CN107653778B

CN107653778B - 一种高效率的爬索机器人

Info

Publication number: CN107653778B
Application number: CN201711019780.4A
Authority: CN
Inventors: 陈海洋; 郑高雷
Original assignee: Xinchang Leitao Machinery Co Ltd
Current assignee: Xinchang County Leitao Machinery Co ltd
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2019-04-26
Anticipated expiration: 2037-10-26
Also published as: CN107653778A

Abstract

一种高效率的爬索机器人，有效的解决了机器人检测效率低的问题；包括电动推杆，电动推杆上端固定安装有上挡板，上挡板上端设置有第一支撑臂，第一支撑臂的两端分别固定安装有第一肢体和第二肢体，第一肢体与第二肢体关于电动推杆对称，电动推杆下端固定安装有下挡板，下挡板下端设置有第二支撑臂，第二支撑臂的两端固定安装有与第一肢体和第二肢体位置对应的第三肢体和第四肢体，第一支撑臂与第二支撑臂的形状相同；采用四个机器人肢体能够更牢固的附着在绳索上，极大地增加了安全程度，而且采用了全自动控制，能够在不需人工搬运安装即可将爬索机器人，移动到上面的绳索上，节省了人力物力，并极大地提高了工作效率。

Description

一种高效率的爬索机器人

技术领域

本发明涉及爬索机器人技术领域，特别涉及一种高效率的爬索机器人。

背景技术

斜拉桥以独特的外观、良好的支撑作用和优秀的抗震性越来越多的被使用，拉索是斜拉桥等索类桥梁的核心构件之一，作为受力构件，其受力状况是桥梁整体结构安全的重中之重。在日常生活中，拉索长时间暴露在空气中，受到风吹、日晒、雨淋和环境污染的侵蚀，会使得拉锁的表面出现PE保护层硬化或破损的现象，继而引起内部钢丝束或钢绞线受到腐蚀，甚至可能会出现断丝的现象，另一方面，由于风振、雨振等原因，拉索内部的钢丝束产生摩擦，引起钢丝磨损，严重者也会发生断丝现象，严重危害的人们的安全。随着这些桥梁服役时间的延长，对拉索、悬索等的检测需求也不断增加，对其表面保护层损伤的检测尤为重要，及时发现并养护，更有利于保护索内钢丝，增加索体使用寿命，维护大桥安全。

现在使用的拉索检测方法一般是人工检测方法，即利用卷扬机拖动检修车或登高车的方式对拉索进行人工检测，但是这样会对拉索保护层造成破坏，而且检测人员身处高空，收到风吹等意外容易造成安全事故。现在随着遥控控制技术的进步，制作用于桥梁拉索检测的机器人是以后发展的趋势，但是现在的爬索机器人一般是在一条拉锁上进行检测，当检测完一条拉锁时，必须回收机器人，之后再将机器人放置到另一根斜拉索上，这样检测的效率极低。

所以需要一种高效率的爬索机器人来解决此问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种高效率的爬索机器人，有效的解决了机器人检测效率低的问题。

其解决的技术方案是，本发明包括电动推杆，电动推杆上端固定安装有上挡板，上挡板上端设置有第一支撑臂，第一支撑臂的两端分别固定安装有第一肢体和第二肢体，第一肢体与第二肢体关于电动推杆对称，电动推杆下端固定安装有下挡板，下挡板下端设置有第二支撑臂，第二支撑臂的两端固定安装有与第一肢体和第二肢体位置对应的第三肢体和第四肢体，第一支撑臂与第二支撑臂的形状相同；

第一肢体包括弧形轨道，弧形轨道固定安装在第一支撑臂的一端，弧形轨道内滑动安装有弧形导轨，弧形导轨内侧面固定连接有支撑杆，支撑杆的端部固定连接有固定块，固定块上端设置有第一电机，固定块下端滑动设置有爬索箱；

