CN101906752A - 履带式拉索自动爬升机构及其控制系统 - Google Patents

Abstract

一种履带式拉索自动爬升机构，包括外框架、安装在外框架上的爬升行走装置和压紧调节装置，外框架为筒形，其中一面做成铰接式，可以自由开闭；爬升行走装置包括n套具有履带式拉索爬升行走装置结构的驱动轮组和m套导向轮组，n套驱动轮组和m套导向轮组通过导向芯轴或是均布地或是对称地安装在外框架的安装面上，所述的压紧调节装置有n+m个，分别安装在外框架的安装面上，n、m为2～20之间能被2或3整除的数，m也可为0；其爬升控制系统由一台上位机及其人机界面、无线收发装置和一台下位机组成。该爬升机构能在拉索表面稳定、可靠地爬升及下降，行走装置对拉索的压紧平衡调节方便，其控制系统技术先进，操作简便，可以实现无线或有线控制。

Description

履带式拉索自动爬升机构及其控制系统

技术领域：

本发明涉及一种缆索维护设备，特别是一种斜拉桥缆索上作业的缆索维护机器人拉索自动爬升机构及其控制系统，属于机器人技术领域。

背景技术：

拉索检测维修机器人是以拉索作为支承点，能沿着拉索自动爬升、下降，对拉索进行摄像、损伤检测及各种维护的智能机械。它是对桥梁或其他建筑拉索进行检测维护的最新技术及发展方向。拉索自动爬升系统是拉索检测维修机器人的基础，现有拉索自动爬升系统技术的不足主要有：

1、当采用电动爬升方式时采用轮式爬升行走装置，行走可靠性和稳定性较差，爬升机构负重能力较差，当工程使用的拉索较陡时(与地面夹角大于60度)，或者拉索表面损坏情况较严重时轮式行走爬升机构很难在拉索上行走，无法进行检测维修工作；

2、爬升机构的控制采用普通有线控制，需要拖带动力线及控制线，爬升机构带线工作爬升能力差，工况适应性差。当工程使用的拉索较长时(大于200米)，带线行走的爬升机构无法到达拉索的远端进行检测维修工作，无法适应在刮风、下雨等恶劣工况下使用。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种履带式拉索自动爬升机构及其控制系统，该爬升机构能在拉索表面稳定、可靠地爬升及下降，该机构动力分布合理，负重能力强，行走装置对拉索的压紧平衡调节方便，其控制系统技术先进，操作简便，可以实现无线或有线控制。

解决上述技术问题的技术方案是：一种履带式拉索自动爬升机构，包括外框架、安装在外框架上的爬升行走装置和压紧调节装置：

所述的外框架为筒形，其中一面做成铰接式，可以自由开闭；

所述的爬升行走装置包括n套具有履带式拉索爬升行走装置结构的驱动轮组和m套导向轮组，n套驱动轮组和m套导向轮组通过导向芯轴或是均布地或是对称地安装在外框架的安装面上，行走装置的n套驱动轮组和m套导向轮组通过导向芯轴可以相对于外框架做径向的移动；

所述的压紧调节装置有n+m个，分别安装在外框架的安装面上、用于调节爬升行走装置的各套驱动轮组和导向轮组对拉索的压紧力，n为2～20之间能被2或3整除的数，m为0或2～20之间能被2或3整除的数。

所述的外框架外缘横截面外缘形状或为四边形或为正六边形或为圆形。

其进一步技术方案是：所述的每套驱动轮组包括由驱动轮、从动轮、压紧轮组、安装框架和行走履带组成的行走部分和履带张紧机构；

驱动轮和从动轮是能通过行走履带同步传递动力、外圈带相同齿形的圆柱形结构，驱动轮侧向通过键安装有传动齿轮，用来接受从电动机或其他动力机械传递来的动力；

压紧轮组的各个轮体外表加工有直径和拉索相同或相近的圆弧面或倒圆角的折弯面；

安装框架是两侧板下部加工有轮轴安装叉口、横截面为倒U字型形的框架，其两侧板上中部安装有连接铰链；

行走履带是环形柔性带结构，其与驱动轮、从动轮配合的内表面带有与驱动轮和从动轮外圈相同的齿型，其与拉索表面接触的外表面带有能增加摩擦系数的条纹；

驱动轮、从动轮、压紧轮组通过各自的轮轴安装在安装框架的两块侧板中间，两侧用螺母夹紧固定，其中驱动轮安装在前上部，从动轮安装在后上部，压紧轮组的各个压紧轮安装在底部的同一高度上，行走履带套装在驱动轮、从动轮和压紧轮组的外围，其内齿与驱动轮和从动轮的外齿相配合，整个行走装置可以绕着连接铰链单向自由摆动。

