CN109183613B - 一种缆索检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种缆索检测机器人，其包括：台架，台架为环绕缆索的环形结构；至少三个驱动组件，至少三个驱动组件安装在台架上，至少三个驱动组件呈圆周布置以抱紧缆索，其中，驱动组件包括支座、调节结构、驱动轮和驱动电机，支座连接在台架上，调节结构连接在支座上，驱动轮连接在调节结构上，驱动电机连接在调节结构上，且驱动电机的动力输出端与驱动轮驱动连接，驱动轮与缆索的表面相抵顶；检测装置，检测装置安装在台架和/或支座上。应用本技术方案能够解决现有技术中对桥梁缆索进行检测过程中存在的机器人携带不便、安装繁琐，人工吊篮检查方式工作量大、干扰交通以及引起检测人员存在安全隐患的问题。

Description

一种缆索检测机器人

技术领域

本发明属于索桥检测设备技术领域，尤其涉及一种缆索检测机器人。

背景技术

缆索是斜拉桥、悬索桥等桥梁的核心构件之一，并且缆索长期暴露在大气恶劣环境中，缆索表面易受损。为了缓解大气环境对缆索的损坏作用，因此在缆索上包覆上缆索护套，以将缆索表面与大气环境尽量隔离。但是，经年累月的大气环境作用使得缆索护套破损、开裂、老化而形成缆索损伤，而缆索护套损伤是造成缆索耐久性问题的重要原因之一。实际上，缆索的锈蚀断裂，绝大多数是从护套损伤开始的。为保证桥梁结构的安全和正常使用，因而需定期地对缆索进行检查，在“公路桥涵养护规范”中所要求的定期检查是以目测观察结合仪器观测来辅助进行，必须接近各部件仔细检查其缺损情况。目前，常用的检查工具是望远镜、人工吊篮和自带高清摄像头的机器人。望远镜是比较有效的辅助检查工具，但是仍不能完全胜任缆索的定期检查任务要求；采用人工吊篮进行检查的检查方式存在工作量大、干扰交通等问题，而且检测人员处于高空作业，存在安全隐患；应用现有机器人进行辅助检查的检查方式存在机器人携带不便、安装繁琐等问题，也不能满足快速检测的工程应用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种缆索检测机器人，旨在解决现有技术中对桥梁缆索进行检测过程中存在的机器人携带不便、安装繁琐，人工吊篮检查方式工作量大、干扰交通以及引起检测人员存在安全隐患的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种缆索检测机器人，包括：台架，台架为环绕缆索的环形结构；至少三个驱动组件，至少三个驱动组件安装在台架上，至少三个驱动组件呈圆周布置以抱紧缆索，其中，驱动组件包括支座、调节结构、驱动轮和驱动电机，支座连接在台架上，调节结构连接在支座上，驱动轮连接在调节结构上，驱动电机连接在调节结构上，且驱动电机的动力输出端与驱动轮驱动连接，驱动轮与缆索的表面相抵顶；检测装置，检测装置安装在台架和/或支座上。

进一步地，台架包括第一台架座、第二台架座和至少一个中间台架座，至少一个中间台架座形成第一台架座和第二台架座之间的台架链，第一台架座的第一端与台架链的第一端可转动连接，第二台架座的第一端与台架链的第二端可转动连接，第一台架座的第二端与第二台架座的第二端连接形成环绕缆索的环形结构，且支座连接在相应的台架座上。

进一步地，多个中间台架座依次相连，且相邻两个中间台架座之间可相对转动。

进一步地，驱动组件的数量为偶数个，偶数个驱动组件相对于环形结构的圆心呈中心对称设置。

进一步地，驱动组件的数量为奇数个，奇数个驱动组件中相邻两个驱动组件之间等间距分布。

进一步地，调节结构包括摆杆和机器人悬架件，摆杆的第一端连接于支座的中部，机器人悬架件的第一端连接在支座的端部上，机器人悬架件的第二端与摆杆的第二端之间可转动连接，驱动轮连接在摆杆的第二端上，驱动电机固定连接在摆杆的第二端上。

进一步地，支座上设有多个主调节孔，机器人悬架件的第一端连接在任一主调节孔中，和/或，摆杆上设有多个辅助调节孔，机器人悬架件的第二端连接在任一辅助调节孔中。

进一步地，每个驱动组件中设有两个调节结构，且两个调节结构相对于经过支座的中心点的径向轴线对称设置。

进一步地，机器人悬架件为气弹簧或螺旋压缩弹簧。

进一步地，各支座与相应的台架座之间设有调节压缩弹簧，调节压缩弹簧预紧装配在支座与相应的台架座之间。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：通过应用该缆索检测机器人对相应缆索进行检测工作，施工者在工作现场将缆索检测机器人安装在缆索上即可通过缆索检测机器人对缆索进行技术检测，无需施工者人工地针对缆索进行爬高检测，施工者始终位于地面上即可操控缆索检测机器人即可完成相应的技术检测项目，保证了施工者的工作安全，无需另外增加任何设备进行辅助，避免了因施工需要造成设备占用路面而干扰交通的情况发生。

