮与缆索接触，防止机构偏转。

所述的滑轮与拉伸弹簧通过弹簧支撑杆连接，弹簧支撑杆从滑轮上伸出，连接拉伸弹簧。

所述的滑轮固定在铰接支臂上，拉伸弹簧经两弹簧连接杆连接上下两铰接支臂，弹簧连接杆从铰接支臂的端部伸出。

使用带有正反螺牙的弹簧支撑杆将弹簧撑开，并用螺栓和联接件将机器人安装在缆索上，松开弹簧支撑杆，由拉伸弹簧作用即可将机构夹紧在缆索上。机器人安装在缆索之后，拉伸弹簧通过联接件提供了主动轮与缆索之间正压力，直流电机驱动主动小车的主动轮转动即可实现爬升运动。

所述的防偏万向轮及连接杆分别设置有四个，连接杆和防偏万向轮一一对应，四个防偏万向轮和分别设置在联接件上的四个连接杆。

所述爬升装置还包括了减速箱，一对锥齿轮传动和一从动轮，所述减速箱和锥齿轮设置在直流电机和小车主动轮之间，直流电极的输出通过减速箱减速，再通过锥齿轮传送到小车主动轮，主动轮固定于主动小车的一端，从动轮则固定在主动小车的另一端。

所述夹紧装置还包括了弹簧连接杆，调整螺杆和调整螺母；所述弹簧连接杆呈“]”型，其两端分别活动连接滑轮中间的旋转轴的两端，且所述弹簧连接杆的底部通过横梁连接，横梁的中部具有中心孔，该中心孔活动连接调整螺杆；调整螺母设置在调整螺杆的外端，并通过螺纹锁紧所述弹簧连接板和调整螺杆；从动小车上下两个滑轮分别使用弹簧连接板和调整螺杆，上下两个调整螺杆之间由拉伸弹簧连接。

所述连接主动小车和从动小车的联接件包括有连接板和连接螺钉，所述连接板固定连接在主动小车和从动小车的车体上，连接板预先打好螺钉孔，应用螺钉连接两连接板使所述主动小车和从动小车夹紧在缆索上。

所述爬升装置设置在主动小车车体的上部位置，主动小车上部的车轮为驱动轮，下部的车轮为起支撑作用的从动轮。

所述设置有爬升装置的主动小车的从动轮，以及另一台设置有夹紧装置的从动小车的滑轮，其轮面呈“V”字型，“V”字型凹槽夹抵由三台小车围绕的缆索。

本发明的缆索检测机器人，其爬升装置采用电机直接驱动，结构简单，维修方便；同时，采用机器人自带锂电池的供电方式而不是有源电缆供电，更适合高空作业环境，不受风力影响；且上述结构简单，制作成本低廉，便于实施应用。

且在本发明中还设置有下降装置，当出现意外断电，或者在电能不足、机械故障等其他意外情况时，采用遥控开关切断电源，在电机两端接入不同阻值的大功率电阻，机器人下降过程中产生的多余动能完全消耗在此电阻上以热量形式散发，达到能量平衡，因此可利用自身或所携带的检测维护设备的重力，从作业高空沿缆索缓速的下降，使用安全可靠，机器人也可依靠电机反转实现回收。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的爬升装置结构示意图；

图4是本发明的夹紧装置结构示意图；

图5是本发明的夹紧装置另一个实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明的缆索检测机器人，由沿缆索S的圆周方向对称布置的2、3两台小车，其中2为主动小车，3为从动小车，两台小车通过上下两套联接件10连接组成，联接件10应用螺栓21固定在一起。

主动小车2上设置有爬升装置，从动小车3上设置有卡紧装置。结合图3、图4所示，所述爬升装置包括了固定在主动小车车体上的主动轮6及直流电机4组成；所述的夹紧装置由小下两个与小车车体铰接在一起的支臂8、固定在支臂8上的滑轮9和连系滑轮9的拉伸弹簧7组成；机器人安装在缆索之后，拉伸弹簧通过联接件10提供了主动轮与缆索之间正压力，直流电机4通过减速箱5、一对锥齿轮12驱动小车主动轮6转动即可实现爬升运动，从动轮13固定在主动小车2车体上，紧紧抵住缆索1起支撑平衡作用，所述直流电机4由锂电池11供电。