所述的每个压紧调节装置包括导向芯轴、调节螺柱、导向螺母和压紧弹簧，导向螺母与外框架的安装面垂直地安装在框架的安装面上、调节螺柱安装在导向螺母上、导向芯轴穿入调节螺柱中心的导向长孔中并限位，压紧弹簧套在导向芯轴的外部并安装在调节螺柱和爬升行走装置的各驱动轮组和导向轮组铰链之间，旋动调节螺柱通过压紧弹簧调节爬升行走装置的各驱动轮组和导向轮组对拉索的压紧力。

其更进一步技术方案是：所述的履带式拉索自动爬升机构的爬升控制系统主要由一台上位机、一台下位机及其两台无线数传服务器组成；

所述的上位机包括1台作为主控制器的上位机CPU单元、人机界面和24VDC电源模块和控制台，其作用是：用于整个系统的启停控制，它包括：控制电机的启停、正反转、速度调整和位置调整等动作，同时还能接收来自爬升机搭载的下位机反馈回来的现场数据，通过人机界面将下位机反馈数据显示出来；

所述的下位机包括1台作为主控制器的下位机CPU单元、1块I/O扩展卡和1块24VDC电源模块，它能接收来自上位机的指令并控制n台电机驱动器同步完成驱动动作，同时处理来自爬升机构机载编码器等传感器的数据和n台电机驱动器的反馈数据，将这些数据回传至上位机

所述的上位机与下位机分别连接有无线数传服务器；在上位机控制台上将电机的启停、正反转、速度调整和位置调整等控制动作通过编程的方式输入到上位机CPU单元，通过无线通讯，将上位机的控制命令传输到爬升机构搭载的下位机上，同时，上位机通过无线通讯接收来自下位机传回来的位置、速度等状态数据，并显示出来。

由于采用上述结构，本发明之履带式拉索爬升行走装置与现有轮式结构的拉索爬升行走装置相比，具有提高了爬升机构行走的可靠性和稳定性，提高了爬升机构的负重能力等以下有益效果。

1、作为爬升行走装置的驱动轮组采用履带式爬升机构行走装置，提高了爬升机构行走的可靠性和稳定性，提高了爬升机构的负重能力等有益效果：

①传动可靠性和稳定性好：行走履带通过内表面的同步齿在整个宽度范围上与带有外齿的驱动轮和从动轮全啮合同步传动，传动效率高，传动可靠性和稳定性好；行走履带带有增摩条纹的外表面与拉索表面在有压紧轮组布置的长度范围内实现面接触，摩擦系数较大，爬升机构可以获得较大的摩擦驱动力，也增加了传动的可靠性和稳定性好。

②沿拉索表面的导向性更好：压紧轮组2的各压紧轮通过其带有圆弧面的轮体外表面把行走履带8压紧在拉索表面上，行走履带11与拉索表面的接触面积更大，可获得的摩擦驱动力更大，同时沿拉索表面的导向性更好，可以使爬升机构更可靠、更稳定地沿拉索表面爬升或下降。

③行走装置通过安装框架3上中部的连接铰链12受到外部压紧装置的压紧力，可以使压紧轮组2的各压紧轮对拉索的压紧力在整个接触长度范围内分布置更均匀、更可靠，从而可以更稳定、更可靠地获得较大的摩擦驱动力。

2、外框架采用了四面体或六面体框架结构，两套或3套驱动轮组3通过导向芯轴4间隔地安装在外框架的某2个或3个安装面上，两套或3套导向轮组也与两套或3套驱动轮组对称地安装在外框架1的另2个或3个安装面上，所述由导向芯轴4、调节螺柱5、导向螺母6和压紧弹簧7组成的压紧调节装置分别与各安装面垂直地安装在框架的各个安装面上，对称旋动调节螺柱5可以方便地调节行走装置的各驱动轮组3和导向轮组2对拉索的压紧力，并容易使之平衡，亦进一步提高了爬升机构行走的可靠性和稳定性。

3、导向轮组2两端的导向滚轮14外圈加工有与拉索直径相同或相近的圆弧面或带有一定夹角、倒圆角的折弯面，对爬升机构沿着拉索行走的稳定性更好，使之不易旋转或跑偏。

4、行走装置的各套驱动轮组间隔设置，其驱动装置既可采用直流电池、减轻其自重，以提高负重能力；也可以采用交流控制电机，通过地面引线供电，工作时间长；以适应不同施工任务的需要。

5、控制系统采用PLC进行控制，动作控制功能丰富，控制方式轻便可靠。控制指令通过无线通讯方式收发，可以使爬升机构实现无绳运动，提高了爬升能力，极大提高了爬升的工程和工况适应性。