附图说明

图1是本发明实施例的缆索检测机器人安装在缆索上的结构示意图；

图2是本发明实施例的缆索检测机器人的结构示意图；

图3是本发明实施例的缆索检测机器人中两个中间台架相连接的结构示意图；

图4是本发明实施例的缆索检测机器人中驱动组件的第一视角的结构示意图；

图5是本发明实施例的缆索检测机器人中驱动组件的第二视角的结构示意图；

图6是本发明实施例的缆索检测机器人中驱动组件的分解结构示意图。

在附图中，各附图标记表示：

100、缆索；10、台架；11、第一台架座；12、第二台架座；13、中间台架座；14、锁扣；15、连接合页；20、驱动组件；21、支座；211、主调节孔；22、调节结构；221、摆杆；2210、辅助调节孔；222、机器人悬架件；2220、连接销钉结构；23、驱动轮；231、轮毂；232、轮套；24、驱动电机；25、安装架；251、连接螺钉。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

第一台架座11、第二台架座12以及多个中间台架座13均可统称为台架座。

如图1至图6所示，本实施例的缆索检测机器人包括台架10、驱动组件20和检测装置(未图示)，其中，驱动组件20至少设置三个，至少三个驱动组件20安装在台架10上，至少三个驱动组件20呈圆周布置以抱紧缆索100。具体地，驱动组件20包括支座21、调节结构22、驱动轮23和驱动电机24，支座21连接在台架10上形成安装支撑和爬行支撑，调节结构22连接在支座21上，驱动轮23连接在调节结构22上，驱动电机24连接在调节结构22上，且驱动电机24的动力输出端与驱动轮23驱动连接，如此，调节结构22能够对驱动轮23进行调节使得驱动轮23能够针对不同的缆索进行适应安装，从而通过调节结构22的调节功能使得同一缆索检测机器人能够适应多种不同直径的缆索，使得该缆索检测机器人扩大适用范围。驱动轮23与缆索100的表面相抵顶而产生爬行所需摩擦，检测装置安装在台架10和/或支座21上，在爬行的过程中检测装置对缆索进行检测。

采用本申请的缆索检测机器人对所需要检测的缆索进行检测工作，由于该缆索检测机器人采用台架10和简易且稳定的驱动组件20进行小型化装配，在满足检测需求的基础上，相对于现有技术而言简化了缆索检测机器人的装配结构，使得该缆索检测机器人便于被携带至工作现场并针对相应的缆索进行安装，从而在缆索上进行爬行过程中检测装置对缆索进行相应的技术检测。通过应用该缆索检测机器人对相应缆索进行检测工作，施工者在工作现场将缆索检测机器人安装在缆索上即可通过缆索检测机器人对缆索进行技术检测，无需施工者人工地针对缆索进行爬高检测，施工者始终位于地面上即可操控缆索检测机器人即可完成相应的技术检测项目，保证了施工者的工作安全，无需另外增加任何设备进行辅助，避免了因施工需要造成设备占用路面而干扰交通的情况发生。

如图1至图3所示，本实施例的缆索检测机器人的台架10包括第一台架座11、第二台架座12和至少一个中间台架座13。至少一个中间台架座13形成第一台架座11和第二台架座12之间的台架链，第一台架座11的第一端与台架链的第一端之间通过连接合页15可相对转动地连接，第二台架座12的第一端与台架链的第二端之间通过连接合页15可相对转动地连接，使得第一台架座11、中间台架座13形成的台架链、第二台架座12组成了链带式结构，在将缆索检测机器人安装在缆索上时，第一台架座11的第二端与第二台架座12的第二端连接形成环绕缆索100的环形结构，且支座21连接在相应的台架座上，此时驱动轮23在调节结构22的调节作用下抱紧缆索，即可完成安装。