如图4所示，在从动小车3上设置有夹紧装置，所述的夹紧装置由小下两个与小车车体铰接于一起的支臂8和固定在支臂8上的“V”形滑轮9和一个拉伸弹簧7构成，拉伸弹簧7经两弹簧连接杆14连接上下两支臂8，弹簧支撑杆14带有正反螺牙，当机器人安装在缆索上，即连接件固定好后，松开的弹簧支撑杆14，由拉伸弹簧7作用即可将机构夹紧在缆索1上。这样可以根据不同的缆索直径，调整连接联结件10的螺栓21的位置，将主动小车2和从动小车3连接围合在缆索1上；主动小车2提供爬升动力，从动小车3提供抱紧缆索的压力，主动小车和从动小车的结构都非常简单，维修很方便；整个机器人由锂电池11供电，无须使用有源的电缆供电，更适合高空作业环境。

图3所示，爬升装置还包括了减速箱15，减速箱设置在直流电机12和一对锥齿轮16之间。在爬升小车的爬升装置中设置减速箱后，可以选用功率相对较大的电机，比如选用功率为90瓦的Maxon电机，从而使得机器人爬升的动力输出更稳定有力，可以适合爬升任意倾斜度的缆索。

本发明的夹紧装置又一个优选实施例如图5所示，夹紧装置还包括了弹簧连接板15、调整螺杆20和调整螺母19；弹簧连接板15的横截面呈“]”型，对应每个滑轮9，弹簧联结板15有两个，其上部分别旋转活动连接滑轮9的旋转轴17的两端，且其下部通过横梁16连接于一起，横梁16的中间具有中心孔18，其中心孔16设置调整螺杆20；调整螺母19设置在调整螺杆20的外端，并通过螺纹锁紧弹簧连接板15和调整螺杆20；

从动小车2的上下两个滑轮9都使用弹簧连接板15和调整螺杆30的结构方式，上下两个调整螺杆16之间由拉伸弹簧7连接。夹紧装置中设置弹簧连接板15、调整螺杆20和调整螺母19，可以在根据不同的缆索1直径选用适当长度的联接件，将主动小车和从动小车初步连接围合在缆索上后，实现抱紧压力的微调，使两台小车的车轮更紧抵缆索，从而获得爬升所需的摩擦力。

如图2所示，两台小车连接部分包括了上下两套打孔联接件10，使用螺栓21活动连接两联接件10的不同螺孔位置可调整两小车之间相对距离，用以适应不同直径的缆索，也方便机器人的拆装维修。

在联接件10上还设置有上下两组防偏万向球轮23(共四对)，机构正常运行时防偏万向轮23与缆索间有一微小空隙，当机构受风振、索振影响较大偏离缆索时，至少有一防偏万向轮23对抵住缆索，防止机构偏离缆索出现卡死现象，使机构运行更加平稳安全，防偏万向轮23由固定于联接件10上的连接杆22进行支撑。

如图3和图5所示，设置有爬升装置的主动小车的从动轮13，以及设置有夹紧装置的从动小车的滑轮9，其轮面呈“V”字型，“V”字型凹槽可以夹抵缆索，使机器人在缆索上的爬升更稳定，不易打滑，不易偏离。

在锂电池输出电路上还可串联有电源遥控开关。地面上的工作人员可以通过遥控开关接通电源，使机器人爬升，完成相关的缆索检测维护工作；或者，遥控切断机器人的供电电源，依靠机构控制电路中的电阻耗能作用，使机器人从作业高空沿缆索缓速的下降，实现机器人的安全回收。本机器人也可通过控制电机反转实现下降运动。