以下，结合附图和实施例，对本发明之履带式拉索自动爬升机构及其控制系统的技术特征作进一步说明。

附图说明：

图1、图2是本发明实施例一所述履带式拉索自动爬升机构的结构示意图，其中图1是俯视图，图2是图1的A-A剖视图；

图3、图4是驱动轮组的结构示意图，其中图3是主视图，图4是图3的B-B剖视图；

图5、图6是导向轮组的结构示意图，其中图5是主视图，图6是图5的俯视图；

图7、图8是本发明实施例二所述履带式拉索自动爬升机构的结构示意图，其中图7是俯视图，图8是图7的C-C剖视图(六边形筒体)；

图9、图10是本发明实施例三所述履带式拉索自动爬升机构的结构示意图，其中图9是俯视图，图10是图9的D-D剖视图；

图11是爬升机构控制系统的控制原理图；

图111是爬升机构控制系统的控制原理图的下位机部分局部放大图；

图12是上位机控制整个系统的启停动作流程图；

图13是由下位机接收来自上位机的指令并控制n台电机驱动器同步完成驱动动作流程图。

图1～图10中，有关标号的意义是：

外框架1，四方框架1a、六方框架1b、圆筒形框架1c；

导向轮组2，包括：导向轮组安装架21、导向滚轮22、导向轮组连接铰链23；

驱动轮组3，包括：驱动轮13、压紧轮组14、安装框架15、从动轮16、轮轴17、张紧支架18，传动齿轮19和行走履带11，驱动轮连接铰链12；

压紧调节装置包括导向芯轴4、调节螺柱5、导向螺母6和压紧弹簧7；

8是外框架1上的铰销，9是安装在行走装置的各驱动轮组3和导向轮组2上的限向直杆，10是外框架1上的行走装置限向孔，减速器20a，电动机20。

图11～图13中，有关标号的意义是：

上位机I、下位机II；

地面电源24、地面直流电源25、上位机CPU单元26、人机界面27、控制台控制按钮28、无线数传服务器29、30，自动爬升机构上电源31，自动爬升机构上直流电源32，下位机CPU单元33，电机1驱动器351、电机2驱动器352……、电机n驱动器35n，行程开关36。

其余标号意义见说明书。

具体实施方式：

实施例一：

一种外框架1为四方框架1a的履带式拉索自动爬升机构，如图1、图2所示，包括外框架1a、安装在外框架1a上的爬升行走装置和压紧调节装置；

所述的外框架1a带有四个对称的安装面，其中一面做成铰接式，可以自由开闭；

所述的爬升行走装置包括：由两套具有履带式拉索爬升行走装置结构的驱动轮组3和两套导向轮组2，两套驱动轮组3通过导向芯轴4对称地安装在外框架1a的上、下两个安装面上，两套导向轮组2通过导向芯轴4对称地安装在外框架1a的左、右两个安装面上，行走装置的驱动轮组、导向轮组2通过导向芯轴4可以相对于外框架1a做径向的移动，以适应不同直径拉索的压紧、爬升要求；

所述的压紧调节装置有4个，分别与各安装面垂直地安装在框架的4个安装面上，每个压紧调节装置包括导向芯轴4、调节螺柱5、导向螺母6和压紧弹簧7，导向螺母6与外框架1a的安装面垂直地安装在外框架的4个安装面上、调节螺柱5安装在导向螺母6上、导向芯轴4穿入调节螺柱5中心的导向长孔中并限位，压紧弹簧7套在导向芯轴4的外部并安装在调节螺柱5和爬升行走装置的铰链之间，旋动调节螺柱5通过压紧弹簧7调节爬升行走装置的各驱动轮组3和导向轮组2对拉索的压紧力；

如图3、图4所示：所述具有履带式拉索爬升行走装置结构的驱动轮组3包括由驱动轮13、从动轮16、压紧轮组14、安装框架15和行走履带11组成的履带式行走装置和履带张紧机构以及驱动履带式行走装置的电动机20以及减速器20a；

驱动轮13和从动轮16是外圈带相同齿形的圆柱形结构、能通过行走履带同步传递动力，驱动轮13侧向通过键安装有传动齿轮19，用来接受从电动机或其他动力机械传递来的动力；

安装框架15是两侧板下部加工有轮轴安装叉口、横截面为倒U字型形的框架，其两侧板上中部安装有连接铰链12；

行走履带11是环形柔性带结构，其与驱动轮13、从动轮16配合的内表面带有与驱动轮13和从动轮16外圈相同的齿型，其与拉索表面接触的外表面带有能增加摩擦系数的条纹；

驱动轮13、从动轮16、压紧轮组14通过各自的轮轴17安装在安装框架15的两块侧板中间，两侧用螺母夹紧固定，其中驱动轮13安装在前上部，从动轮16安装在后上部，压紧轮组14的各个压紧轮安装在底部的同一高度上，行走履带11套装在各个轮组的外围，其内齿与驱动轮13和从动轮16的外齿相配合，整个行走装置可以绕着连接铰链12单向自由摆动；