爬索箱包括第一箱体和第二箱体，第一箱体和第二箱体的内侧壁上均设置有两个支架，支架的一端转动安装有竖直方向的支撑轴，支撑轴的上端安装有第一齿轮，第一电机的转轴伸入爬索箱内的一端安装有与第一齿轮啮合的第二齿轮，两个支架之间设置有固定在支撑轴上的滚轮，构成第一电机带动滚轮转动的结构；

固定块下端面设置有第一凹槽，第一凹槽内设置有安装在第一电机转轴上的第三齿轮，第一凹槽内竖直设置有分别位于电机支撑轴左右两侧的固定轴，固定轴上安装有与第三齿轮啮合的第四齿轮，第一凹槽内设置有分别固定在第一箱体和第二箱体上端面的固定板，固定板上设置有前后方向的第一滑槽，第一滑槽内滑动安装有能与第四齿轮配合连接的齿条，第一凹槽的前侧面和后侧面均设置有左右方向的第二滑槽，第二滑槽内滑动安装有电动伸缩杆，电动伸缩杆的端部与齿条固定连接，构成第一电机带动第一箱体和第二箱体互相离合的结构；

弧形轨道的右侧面设置有第二电机，使得第二电机通过弧形导轨带动爬索箱转动，第一肢体、第二肢体、第三肢体和第四肢体的结构相同。

本发明的有益效果是：本发明采用四个机器人肢体能够更牢固的附着在绳索上，极大地增加了安全程度，而且采用了全自动控制的旋转和上升结构，能够在不需人工搬运安装即可将爬索机器人，移动到上面的绳索上，节省了人力物力，并极大地提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的侧视图。

图3是本发明的俯视图。

图4是本发明图2中A—A方向的剖视图。

图5是本发明图4中B—B方向的剖视图。

图6是本发明图4中C的放大图。

图7是本发明图3中D的放大剖视图。

图8是本发明第一支撑臂的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例：

由图1至图8给出，本发明包括电动推杆1，电动推杆1上端固定安装有上挡板2，上挡板2上端设置有第一支撑臂4，第一支撑臂4的两端分别固定安装有第一肢体6和第二肢体7，第一肢体6与第二肢体7关于电动推杆1对称，电动推杆1下端固定安装有下挡板3，下挡板3下端设置有第二支撑臂5，第二支撑臂5的两端固定安装有与第一肢体6和第二肢体7位置对应的第三肢体和第四肢体44，第一支撑臂4与第二支撑臂5的形状相同；

第一肢体6包括弧形轨道8，弧形轨道8固定安装在第一支撑臂4的一端，弧形轨道8内滑动安装有弧形导轨9，弧形导轨9内侧面固定连接有支撑杆10，支撑杆10的端部固定连接有固定块11，固定块11上端设置有第一电机19，固定块11下端滑动设置有爬索箱12；

爬索箱12包括第一箱体13和第二箱体14，第一箱体13和第二箱体14的内侧壁上均设置有两个支架15，支架15的一端转动安装有竖直方向的支撑轴16，支撑轴16的上端安装有第一齿轮18，第一电机19的转轴伸入爬索箱12内的一端安装有与第一齿轮18啮合的第二齿轮20，两个支架15之间设置有固定在支撑轴16上的滚轮17，构成第一电机19带动滚轮17转动的结构；

固定块11下端面设置有第一凹槽23，第一凹槽23内设置有安装在第一电机19转轴上的第三齿轮24，第一凹槽23内竖直设置有分别位于电机支撑轴16左右两侧的固定轴25，固定轴25上安装有与第三齿轮24啮合的第四齿轮26，第一凹槽23内设置有分别固定在第一箱体13和第二箱体14上端面的固定板27，固定板27上设置有前后方向的第一滑槽28，第一滑槽28内滑动安装有能与第四齿轮26配合连接的齿条29，第一凹槽23的前侧面和后侧面均设置有左右方向的第二滑槽30，第二滑槽30内滑动安装有电动伸缩杆31，电动伸缩杆31的端部与齿条29固定连接，构成第一电机19带动第一箱体13和第二箱体14互相离合的结构；