当针对较小直径的缆索进行技术检测工作时，所需形成的环形结构的直径也相应较小，此时仅需要一个中间台架座13即可满足安装需求，因而此时缆索检测机器人仅有三个驱动组件20，各个驱动组件20分别安装在第一台架座11、第二台架座12和中间台架座13上。当针对较大直径的缆索进行技术检测工作时，此时则需要多个中间台架座13来满足较大直径的环形结构的需求，多个中间台架座13之间通过连接合页15依次相连，且相邻两个中间台架座13之间由于使用连接合页15而能够相对转动。并且，当选用多个中间台架座13连接形成台架链时，则优选相应选用多个驱动组件20(在布置多个驱动组件20时，多个驱动组件20之间连线形成的多边形优选地趋近于等边多边形，三角形、四边形、五边形、六边形等)。一方面，驱动组件20的数量为偶数个，偶数个驱动组件20相对于环形结构的圆心呈中心对称设置；驱动组件20的数量为奇数个，奇数个驱动组件20中相邻两个驱动组件20之间等间距分布。

实际上，可以针对每个驱动组件20，一个驱动组件20固定连接在第一台架座11上，一个驱动组件20固定连接在第二台架座12上，其余的驱动组件20则分别一一对应地固定连接在中间台架座13上，并且需要预留出一些中间台架座13以便在形成台架链时作为辅助补充使用。在平时不需要对缆索进行检测工作的时候，第一台架座11、第二台架座12和中间台架座13之间并不连接起来，而是拆开放置，施工者针对各个分散部分进行搬运、携带，极大便利了施工者将该缆索检测机器人携带至工作现场。当在工作现场需针对缆索进行技术检测的时候，此时施工者针对所需检测缆索的直径大小来选用中间台架座13的数量(一个中间台架座13或者多个中间台架座13；奇数个中间台架座13或者偶数个中间台架座13)。当选用一个中间台架座13时则该被选用的中间台架座13上必须连接有驱动组件20；当选用多个中间台架座13时则其中至少有一个中间台架座13上连接有驱动组件20。然后，将第一台架座11、第二台架座12以及所选用的中间台架座13之间顺次地连接起来，在套在缆索上，并将第一台架座11的第二端与第二台架座12的第二端之间通过锁扣14连接锁紧，即形成对缆索抱紧的环形结构，安装快捷、便利。

如图4至图6所示，本实施例的缆索检测机器人中的调节结构22包括摆杆221和机器人悬架件222。摆杆221对驱动轮23形成支撑，机器人悬架件222则实现对驱动轮23在抵顶缆索时的调节功能，具体地，摆杆221的第一端通过连接销钉结构2220连接于支座21的中部，机器人悬架件222的第一端通过连接销钉结构2220连接在支座21的端部上，机器人悬架件222的第二端与摆杆221的第二端之间通过连接销钉结构2220可转动连接，驱动轮23连接在摆杆221的第二端上，驱动电机24固定连接在摆杆221的第二端上。

在本实施例中，驱动电机24通过安装架25固定安装，且安装架25通过连接螺钉251固定连接在摆杆221第二端上。并且，本申请的驱动轮23由轮毂231和轮套232组成，轮毂231由驱动电机24的动力输出端连接，轮套232套在轮毂231上，且轮套232与缆索表面接触的配合面的轮廓形状为V型或U型，以更好地与缆索表面轮廓形状相配合。

优选地，机器人悬架件222为气弹簧或螺旋压缩弹簧。

在将缆索检测机器人安装在缆索上的过程中，施工者连接完成第一台架座11、第二台架座12、以及台架链之后，在将第一台架座11的第二端与第二台架座12的第二端之间通过锁扣14连接锁住之后，此时各个驱动轮23抵住缆索表面，并且此时气弹簧或者螺旋压缩弹簧被压缩产生压紧力，当驱动电机24启动并带动驱动轮23在缆索上爬行时，由于气弹簧或者螺旋压缩弹簧施加的压紧力而使得驱动轮23与缆索之间产生的摩擦力克服了缆索检测机器人的整体重力，从而使得缆索检测机器人能够在缆索上平稳地爬行。并且，在缆索检测机器人相对于缆索在爬行的过程中，当驱动轮23遭遇缆索表面存在的凸起障碍时，该凸起障碍会进一步压缩气弹簧或螺旋压缩弹簧，从而越过该凸起障碍。

在本实施例中，为了进一步扩大同一个缆索检测机器人所针对缆索的适应范围，因此，支座21上设有多个主调节孔211，机器人悬架件222的第一端连接在任一主调节孔211中，以及，摆杆221上设有多个辅助调节孔2210，机器人悬架件222的第二端连接在任一辅助调节孔2210中。或者，缆索检测机器人也可以仅在支座21上设有多个主调节孔211，机器人悬架件222的第一端连接在任一主调节孔211中。或者，缆索检测机器人还可以仅在摆杆221上设有多个辅助调节孔2210，机器人悬架件222的第二端连接在任一辅助调节孔2210中。这样，缆索检测机器人在安装在缆索上的过程中，通过调整连接不同的主调节孔211、或通过调整连接不同的辅助调节孔2210、或通过同时调节连接不同的主调节孔211和辅助调节孔2210，从而实现更大适应范围的调节功能，在适应不同直径的缆索的同时也能够调节气弹簧或螺旋压缩弹簧产生的压紧力大小。