本实施例中，所述的履带张紧机构是张紧支架18，该张紧支架18通过从动轮16的轮轴17安装在安装框架15的尾部，将行走履带11张紧并用螺母夹紧固定。

所述压紧轮组14的各个轮体外表加工有直径和拉索相同或相近的圆弧面或带夹角的弯折面。

如图5、图6所示，所述的每一个导向轮组2包括U形安装架21、安装在U形安装架21两端的导向滚轮22，导向滚轮22外圈加工有与拉索直径相同或相近的圆弧面或带夹角的弯折面，U形安装架21中部是导向轮组连接铰链23，两套导向轮组2亦通过导向芯轴4对称地安装在外框架1的左、右两个安装面上。

所述行走装置的各驱动轮组3和导向轮组2上安装有限向直杆9，所述外框架1a安装面开有行走装置限向孔10，限向直杆9套在限向孔10内，当调节行走装置对拉索的压紧力时，限向直杆9通过外框架1a安装面上的行走装置限向孔10保证行走装置只能绕着铰链在拉索长度方向上摆动，以增强爬升机构在不同损伤状况的拉索表面的通过性。

所述的电动机20为直流控制电机，自带供电电池，该电动机20及减速器20a具有停车刹车功能，以避免爬升机构停止时下滑。

实施例二：

一种外框架为六边形框架1b的履带式拉索自动爬升机构，如图7、图8所示，包括外框架1b、安装在外框架1b上的爬升行走装置和压紧调节装置；

所述的外框架1b为带有六个两两对称的安装面、横截面为正六边形的的六边筒柱形框架，所述的爬升行走装置除包括3套具有履带式拉索爬升行走装置结构的驱动轮组3外，还包括3套导向轮组2，3套驱动轮组3通过导向芯轴4间隔地安装在外框架1b的3个安装面1b1、1b3、1b5上，3套导向轮组2通过导向芯轴4间隔地安装在外框架1b的另3个安装面1b2、1b4、1b6上，所述安装驱动轮组3的3个安装面1b1、1b3、1b5分别与安装导向轮组2的一个安装面1b4、1b6或1b2对称，行走装置的各驱动轮组3通过导向芯轴4可以相对于外框架1b安装该驱动轮组的安装面做径向的移动，各导向轮组2通过导向芯轴4可以相对于外框架1b安装该导向轮组2的安装面做径向的移动。

所述的压紧调节装置有6个，分别安装在外框架的各个安装面上、用于调节爬升行走装置的各套驱动轮组3和导向轮组2对拉索的压紧力。

本实施例所述的每个驱动轮组3、导向轮组2以及压紧调节装置的结构同实施例一，此处不再赘述。

实施例三：

一种外框架为圆筒形框架1c的履带式拉索自动爬升机构。

如图9、图10所示：所述的爬升行走装置包括由3套具有履带式拉索爬升行走装置结构的驱动轮组3，3套驱动轮组3通过导向芯轴4均布地安装在外框架1c的圆筒形安装面上、该3套驱动轮组3通过导向芯轴4可以相对于外框架1c做径向的移动；

所述的压紧调节装置有3个，安装在外框架的的圆筒形安装面上、用于调节爬升行走装置的各套驱动轮组3对拉索的压紧力，该种结构省去导向轮组2；

本实施例所述的每个驱动轮组3以及压紧调节装置的结构同实施例一，此处不再赘述。

作为本实施例的一种变换结构，安装在在圆筒形框架1c的周向的爬升行走装置的台数以及配套的压紧调节装置数量还可以增加，所述的爬升行走装置包括n套具有履带式拉索爬升行走装置结构的驱动轮组3和m套导向轮组2。所述的压紧调节装置有n+m个，n为2～20之间能被2或3整除的数，m为0或2～20之间能被2或3整除的数。

实施例四：

履带式拉索自动爬升机构的控制系统。

如图11所示，所述履带式拉索自动爬升机构的控制系统包括一台上位机I、一台下位机II及两台无线数传服务器29、30；

所述的上位机I包括1台作为主控制器的上位机CPU单元26、人机界面27，24VDC电源模块25和控制台28，主要用于整个系统的启停控制，它包括：控制电机20的启停、正反转、速度调整和位置调整等动作，同时还能接收来自爬升机构搭载的下位机反馈回来的现场数据，通过人机界面27将下位机反馈数据显示出来；

所述的下位机II包括1台作为主控制器的下位机CPU单元33、I/O扩展卡34和24VDC电源模块32，它能接收来自上位机I的指令并控制n台电机驱动器同步完成驱动动作，同时处理来自爬升机构机载编码器等传感器的数据和n台电机驱动器351、352……35n的反馈数据，将这些数据回传至上位机I。

