CN110962954B - 一种自适应爬绳检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自适应爬绳检测机器人，所述爬绳检测机器人包括有主支架、电源、减速电机、从动双排大链轮、主动双排小链轮、从动双排小链轮、活动主轴；其特征在于还包括电磁自锁装置、绳索组件、检测装置、辅助水平移动装置；所述绳索组件通过铰链与主支架连接，主动双排小链轮通过链条带动双排小链轮和从动双排大链轮，从动双排大链轮固定于活动芯轴上，检测机器人正面安装有检测装置，通过导轨的水平移动以及检测机器人的上下爬升，使得整个被检测面都能被覆盖。具有检测效率高，抗干扰能力强，应用领域广，安全性能好等特点。

Description

一种自适应爬绳检测机器人

技术领域

本发明涉及一种自适应爬绳检测机器人。

背景技术

随着经济的发展，基础设施的快速搭建，丘陵地带高陡边坡的失稳滑坡事件，水坝损伤破堤，高楼幕墙破碎砸伤路人，都产生了严重的后果，造成大量的经济损失，引起国内外对以上事故的预防和检测的重视。目前一般采用两种方式对这种室外大型高陡立面进行检测，一种是通过传统的定期检测；另一种就是实时检测，也就是通过完善的设施同时安装相应的检测设备，对高陡立面进行实时检测。传统的定期检查主要是利用人工肉进行检测或者采用大型检测车设备进行检测。传统的人工肉眼检测不仅检测精度低，而且由于工作环境恶劣，易造成人员伤亡；大型检测车设备虽然解决了人工肉眼检测精度不高的问题，但易被地理环境限制，成本高效率低，且无法广泛运用于各种高陡坡面环境中。实时检测主要通过安装传感器系统、数据采集和传输系统、数据存储管理系统等以达到实时检测建筑物的目的，并且这种检测方式在实际应用过程中的检测效果也非常好，但是硬件设备安装后只能对制定的设施进行实时监控，还需要对硬件设备进行定期的维修和更换，成本颇高，一般只用于大型建筑设施。

专利文件CN201810087056.3公开了一种幕墙安全检测机器人及幕墙检测系统。相比传统的幕墙检测机器人，其主要优点在于密封性能好，能够通过两面玻璃之间的密封胶缝，并且结构简单。但其只针对于高楼玻璃幕墙领域，并不能用于传统的墙面检测，此外对于一些具有弧度的玻璃幕墙也无法进行检测。

专利文件CN201320172638.4 公开了一种自升降载重机。其包括呈弧形且底部装有吊钩的机架，机架的下部安装有主动链轮，机架的上部设有倾斜上伸的长孔，机架上转动连接有穿装在长孔中的浮动轴，浮动轴上装有从动链轮，主、从动链轮之间套接有链条，机架内侧安装有与链条内环侧啮合的爬行链轮；链条与爬行链轮的弧形槽之间紧压有供其爬行的绳索，机架上部的两侧面还铰接有对应设置的拐臂，拐臂的一支臂套装在浮动轴上，两拐臂的另一支臂上部装有供绳索穿过且浮动轴沿长孔向上浮动时夹紧绳索的安全锁止机构。其主要优点在于操作安全可靠，采用链轮链条相互挤压绳索并通过链轮的转动来实现升降。并且能根据所载重物重量自主调整浮动轴的位置进而调整链条对绳索的作用力，从而防止绳索打滑。此外还安装有安全锁止机构，有效防止载重机快速下坠。但是这种爬绳结构多应用于货物运输领域，并未用于幕墙以及边坡等检测领域。

在实际工作中，存在以下问题：

1、现有的爬绳机器人，缺乏自锁手段，或者虽然有自锁手段，但是结构简单无法实现自动化。

2、现有的爬绳机器人自锁结构，相对于机器人主体体积较小，容易被主体牵引翻转，造成绳索缠绕。

3、现有的爬绳机器人自锁结构只能单向夹持，缺乏更稳妥的夹持手段。

4、现有的爬绳机器人，只能实现一个动力驱动，无法实现多动力驱动。

5、现有的爬绳机器人外壳，缺乏有效的维护结构，无法维护、清洁内部的绳索。

发明内容

针对现如今检测机器应用范围单一以及检测效率低等问题，本发明提供一种自适应爬绳检测机器人，通过检测机器人的左右移动及上下爬升，能够对立面进行全面的检测，具有检测效率高，抗干扰能力强，应用领域广，安全性能好等特点。