优选地，每个驱动组件20中设有两个调节结构22，且两个调节结构22相对于经过支座21的中心点的径向轴线对称设置。在本申请中，缆索检测机器人的支座21的延伸轴线垂直于相应的台架座的延伸轴线，进一步地，支座21的中心点的投影与相应的台架座的中心的投影相重合。

为了更好地优化缆索检测机器人在缆索上的自适应调整能力，因此，各支座21与相应的台架座之间设有调节压缩弹簧(未图示)，调节压缩弹簧预紧装配在支座21与相应的台架座之间，也就是，该调解压缩弹簧装配在支座21的中心点位置与相应台架座的中心点位置之间。

当然，本申请的缆索检测机器人可通过设置控制器(未图示)进行统一控制，此时控制器安装在任意一个台架座上，并且控制器与驱动电机24电连接、控制器与检测装置电连接。在本实施例中，控制器可选用现有技术中技术成熟的CPU控制单元、PLC控制单元等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种缆索检测机器人，其特征在于，包括：

台架（10），所述台架（10）为环绕缆索（100）的环形结构；

至少三个驱动组件（20），至少三个所述驱动组件（20）安装在所述台架（10）上，至少三个所述驱动组件（20）呈圆周布置以抱紧缆索（100），其中，所述驱动组件（20）包括支座（21）、调节结构（22）、驱动轮（23）和驱动电机（24），所述支座（21）连接在所述台架（10）上，所述调节结构（22）连接在所述支座（21）上，所述驱动轮（23）连接在所述调节结构（22）上，所述驱动电机（24）连接在所述调节结构（22）上，且所述驱动电机（24）的动力输出端与所述驱动轮（23）驱动连接，所述驱动轮（23）与缆索（100）的表面相抵顶；

检测装置，所述检测装置安装在所述台架（10）和/或所述支座（21）上；

所述台架（10）包括第一台架座（11）、第二台架座（12）和至少一个中间台架座（13），至少一个所述中间台架座（13）形成所述第一台架座（11）和所述第二台架座（12）之间的台架链，所述第一台架座（11）的第一端与所述台架链的第一端可转动连接，所述第二台架座（12）的第一端与所述台架链的第二端可转动连接，所述第一台架座（11）的第二端与所述第二台架座（12）的第二端连接形成环绕缆索（100）的环形结构，且所述支座（21）连接在相应的台架座上；

多个所述中间台架座（13）依次相连，且相邻两个所述中间台架座（13）之间可相对转动；

各所述支座（21）与相应的台架座之间设有调节压缩弹簧，所述调节压缩弹簧预紧装配在所述支座（21）与相应的台架座之间。

2.如权利要求1所述的缆索检测机器人，其特征在于，所述驱动组件（20）的数量为偶数个，偶数个所述驱动组件（20）相对于所述环形结构的圆心呈中心对称设置。

3.如权利要求1所述的缆索检测机器人，其特征在于，所述驱动组件（20）的数量为奇数个，奇数个所述驱动组件（20）中相邻两个所述驱动组件（20）之间等间距分布。

4.如权利要求2或3所述的缆索检测机器人，其特征在于，所述调节结构（22）包括摆杆（221）和机器人悬架件（222），所述摆杆（221）的第一端连接于所述支座（21）的中部，所述机器人悬架件（222）的第一端连接在所述支座（21）的端部上，所述机器人悬架件（222）的第二端与所述摆杆（221）的第二端之间可转动连接，所述驱动轮（23）连接在所述摆杆（221）的第二端上，所述驱动电机（24）固定连接在所述摆杆（221）的第二端上。

5.如权利要求4所述的缆索检测机器人，其特征在于，所述支座（21）上设有多个主调节孔（211），所述机器人悬架件（222）的第一端连接在任一所述主调节孔（211）中，和/或，所述摆杆（221）上设有多个辅助调节孔（2210），所述机器人悬架件（222）的第二端连接在任一所述辅助调节孔（2210）中。

6.如权利要求5所述的缆索检测机器人，其特征在于，每个所述驱动组件（20）中设有两个所述调节结构（22），且两个所述调节结构（22）相对于经过所述支座（21）的中心点的径向轴线对称设置。

7.如权利要求4所述的缆索检测机器人，其特征在于，所述机器人悬架件（222）为气弹簧或螺旋压缩弹簧。