弧形轨道8的右侧面设置有第二电机32，使得第二电机32通过弧形导轨9带动爬索箱12转动，第一肢体6、第二肢体7、第三肢体和第四肢体44的结构相同。

为了实现第一箱体13和第二箱体14能在固定块11下端滑动，所述的固定块11内水平设置有开口向下的T型槽21，第一箱体13和第二箱体14的上端面均设置有与T型槽21配合连接的T型块22。

为了实现第二电机32带动爬索箱12转动，所述的弧形轨道8左侧设置有能使支撑杆10通过的开口，第二电机32的转轴伸入弧形轨道8内，第二电机32转轴的一端安装有第五齿轮33，弧形导轨9的前侧面设置有与第五齿轮33配合安装的弧形齿条34，构成第二电机32带动爬索箱12转动的结构。

为了实现第一支撑臂4能够分别带动第一肢体6和第二肢体7，所述的第一支撑臂包括横梁47，横梁47的左端水平设置有向后方向并且与横梁47垂直的第一横杆48，横梁47的右端水平设置有向前方向并且与横梁47垂直的第二横杆45，在第一横杆48和第二横杆45的端部竖直设置有向下的竖杆46，第一支撑臂4与第二支撑臂5结构相同，第一支撑臂4与第二支撑臂5上的横梁47分别与上挡板2与下挡板3固定连接。

为了实现第一肢体6在绳索上移动不会产生偏移，所述的第一箱体13和第二箱体14内在圆角35处均设置有两个分别位于滚轮17前后两侧的万向轮36，当第一肢体6在运行过程中发生偏离拉索时，至少有一对万向轮36抵住拉索，防止第一肢体6偏离索道。

为了实现当第一肢体6逆时针转动到极限位置使得爬索箱12的下端面水平时，保持位置固定，所述的弧形导轨9的角度位于190°至235°之间，当第一肢体6逆时针转动到极限位置时，第一肢体6的左半部分重量大于第一肢体6的右半部分，第一肢体6不会因为自身重力或者风力的影响顺时针回转。

为了实现当第一箱体13与第二箱体14分离且第一肢体6顺时针转动到极限位置使得爬索箱12的下端面水平时，保持位置固定，所述的弧形轨道8的左侧面设置有第二凹槽37，第二凹槽37内滑动设置有楔形块38，第二凹槽37的右侧面固定安装有弹簧39，弹簧39的一端与楔形块38固定安装，第一箱体13的左端设置有挡块40，第一肢体6顺时针转动到极限位置时，挡块40顶在楔形块38的下端面，使得第一肢体6不会因为自身重力或者风力的影响逆时针回转。

为了实现能够随时观察检测绳索的状况，所述的固定块11的后侧面安装有摄像装置41和影像传送装置42。

本发明在使用时，打开第一肢体6上的第一电机19，第一电机19的转轴转动，固定安装在第一电机19转轴上的第三齿轮24带动固定在固定轴25上的第四齿轮26转动，同时控制电动伸缩杆31回缩，使齿条29向第四齿轮26方向滑动直至齿条29与第四齿轮26啮合，使得与固定板27固定连接的第一箱体13和第二箱体14在第一电机19的带动下分离，为了爬索箱12在转动时不会撞到弧形导轨9，将第一箱体13和第二箱体14上端面和侧面的连接处与下端面和侧面的连接处均设置为圆角，将第一肢体6套在拉索上，使拉索位于第一肢体6内，此时，使第一电机19反转，固定安装在第一电机19转轴上的第三齿轮24带动固定在固定轴25上的第四齿轮26反向转动，使得第一箱体13和第二箱体14在第一电机19的带动下结合，即使得第一箱体13和第二箱体14上的滚轮17和万向轮36顶在拉索上，关闭第一电机19并控制电动伸缩杆31伸展，使得齿条29离开第四齿轮26，完成将第一肢体6安装在拉索上，同理，将第二肢体7、第三肢体和第四肢体44安装在拉索上。