当以上所述机构工作完全失控，出现机构卡死在缆索上时，本发明附有一个救援机构，携带一套磁性对接机构可将故障机器托回地面。

总之，上述实施例所描述的几种实施方式，并不代表本发明所有的实现方式；以上实施例不是对本发明的具体限定，凡是结构上与本发明的类似，具有相同或类似的目的及效果的，都应在本发明的保护范围内。另外，本发明也不仅仅局限于前文所述的用途，还可以应用于其它方面，比如，本机器人也可适用于爬升类似电线杆、路灯柱等柱体，完成相关的检测维护工作。

Claims (9)

1、一种缆索检测机器人，其主要由沿缆索圆周方向对称布置的一台从动小车和一台主动小车及连接两小车的联接件组成，且其特征在于，在从动小车上设置有夹紧装置，所述的夹紧装置由与从动小车车体铰接在一起的支臂、固定在支臂上的滑轮和连系滑轮的拉伸弹簧组成，在主动小车上设置有爬升装置，所述爬升装置包括了固定在主动小车车体上的主动轮及与之相连的直流电机组成，所述直流电机由锂电池供电，所述的联接件包括固定于从动车体和主动车体上的上下两套联接件，在两套联接件上分别设置有两套防偏装置，每套防偏装置有防偏万向轮和设置在联接件上的连接杆，连接杆向缆索方向顶持防偏万向轮，当机器人运行过程中发生偏离缆索时，至少有一对万向轮与缆索接触，防止机构偏转。

2、根据权利要求1所述的缆索检测机器人，其特征在于所述的滑轮与拉伸弹簧通过弹簧支撑杆连接，弹簧支撑杆从滑轮上伸出，连接拉伸弹簧。

3、根据权利要求1所述的缆索检测机器人，其特征在于所述的滑轮固定在铰接支臂上，拉伸弹簧经两弹簧连接杆连接上下两铰接支臂，弹簧连接杆从铰接支臂的端部伸出。

4、根据权利要求1所述的缆索检测机器人，其特征在于所述的防偏万向轮及连接杆分别设置有四个，连接杆和防偏万向轮一一对应，四个防偏万向轮和分别设置在联接件上的四个连接杆。

5、根据权利要求1所述的缆索检测机器人，其特征在于，所述爬升装置还包括了减速箱，一对锥齿轮传动和一从动轮，所述减速箱和锥齿轮设置在直流电机和小车主动轮之间，直流电极的输出通过减速箱减速，再通过锥齿轮传送到小车主动轮，主动轮固定于主动小车的一端，从动轮则固定在主动小车的另一端。

6、根据权利要求3所述的缆索检测机器人，其特征在于，所述夹紧装置还包括了弹簧连接杆，调整螺杆和调整螺母；所述弹簧连接杆呈“]”型，其两端分别活动连接滑轮中间的旋转轴的两端，且所述弹簧连接杆的底部通过横梁连接，横梁的中部具有中心孔，该中心孔活动连接调整螺杆；调整螺母设置在调整螺杆的外端，并通过螺纹锁紧所述弹簧连接板和调整螺杆；从动小车上下两个滑轮分别使用弹簧连接板和调整螺杆，上下两个调整螺杆之间由拉伸弹簧连接。

7、根据权利要求1所述的缆索检测机器人，其特征在于，所述连接主动小车和从动小车的联接件包括有连接板和连接螺钉，所述连接板固定连接在主动小车和从动小车的车体上，连接板预先打好螺钉孔，应用螺钉连接两连接板使所述主动小车和从动小车夹紧在缆索上。

8、根据权利要求1或5所述的缆索检测机器人，其特征在于，所述爬升装置设置在主动小车车体的上部位置，主动小车上部的车轮为驱动轮，下部的车轮为起支撑作用的从动轮。

9、根据权利要求1、2、3或5如意一项所述的缆索检测机器人，其特征在于，所述设置有爬升装置的主动小车的从动轮，以及另一台设置有夹紧装置的从动小车的滑轮，其轮面呈“V”字型，“V”字型凹槽夹抵由三台小车围绕的缆索。

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