所述的上位机I连接有无线数传服务器29，下位机II连接有无线数传服务器30，在上位机控制台28上将电机20的启停、正反转、速度调整和位置调整等控制动作通过编程的方式输入到上位机CPU单元26，通过无线通讯，将上位机的控制命令传输到爬升机构搭载的下位机上，同时，上位机通过无线通讯接收来自下位机传回来的位置、速度等状态数据，并显示出来。其控制过程参见图12、图13。

如图12所示：所述由上位机I控制整个系统的启停动作流程如下：

Sa1：上位机上电，系统初始化；

Sa2：打开上位机CPU单元26通讯端口；

Sa3：检测通讯端口，搜索判断上位机CPU单元26端口是否被占用或者工作异常，若出现错误，则进入Sa30，若端口工作无异常，则进入Sa4；

Sa30：进行错误处理，在人机界面27上报警提示并返回Sa2；

Sa4：初始化通讯端口，设置通讯协议参数；

Sa5：扫描输入端口：扫描上位机CPU单元26输入口，检测是否有来自控制台控制按钮28的开关量信号，若有，进入Sa6；

Sa6：执行控制指令：上位机CPU单元26处理控制台控制按钮28的开关量信号对应的控制指令，并执行控制指令；

Sa7：发送上位机控制数据：上位机通过无线数传服务器29将上位机控制数据向下位机CPU单元33发送；

Sa8：检测通讯端口发送数据是否有误：检测判断发送数据是否存在误码，若存在误码，进入Sa80，若控制数据无误码，则进入Sa9；

Sa80：发送数据错误处理：通过人机界面27提示操作人员，流程跳转至Sa5：扫描输入端口，重新发送控制数据；

Sa9：接收来自下位机CPU单元33的下位机反馈控制数据；

Sa10：检测上位机CPU单元26是否接收到下位机反馈控制数据？若没有接收到，跳转至Sa9；若上位机接收到下位机反馈控制数据，控制流程跳转至Sa5，扫描上位机输入端口；若执行完一个控制流程周期，则进入Sa11；

Sa11：结束：断电，上位机停止工作。

如图13所示：所述由下位机接收来自上位机I的指令并控制n台电机驱动器同步完成驱动动作流程如下：

Sb1：给下位机上电，系统初始化；

Sb2：打开下位机CPU单元33通讯端口；

Sb3：检测通讯端口，搜索判断下位机CPU单元33端口是否被占用或者工作异常；若出现错误，则进入Sb30，若端口工作无异常，则进入Sb4；

Sb30：进行错误处理，在人机界面27上报警提示，以便操作人员检测调试，跳转回Sb2；

Sb4：初始化通讯端口，设置通讯协议参数；

Sb5：接收上位机控制数据；

Sb6：检测下位机CPU单元是否接收到上位机控制数据，若下位机接收到上位机控制数据，进入Sb7，若没有接收到，跳转Sb60；

Sb60：进行错误处理后跳转到Sb5，重新接收来自上位机CPU单元26的上位机控制数据；

Sb7：扫描下位机CPU单元33输入口，接收电机状态反馈信号和机构行程开关36的开关量信号；

Sb8：执行来自上位机的控制指令，上位机CPU单元26并处理电机状态反馈信号和机构行程开关36的开关量指令；

Sb9：扫描下位机CPU单元33输出端口状态；

Sb10：初始化下位机CPU单元33通讯端口；

Sb11：通过无线数传服务器30将下位机反馈控制数据向上位机CPU单元26发送，若发送完毕后仍需继续工作，跳转至Sb5接收上位机控制数据，继续完成一个控制流程周期，若不再对上位机发送数据，进入Sb12；

Sb12：结束，操作人员断电，下位机停止工作；

上述n为2～20之间能被2或3整除的数，m为0或2～20之间能被2或3整除的数。

所述爬升控制系统的上位机CPU单元26还能监控控制台控制按钮28的状态和爬升机构的运行动作状态，人机界面27读取上位机CPU单元26的有效数据，在其触摸屏上通过虚拟指示灯、虚拟按钮和图标显示出来。

动作原理及工作控制过程：

方式一：爬升机构安装直流控制电机，自带供电电池，控制系统上位机和下位机通过无线通讯来收发控制指令及状态信息，整个系统实现全无绳化运动及控制，特别适合爬升超长拉索。打开爬升机构外框架的带铰销的安装面，把爬升机构套在桥梁拉索上，把行走装置支撑在拉索表面上。对称调节与驱动轮组3对应的压紧调节装置，使爬升机构在电机刹车的情况下通过履带式行走装置能可靠地停止在拉索表面上；对称调节与导向轮组2对应的压紧调节装置，使导向轮组2的导向滚轮22可靠地压在拉索表面上；操作控制系统上位机I，通过自带的电池给直流驱动电机通电，按机器人对拉索检测维修的需要控制电机的启动、停止、正转、反转和调速，就能驱动爬升机构沿着桥梁拉索长度方向可靠、稳定地运动、停止、上升、下降和以不同速度运动。在电池电量耗尽之前控制爬升机构返回地面充电或更换电池，以重新进行下一循环的爬升作业。