当第一肢体6、第二肢体7、第三肢体和第四肢体44都安装在拉索上后，打开第一肢体6、第二肢体7、第三肢体和第四肢体44上的第一电机19，第一电机19的转轴转动，固定安装在第一电机19转轴一端的第二齿轮20随之转动，固定在支撑轴16上的第一齿轮18在第二齿轮20的作用下带动滚轮17转动，使得第一肢体6、第二肢体7、第三肢体和第四肢体44在拉索上向前方移动，第一肢体6、第二肢体7、第三肢体和第四肢体44在绳索上移动时，人们可通过固定在固定块11上的摄像装置41和影像传送装置42观察绳索上的情况。

当爬索机器人向上爬到绳索的最上端时，控制第一肢体6和第二肢体7上的电动伸缩杆31回缩，使齿条29向第四齿轮26方向滑动直至齿条29与第四齿轮26啮合，使得与固定板27固定连接的第一箱体13和第二箱体14在第一电机19的带动下分离，控制电动推杆1，使得电动推杆1的上端带动固定在上挡板2上端的第一支撑臂4向上移动，使得固定在第一支撑臂4上的第一肢体6和第二肢体7一同向上移动，在第一肢体6和第二肢体7在向上移动的过程中，打开固定在第一肢体6和第二肢体7上的第二电机32，固定在第二电机32转轴上的第五齿轮33开始转动，固定在弧形导轨9上的弧形齿条34在第五齿轮33的带动下，使得弧形导轨9在弧形轨道8内顺时针方向滑动，弧形导轨9在滑动的过程中，固定在第一箱体13上的挡块40顶在楔形块38的斜面上，随着弧形导继续滑动，楔形块38克服弹簧39的弹力向第二滑槽30内滑动，当弧形导轨9顺时针滑动到极限位置时，使得爬索箱12的下端面水平朝上，挡块40离开楔形块38的斜面，楔形块38在弹簧39的作用下弹出第二滑槽30，使得楔形块38的下端面抵在挡块40上，关闭第二电机32，固定第一肢体6和第二肢体7的位置，当电动推杆1的上端移动到极限位置时，使得绳索位于爬索箱12内两个滚轮17之间，此时打开第一肢体6和第二肢体7上的第一电机19，使得固定在第一电机19转轴上的第三齿轮24开始转动，第三齿轮24带动固定在固定轴25上的第四齿轮26转动，控制第一肢体6和第二肢体7上的电动伸缩杆31回缩，使齿条29向第四齿轮26方向滑动直至齿条29与第四齿轮26啮合，使得第一箱体13和第二箱体14在第一电机19的带动下结合，当第一箱体13和第二箱体14结合后，爬索箱12内的滚轮17和万向轮36抵在绳索上，关闭第一肢体6和第二肢体7上的第一电机19并控制第一肢体6和第二肢体7上的电动伸缩杆31伸展，使得齿条29离开第四齿轮26，当第一箱体13和第二箱体14结合后，固定在第一箱体13上的挡块40离开楔形块38的下端面，打开固定在第一肢体6和第二肢体7上的第二电机32，固定在第二电机32转轴上的第五齿轮33开始转动，固定在弧形导轨9上的弧形齿条34在第五齿轮33的带动下，使得弧形导轨9在弧形轨道8内逆时针方向滑动，当弧形导轨9逆时针滑动到极限位置时，爬索箱12的下端面水平朝下，使得第一肢体6和第二肢体7固定在上方的绳索上。

控制第三肢体和第四肢体44上的电动伸缩杆31，使齿条29向第四齿轮26方向滑动直至齿条29与第四齿轮26啮合，打开第三肢体和第四肢体44上的第一电机19，使得与固定板27固定连接的第一箱体13和第二箱体14在第一电机19的带动下分离，打开固定在第三肢体和第四肢体44上的第二电机32，固定在第二电机32转轴上的第五齿轮33开始转动，固定在弧形导轨9上的弧形齿条34在第五齿轮33的带动下，使得弧形导轨9在弧形轨道8内顺时针方向滑动，当弧形导轨9顺时针滑动到极限位置时，爬索箱12的下端面水平朝下。

