CN105329331A - 一种用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置，包括呈环状结构的探针和开关体。开关体包括感应开关连接块和两个弹性连接块。采用上述结构后，在对缆索进行全周方向完整检测的同时，上述针阀与弹性连接块固定连接，针阀与感应开关连接块间能进行浮动的弹性支承连接，在弹性连接块的弹性支承作用下能实现空间6个自由度的运动，这就保证了探针在任意位置碰触到任意形状的障碍时，球形触点能够在任意位置以任意姿态与感应开关连接块内部的球窝接触，产生开关量信号。

Description

一种用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置
技术领域
本发明涉及一种障碍物检测装置，特别是一种用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置。
背景技术
缆索由于长期使用，环境恶劣，表面防护层经常出现破损，导致内部钢丝断开并翘起来，爬升机器人在经过这些障碍时极易被挂住，被迫停留在高空缆索上，无法成功返回地面。而爬升机器人停留在高空缆索上，本身就很危险。因此机器人的障碍检测是一个急需解决的技术问题。
针对此问题，本案创新性设计了一种应用于高空缆索爬行机器人的障碍感应装置，该装置能够在爬升和下降过程中，对前方路径上的障碍进行及时准确地检测。一旦检测到前方路径上存在障碍，及时向控制系统发出报警信号，控制系统可以根据故障报警采取下一步处理措施，能够从根本上解决爬升机器人被障碍物挂在高空的技术难题。
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，而提供一种能对缆索进行360°全周方向完整检测、障碍触发灵敏且轻巧的用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置，包括至少两个感应开关，每个感应开关均包括探针和开关体；开关体包括感应开关连接块和同轴固定设置在感应开关连接块两端的两个弹性连接块；每根探针包括一段弧形探头和至少一根针阀，针阀的一端与弧形探头固定连接，针阀的另一端与开关体浮动连接，针阀能触动开关体中开关量信号的导通与断开；至少两段弧形探头同轴设置，且能围合形成一个环状结构。
每根所述针阀上均同轴设置有若干个球形触点，开关体内设置有与球形触点数量相等的球窝；球窝的容积大于球形触点的体积，当球形触点与球窝任一点接触时，均能触动开关体中开关量信号的导通。
所述针阀与弹性连接块固定连接。
每个所述弹性连接块内均设置有弹性变形空腔。
所述球形触点与球窝的数量均为两个。
至少两段所述弧形探头的首尾相互拼接，形成一个圆环。
所述感应开关为三个。
每根所述探针均包括两根相互平行设置的针阀。
还包括支架，该支架包括圆环和沿圆环周向固定设置的若干个连接件，所述感应开关固定在圆环上。
采用上述结构后，具有如下有益技术效果：
1、上述弧形探头围合形成的环状结构，能覆盖缆索整个外圆周，能对缆索外圆柱面进行360°全周向的故障检测，检测无死角。
2、障碍可能是任何形状，任何姿态，比如障碍可能是翘起来的钢丝，破损的防护层等等，上述感应开关中球形触点与球窝的设置等，使得感应开关碰到任何形状的障碍均能够被灵敏地触发，产生报警开关量信号。
3、整体结构小巧，可靠，重量轻，有利于高空作业。
附图说明
图1显示了本发明探针式障碍检测装置（包含支架）的结构示意图；
图2显示了本发明探针式障碍检测装置（不包含支架）的结构示意图；
图3显示了实施例感应开关的立体结构示意图；
图4显示了探针的结构示意图；
图5显示了图3中感应开关的纵向剖视图；
图6显示了感应开关另一实施例的结构示意图；
图7显示了图6中感应开关的纵向剖视图；
图8显示了本发明探针式障碍检测装置与机器人安装的结构示意图；
图9显示了本发明探针式障碍检测装置进行障碍检测时的结构示意图；
图10显示了本发明探针式障碍检测装置未触碰到障碍时的结构示意图；
图11显示了本发明探针式障碍检测装置中弧形探头正中触碰到障碍时的结构示意图；
图12显示了本发明探针式障碍检测装置中弧形探头一侧触碰到障碍时的结构示意图。
其中有：
1.感应开关；
2.探针；
21.弧形探头；
22.针阀；
221.弧形触点；
3.开关体；
31.感应开关连接块；
311.球窝；
32.弹性连接块；
321.弹性变形空腔；
4.支架；
41.圆环；42.连接件；
5.障碍；
6.爬升机器人；
7.高空缆索。
另外，图中，S1表示开关体的接线端子；S2表示针阀的接线端子；
图11中d表示针阀向下移动的距离；图12中θ表示针阀偏转角度值。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图8所示，一种用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置，可以安装在爬升机器人6的顶端，也可安装在爬升机器人6的底端，也可以同时安装在爬升机器人6的顶端和底端，用于高空缆索7上的障碍5检测。
如图1和图2所示，一种用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置，包括至少两个感应开关1和一个支架4，感应开关1的数量优选为三个。