方式二：爬升机构安装交流控制电机，通过地面引线供电，控制系统上位机和下位机通过无线通讯来收发控制指令及状态信息，整个系统带电源线作业，实现无绳化控制。该方式爬升机构自重较轻，特别适合爬升垂直或大角度拉索。打开爬升机构外框架1的带铰链安装面，把爬升机构套在桥梁拉索上，把行走装置支撑在拉索表面上。对称调节与驱动轮组3对应的压紧调节装置，使爬升机构在电机刹车的情况下通过履带式行走装置能可靠地停止在拉索表面上。对称调节与导向轮组2对应的压紧调节装置，使导向轮组2的导向滚轮23可靠地压在拉索表面上。操作控制系统上位机I，通过地面电源线给交流驱动电机通电，按机器人对拉索检测维修的需要控制电机的启动、停止、正转、反转和调速，就能驱动爬升机构沿着桥梁拉索方向可靠、稳定地运动、停止、上升、下降和以不同速度运动。

Claims (14)

1.一种履带式拉索自动爬升机构，包括外框架、安装在外框架上的爬升行走装置和压紧调节装置，其特征在于：

所述的外框架为筒形，其中一面做成铰接式，可以自由开闭；

所述的爬升行走装置包括n套具有履带式拉索爬升行走装置结构的驱动轮组(3)和m套导向轮组(2)，n套驱动轮组(3)和m套导向轮组(2)通过导向芯轴(4)或是均布地或是对称地安装在外框架(1)的安装面上，行走装置的n套驱动轮组(3)和m套导向轮组(2)通过导向芯轴(4)可以相对于外框架(1)做径向的移动；

所述的压紧调节装置有n+m个，分别安装在外框架的安装面上、用于调节爬升行走装置的各套驱动轮组(3)和导向轮组(2)对拉索的压紧力，n为2～20之间能被2或3整除的数，m为0或2～20之间能被2或3整除的数。

2.根据权利要求1所述的履带式拉索自动爬升机构，其特征在于：所述的外框架为带有四个对称安装面的方筒形，所述的爬升行走装置除包括2套具有履带式拉索爬升行走装置结构的驱动轮组(3)外，还包括两套导向轮组(2)，两套驱动轮组(3)通过导向芯轴(4)对称地安装在外框架(1)的两个安装面上，两套导向轮组(2)通过导向芯轴(4)对称地安装在外框架(1)的另两个安装面上，行走装置的驱动轮组(3)、导向轮组(2)通过导向芯轴(4)可以相对于外框架(1)做径向的移动；

所述的压紧调节装置有4个，分别安装在外框架的安装面上、用于调节爬升行走装置的各套驱动轮组(3)和导向轮组(2)对拉索的压紧力。

3.根据权利要求1所述的履带式拉索自动爬升机构，其特征在于：所述的外框架为带有六个两两对称的安装面、横截面为正六边形的六边筒形框架(1b)，所述的爬升行走装置除包括3套具有履带式拉索爬升行走装置结构的驱动轮组(3)外，还包括3套导向轮组(2)，3套驱动轮组(3)通过导向芯轴(4)间隔地安装在外框架(1b)的3个安装面(1b1、1b3、1b5)上，3套导向轮组(2)通过导向芯轴(4)间隔地安装在外框架(1b)的另3个安装面(1b2、1b4、1b6)上，所述安装驱动轮组(3)的3个安装面(1b1、1b3、1b5)分别与安装导向轮组(2)的一个安装面对称，行走装置的各驱动轮组(3)通过导向芯轴(4)可以相对于外框架安装该驱动轮组的安装面做径向的移动，各导向轮组(2)通过导向芯轴(4)可以相对于外框架安装该导向轮组(2)的安装面做径向的移动。

所述的压紧调节装置有6个，分别安装在外框架的各个安装面上、用于调节爬升行走装置的各套驱动轮组(3)和导向轮组(2)对拉索的压紧力。

4.根据权利要求1所述的履带式拉索自动爬升机构，其特征在于：所述的外框架为横截面外缘为圆形的圆筒形，所述的爬升行走装置包括n套具有履带式拉索爬升行走装置结构的的驱动轮组(3)和m套导向轮组(2)，n套驱动轮组(3)和m套导向轮组(2)通过导向芯轴(4)或是均布地或是对称地安装在外框架(1)的圆周面上，行走装置的n套驱动轮组(3)和m套导向轮组(2)通过导向芯轴(4)可以相对于外框架(1)做径向的移动；