打开电动推杆1，使得电动推杆1的下端带动固定在下挡板3下端的第二支撑臂5向上移动，使得固定在第二支撑臂5上的第三肢体和第四肢体44一同向上移动，在第三肢体和第四肢体44在向上移动的过程中，打开固定在第三肢体和第四肢体44上的第二电机32，固定在第二电机32转轴上的第五齿轮33开始转动，固定在弧形导轨9上的弧形齿条34在第五齿轮33的带动下，使得弧形导轨9在弧形轨道8内逆时针方向滑动，弧形导轨9在滑动的过程中，固定在第一箱体13上的挡块40顶在楔形块38的斜面上，随着弧形导继续滑动，楔形块38克服弹簧39的弹力向第二滑槽30内滑动，当弧形导轨9顺时针滑动到极限位置时，使得爬索箱12的下端面水平朝上，挡块40离开楔形块38的斜面，楔形块38在弹簧39的作用下弹出第二滑槽30，使得楔形块38的下端面抵在挡块40上，关闭第二电机32，固定第三肢体和第四肢体44的位置，当电动推杆1的下端移动到极限位置时，使得绳索位于爬索箱12内两个滚轮17之间，此时打开第三肢体和第四肢体44上的第一电机19，使得固定在第一电机19转轴上的第三齿轮24开始转动，第三齿轮24带动固定在固定轴25上的第四齿轮26转动，控制第一肢体6和第二肢体7上的电动伸缩杆31回缩，使齿条29向第四齿轮26方向滑动直至齿条29与第四齿轮26啮合，使得第一箱体13和第二箱体14在第一电机19的带动下结合，当第一箱体13和第二箱体14结合后，爬索箱12内的滚轮17和万向轮36抵在绳索上，关闭第三肢体和第四肢体44上的第一电机19并控制第一肢体6和第二肢体7上的电动伸缩杆31伸展，使得齿条29离开第四齿轮26，当第一箱体13和第二箱体14结合后，固定在第一箱体13上的挡块40离开楔形块38的下端面，打开固定在第一肢体6和第二肢体7上的第二电机32，固定在第二电机32转轴上的第五齿轮33开始转动，固定在弧形导轨9上的弧形齿条34在第五齿轮33的带动下，使得弧形导轨9在弧形轨道8内顺时针方向滑动，当弧形导轨9顺时针滑动到极限位置时，爬索箱12的下端面水平朝下，使得第三肢体和第四肢体44固定在上方的绳索上，使得第一肢体6、第二肢体7、第三肢体和第四肢体44固定在同一高度的绳索上。

此时控制第一肢体6、第二肢体7、第三肢体和第四肢体44上的第一电机19，使得爬索机器人沿着绳索向下移动，即可开始对这条绳索进行检测。

Claims

1.一种高效率的爬索机器人，包括电动推杆（1）,其特征在于，电动推杆（1）上端固定安装有上挡板（2），上挡板（2）上端设置有第一支撑臂（4），第一支撑臂（4）的两端分别固定安装有第一肢体（6）和第二肢体（7），第一肢体（6）与第二肢体（7）关于电动推杆（1）对称，电动推杆（1）下端固定安装有下挡板（3），下挡板（3）下端设置有第二支撑臂（5），第二支撑臂（5）的两端固定安装有与第一肢体（6）和第二肢体（7）位置对应的第三肢体和第四肢体（44），第一支撑臂（4）与第二支撑臂（5）的形状相同；

第一肢体（6）包括弧形轨道（8），弧形轨道（8）固定安装在第一支撑臂（4）的一端，弧形轨道（8）内滑动安装有弧形导轨（9），弧形导轨（9）内侧面固定连接有支撑杆（10），支撑杆（10）的端部固定连接有固定块（11），固定块（11）上端设置有第一电机（19），固定块（11）下端滑动设置有爬索箱（12）；