支架4包括圆环41和沿圆环周向固定设置的若干个连接件42，感应开关1优选固定在圆环41上。连接件42的另一端固定在爬升机器人6上。作为替换，感应开关1也可直接固定在爬升机器人6上，也在本发明的保护范围之内。
如图3所示，每个感应开关1均包括探针2和开关体3。
探针2有如下两种优选实施例。
实施例1
如图4所示，每根探针2包括一段弧形探头21和一根针阀22。
实施例2
如图6所示，每根探针2包括一段弧形探头21和两根相互平行设置的针阀22。
作为替换，针阀22的数量还可以是3根或3根以上，均在本申请的保护范围之内。
上述每根针阀22的一端与弧形探头21固定连接，优选针阀22的顶端与弧形探头21的中部固定连接。
针阀22的另一端与开关体3浮动连接，针阀22能触动开关体3中开关量信号的导通与断开。
上述弧形探头21均同轴设置，且能围合形成一个环状结构。优选，弧形探头21的首尾相互拼接，形成一个圆环。作为替换，弧形探头21的首尾之间也可仅为相互靠近无拼接关系，或者弧形探头21不同心设置，但同轴设置，弧形探头21的首尾之间有重合等，也均在本申请的保护范围之内。
弧形探头21围合形成的环状结构，能覆盖缆索整个外圆周，能对缆索外圆柱面进行360°全周向的故障检测，检测无死角。
如图5和图7所示，每根针阀22上均同轴设置有若干个球形触点221，优选为两个。
开关体3包括感应开关连接块31和同轴固定设置在感应开关连接块31两端的两个弹性连接块32。每个弹性连接块32内优选均设置有弹性变形空腔321。
感应开关连接块31内同轴设置有与球形触点221数量相等的球窝311；球窝311的容积大于球形触点221的体积。因此，在感应开关1未触碰到障碍时，球形触点221能位于球窝311的正中心，而不与球窝311接触，如图10所示。
当球形触点221与球窝311任一点接触时，均能触动开关体3中开关量信号的导通。
上述针阀22与弹性连接块32固定连接，针阀与感应开关连接块间能进行浮动的弹性支承连接，在弹性连接块32的弹性支承作用下能实现空间6个自由度的运动，这就保证了探针在任意位置碰触到任意形状的障碍时，球形触点221能够在任意位置以任意姿态与感应开关连接块内部的球窝311接触，产生开关量信号。
如图9所示，显示了本发明的探针式障碍检测装置进行障碍检测的示意图。
当本发明的探针式障碍检测装置没有接触到任何障碍时，球形触点将不会接触到感应开关连接块，S1与S2断开，如图10所示。
当本发明的探针式障碍检测装置中弧形探头的正中碰触到障碍时，针阀将向下移动距离d，球形触点与球窝的下部接触，S1与S2导通，如图11所示。
当本发明的探针式障碍检测装置中弧形探头的一侧碰触到障碍时，针阀将发生偏转，偏转角度为θ，上部球形触点与上部球窝在左侧偏下位置接触，下部球形触点与球窝在右侧偏下位置接触，探针偏转角度S1与S2导通，如图12所示。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置，其特征在于：包括至少两个感应开关，每个感应开关均包括探针和开关体；开关体包括感应开关连接块和同轴固定设置在感应开关连接块两端的两个弹性连接块；每根探针包括一段弧形探头和至少一根针阀，针阀的一端与弧形探头固定连接，针阀的另一端与开关体浮动连接，针阀能触动开关体中开关量信号的导通与断开；至少两段弧形探头同轴设置，且能围合形成一个环状结构。
2.根据权利要求1所述的用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置，其特征在于：每根所述针阀上均同轴设置有若干个球形触点，开关体内设置有与球形触点数量相等的球窝；球窝的容积大于球形触点的体积，当球形触点与球窝任一点接触时，均能触动开关体中开关量信号的导通。
3.根据权利要求1所述的用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置，其特征在于：所述针阀与弹性连接块固定连接。
4.根据权利要求1所述的用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置，其特征在于：每个所述弹性连接块内均设置有弹性变形空腔。
5.根据权利要求2所述的用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置，其特征在于：所述球形触点与球窝的数量均为两个。
6.根据权利要求1所述的用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置，其特征在于：至少两段所述弧形探头的首尾相互拼接，形成一个圆环。
7.根据权利要求1所述的用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置，其特征在于：所述感应开关为三个。
8.根据权利要求1所述的用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置，其特征在于：每根所述探针均包括两根相互平行设置的针阀。
9.根据权利要求1所述的用于高空缆索爬升机器人的探针式障碍检测装置，其特征在于：还包括支架，该支架包括圆环和沿圆环周向固定设置的若干个连接件，所述感应开关固定在圆环上。
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