所述的压紧调节装置有n+m个，分别安装在外框架的安装面上、用于调节爬升行走装置的各套驱动轮组(3)和导向轮组(2)对拉索的压紧力，n为2～20之间能被2或3整除的数，m为0或2～20之间能被2或3整除的数。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的履带式拉索自动爬升机构，其特征在于：所述具有履带式拉索爬升行走装置结构的的驱动轮组(3)包括由驱动轮(13)、从动轮(16)、压紧轮组(14)、安装框架(15)和行走履带(11)组成的行走部分和履带张紧机构；

驱动轮(13)和从动轮(16)是外圈带相同齿形的圆柱形结构、能通过行走履带同步传递动力，驱动轮(13)侧向安装有动力传动机构，用来接受从动力机械(20)传递来的动力；

压紧轮组(14)的各个轮体外表加工有直径和拉索相同或相近的圆弧面；

安装框架(15)是两侧板下部加工有轮轴安装叉口、横截面为倒U字型形的框架，其两侧板上中部安装有连接铰链(12)；

行走履带(11)是环形柔性带结构，其与驱动轮(13)、从动轮(16)配合的内表面带有与驱动轮(13)和从动轮(16)外圈相同的齿型，其与拉索表面接触的外表面带有能增加摩擦系数的条纹；

驱动轮(13)、从动轮(16)、压紧轮组(14)通过各自的轮轴(17)安装在安装框架(15)的两块侧板中间，两侧用螺母夹紧固定，其中驱动轮(13)安装在前上部，从动轮(16)安装在后上部，压紧轮组(14)的各个压紧轮安装在底部的同一高度上，行走履带(11)套装在驱动轮、从动轮和压紧轮组的外围，其内齿与驱动轮(13)和从动轮(16)的外齿相配合，整个行走装置可以绕着驱动轮连接铰链(12)单向自由摆动。

6.根据权利要求5所述的履带式拉索自动爬升机构，其特征在于：所述驱动轮(13)侧向安装的动力传动机构是传动齿轮、联轴器或链轮，所述的动力机械是电机或内燃机或液压马达。

7.根据权利要求5所述的履带式拉索自动爬升机构，其特征在于：所述的履带张紧机构是张紧支架(18)，该张紧支架(18)通过从动轮(16)的轮轴(17)安装在安装框架(15)的尾部，将行走履带(11)张紧并用螺母夹紧固定。

8.根据权利要求1或2所述的履带式拉索自动爬升机构，其特征在于：所述的每套导向轮组(2)包括U形安装架(21)、安装在U形安装架(21)两端的导向滚轮(22)，导向滚轮(22)外圈加工有与拉索直径相同或相近的圆弧面，U形安装架(21)中部是导向轮组连接铰链(23)。

9.根据权利要求1、2、3或4所述的履带式拉索自动爬升机构，其特征在于：所述的每个压紧调节装置包括导向芯轴(4)、调节螺柱(5)、导向螺母(6)和压紧弹簧(7)，导向螺母(6)与外框架(1)的安装面垂直地固定安装在外框架的各个安装面上、调节螺柱(5)安装在导向螺母(6)上、导向芯轴(4)穿入调节螺柱(5)中心的导向长孔中并限位，压紧弹簧(7)套在导向芯轴(4)的外部并安装在调节螺柱(5)和爬升行走装置的驱动轮连接铰链(12)或是导向轮组连接铰链(23)之间，旋动调节螺柱(5)通过压紧弹簧(7)调节爬升行走装置的各驱动轮组(3)或是导向轮组(2)对拉索的压紧力。

10.根据权利要求7所述的履带式拉索自动爬升机构，其特征在于：所述的每个压紧调节装置包括导向芯轴(4)、调节螺柱(5)、导向螺母(6)和压紧弹簧(7)，导向螺母(6)与外框架(1)的安装面垂直地固定安装在外框架的各个安装面上、调节螺柱(5)安装在导向螺母(6)上、导向芯轴(4)穿入调节螺柱(5)中心的导向长孔中并限位，压紧弹簧(7)套在导向芯轴(4)的外部并安装在调节螺柱(5)和爬升行走装置的驱动轮连接铰链(12)或是导向轮组连接铰链(23)之间，旋动调节螺柱(5)通过压紧弹簧(7)调节爬升行走装置的各驱动轮组(3)或是导向轮组(2)对拉索的压紧力。

11.根据权利要求1、2、3或4所述的履带式拉索自动爬升机构，其特征在于：所述的履带式拉索自动爬升机构还带有一个爬升控制系统，该爬升控制系统包括一台上位机(I)、一台下位机(II)及两台无线数传服务器(29、30)；

所述的上位机(I)包括1台作为主控制器的上位机CPU单元(26)、人机界面(27)，24VDC电源模块(25)和控制台(28)，主要用于整个系统的启停控制，它包括：控制电机(20)的启停、正反转、速度调整和位置调整等动作，同时还能接收来自爬升机构搭载的下位机反馈回来的现场数据，通过人机界面(27)将下位机反馈数据显示出来；