爬索箱（12）包括第一箱体（13）和第二箱体（14），第一箱体（13）和第二箱体（14）的内侧壁上均设置有两个支架（15），两个支架（15）之间设置有固定在支撑轴（16）上的滚轮（17），支架（15）的一端转动安装有竖直方向的支撑轴（16），支撑轴（16）的上端安装有第一齿轮（18），第一电机（19）的转轴伸入爬索箱（12）内的一端安装有与第一齿轮（18）啮合的第二齿轮（20），构成第一电机（19）带动滚轮（17）转动的结构；

固定块（11）下端面设置有第一凹槽（23），第一凹槽（23）内设置有安装在第一电机（19）转轴上的第三齿轮（24），第一凹槽（23）内竖直设置有分别位于电机支撑轴（16）左右两侧的固定轴（25），固定轴（25）上安装有与第三齿轮（24）啮合的第四齿轮（26），第一凹槽（23）内设置有分别固定在第一箱体（13）和第二箱体（14）上端面的固定板（27），固定板（27）上设置有前后方向的第一滑槽（28），第一滑槽（28）内滑动安装有能与第四齿轮（26）配合连接的齿条（29），第一凹槽（23）的前侧面和后侧面均设置有左右方向的第二滑槽（30），第二滑槽（30）内滑动安装有电动伸缩杆（31），电动伸缩杆（31）的端部与齿条（29）固定连接，构成第一电机（19）带动第一箱体（13）和第二箱体（14）互相离合的结构；

弧形轨道（8）的右侧面设置有第二电机（32），使得第二电机（32）通过弧形导轨（9）带动爬索箱（12）转动，第一肢体（6）、第二肢体（7）、第三肢体和第四肢体（44）的结构相同。

2.根据权利要求1所述的一种高效率的爬索机器人，其特征在于，所述的固定块（11）内水平设置有开口向下的T型槽（21），第一箱体（13）和第二箱体（14）的上端面均设置有与T型槽（21）配合连接的T型块（22）。

3.根据权利要求1所述的一种高效率的爬索机器人，其特征在于，所述的弧形轨道（8）左侧设置有能使支撑杆（10）通过的开口，第二电机（32）的转轴伸入弧形轨道（8）内，第二电机（32）转轴的一端安装有第五齿轮（33），弧形导轨（9）的前侧面设置有与第五齿轮（33）配合安装的弧形齿条（34），构成第二电机（32）带动爬索箱（12）转动的结构。

4.根据权利要求1所述的一种高效率的爬索机器人，其特征在于，所述的第一支撑臂包括横梁（47），横梁（47）的左端水平设置有方向向后并且与横梁（47）垂直的第一横杆（48），横梁（47）的右端水平设置有方向向前并且与横梁（47）垂直的第二横杆（45），在第一横杆（48）和第二横杆（45）的端部竖直设置有向下的竖杆（46），第一支撑臂（4）与第二支撑臂（5）结构相同，第一支撑臂（4）与第二支撑臂（5）上的横梁（47）分别与上挡板（2）与下挡板（3）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种高效率的爬索机器人，其特征在于，所述的第一箱体（13）和第二箱体（14）内在圆角处均设置有两个分别位于滚轮（17）前后两侧的万向轮（36）。

6.根据权利要求1所述的一种高效率的爬索机器人，其特征在于，所述的弧形导轨（9）的角度位于190°至235°之间。

7.根据权利要求1所述的一种高效率的爬索机器人，其特征在于，所述的弧形轨道（8）的左侧面设置有第二凹槽（37），第二凹槽（37）内滑动设置有楔形块（38），第二凹槽（37）的右侧面固定安装有弹簧（39），弹簧（39）的一端与楔形块（38）固定安装，第一箱体（13）的左端设置有挡块（40）。