所述的下位机(II)包括1台作为主控制器的下位机CPU单元(33)、I/O扩展卡(34)和24VDC电源模块(32)，它能接收来自上位机(I)的指令并控制n台电机驱动器同步完成驱动动作，同时处理来自爬升机构机载编码器等传感器的数据和n台电机驱动器(351、352……35n)的反馈数据，将这些数据回传至上位机(I)；

所述的上位机(I)与下位机(II)分别连接有无线数传服务器(29、30)；在上位机控制台(28)上将电机(20)的启停、正反转、速度调整和位置调整等控制动作通过编程的方式输入到上位机CPU单元(26)，通过无线通讯，将上位机(I)的控制命令传输到爬升机构搭载的下位机(II)上，同时，上位机(I)通过无线通讯接收来自下位机(II)传回来的位置、速度等状态数据，并显示出来。

12.根据权利要求11所述的履带式拉索自动爬升机构，其特征在于：所述爬升控制系统的上位机CPU单元(26)能监控控制台控制按钮(28)的状态和爬升机构的运行动作状态，人机界面(27)读取上位机CPU单元(26)的有效数据，在其触摸屏上通过虚拟指示灯、虚拟按钮和图标显示出来。

13.根据权利要求11或12所述的履带式拉索自动爬升机构，其特征在于：所述由上位机控制整个系统的启停动作程序如下：

Sa1：上位机上电，系统初始化；

Sa2：打开上位机CPU单元(26)通讯端口；

Sa3：检测通讯端口，搜索判断上位机CPU单元(26)端口是否被占用或者工作异常，若出现错误，则进入Sa30，若端口工作无异常，则进入Sa4；

Sa30：进行错误处理，在人机界面(27)上报警提示并返回Sa2；

Sa4：初始化通讯端口，设置通讯协议参数；

Sa5：扫描输入端口：扫描上位机CPU单元(26)输入口；

Sa6：执行控制指令：上位机CPU单元(26)处理控制台控制按钮(28)的开关量信号对应的控制指令，并执行控制指令；

Sa7：发送上位机控制数据：上位机通过无线数传服务器(29)将上位机控制数据向下位机CPU单元(33)发送；

Sa8：检测通讯端口发送数据是否有误：检测判断发送数据是否存在误码，若存在误码，进入Sa80，若控制数据无误码，则进入Sa9；

Sa80：发送数据错误处理：通过人机界面(27)提示操作人员，流程跳转至Sa5：扫描输入端口，重新发送控制数据；

Sa9：接收来自下位机CPU单元(33)的下位机反馈控制数据；

Sa10：检测上位机CPU单元(26)是否接收到下位机反馈控制数据？若没有接收到，跳转至Sa9；若上位机接收到下位机反馈控制数据，控制流程跳转至Sa5，扫描上位机输入端口；若执行完一个控制流程周期，则进入Sa11；

Sa11：结束：断电，上位机停止工作。

14.根据权利要求11或12所述的履带式拉索自动爬升机构，其特征在于：所述由下位机接收来自上位机I的指令并控制n台电机驱动器同步完成驱动动作程序如下：

Sb1：给下位机上电，系统初始化；

Sb2：打开下位机CPU单元(33)通讯端口；

Sb3：检测通讯端口，搜索判断下位机CPU单元(33)端口是否被占用或者工作异常；若出现错误，则进入Sb30，若端口工作无异常，则进入Sb4；

Sb30：进行错误处理，在人机界面(27)上报警提示，以便操作人员检测调试，跳转回Sb2；

Sb4：初始化通讯端口，设置通讯协议参数；

Sb5：接收上位机控制数据；

Sb6：检测下位机CPU单元是否接收到上位机控制数据，若下位机接收到上位机控制数据，进入Sb7，若没有接收到，跳转Sb60；

Sb60：进行错误处理后跳转到Sb5，重新接收来自上位机CPU单元(26)的上位机控制数据；

Sb7：扫描下位机CPU单元(33)输入口，接收电机状态反馈信号和机构行程开关(36)的开关量信号；

Sb8：执行来自上位机的控制指令，上位机CPU单元(26)并处理电机状态反馈信号和机构行程开关(36)的开关量指令；

Sb9：扫描下位机CPU单元(33)输出端口状态；

Sb10：初始化下位机CPU单元(33)通讯端口；

Sb11：通过无线数传服务器(30)将下位机反馈控制数据向上位机CPU单元(26)发送，若发送完毕后仍需继续工作，跳转至Sb5接收上位机控制数据，继续完成一个控制流程周期，若不再对上位机发送数据，进入Sb12；

Sb12：结束，操作人员断电，下位机停止工作；

上述n为2～20之间能被2或3整除的数，m为0或2～20之间能被2或3整除的数。

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