本发明提供技术方案如下：一种自适应爬绳检测机器人，包括：主支架、电源、减速电机、从动双排大链轮、主动双排小链轮、从动双排小链轮、活动芯轴；还包括电磁自锁装置、绳索组件、检测装置、辅助水平移动装置；所述绳索组件包括外壳、绳索，所述绳索组件通过铰链与主支架连接，绳索组件内安装有两个辅助滑轮；所述的主动双排小链轮安装于主支架底部，主动双排小链轮在减速电机的带动下，再通过链条带动从动双排小链轮和从动双排大链轮，从动双排大链轮可拆卸的连接于活动芯轴；所述电磁自锁装置采用曲柄滑块机构，以自锁磁块作为滑块结构，自锁环组件作为曲柄结构，控制器控制电磁元件产生磁场使得自锁磁块移动；所述辅助水平移动装置安装于机器人顶部，绳索与滑块相连接，通过步进电机驱动滑块沿导轨移动；所述检测装置安装于检测平台上，检测平台固定于外壳上，检测装置包括变焦摄像头；

所述电磁自锁装置的上部设有上夹持臂，上夹持臂的下方设有下夹持臂，所述上夹持臂的开口与所述下夹持臂的开口反向，所述绳索限位部包括所述下夹持臂，所述绳索限位部的主体部分由三个配重柱组成；所述的电磁自锁装置通过T型弯臂安装在主支架上；所述自锁环组件包括自锁环与外环；所述自锁环卡入所述下夹持臂中进行锁紧动作；

所述活动芯轴为手柄结构，两个辅助滑轮分别位于绳索两侧；所述外壳上设有维护口，所述维护口包括长边与短边，所述长边靠近所述从动双排大链轮，所述短边靠近所述辅助滑轮，长边与短边之间通过弧线连接；

所述的从动双排大链轮、主动双排小链轮和从动双排小链轮之间采用链条传动，绳索置于链条与从动双排大链轮之间。

进一步的，所述的绳索组件通过铰接安装于主支架上。

进一步的，通过减速电机带动主动双排小链轮运动。

进一步的，所述导轨上设有导轨支架。

进一步的，所述自锁环有两个。

进一步的，所述自锁磁块在圆形通道中运动。

进一步的，所述绳索限位部与所述T型弯臂分别位于所述电磁自锁装置两侧。

进一步的，所述导轨支架为两个。

进一步的，两个所述导轨支架位于所述导轨两端上方。

进一步的，检测装置包括探伤仪。

本发明的优点在于：

与现有的立面检测方式和检测机器人相比，本发明采用以爬绳机器人为主体的爬绳检测机器人；且采用绳索组件，双绳提升的方式使得检测机器人在检测爬升时更加稳定可靠；从动双排小链轮具有一定的活动性使得链条能够始终压紧绳索，防止绳索打滑；采用链条传动与齿轮传动相结合的方式，提高了能源的利用率；采用辅助水平移动装置，使得检测机器人和辅助水平移动装置相联合，能够更加精准全面的检测整个立面；采用电磁自锁装置，防止检测机器人因故障而下坠，提高了自适应爬绳检测机器人的安全性；搭载变焦摄像头以及探伤仪等检测设备，使得检测效果更好。

附图说明

图1是本发明所述的自适应爬绳检测机器人的整体工作示意图之一。

图2是本发明所述的自适应爬绳检测机器人的辅助水平移动装置的结构示意图。

图3是本发明所述的自适应爬绳检测机器人的结构示意图。

图4是本发明所述的自适应爬绳检测机器人的爬升装置的结构示意图。

图5是本发明所述的自适应爬绳检测机器人的爬升装置的剖面图。

图6是本发明所述的自适应爬绳检测机器人用于搭载检测设备的检测平台。

图7是本发明所述的自适应爬绳检测机器人采用的电磁自锁装置的轴测图。

图8是本发明所述的自适应爬绳检测机器人采用的电磁自锁装置的剖面图。

图9是本发明所述的自适应爬绳检测机器人采用的电磁自锁装置的自锁环组件的结构示意图。

图10是本发明所述的自适应爬绳检测机器人的绳索组件的结构示意图。

图中附图标记如下：电磁自锁装置1、绳索组件2、主支架3、活动芯轴4、从动双排大链轮5、从动双排小链轮6、主动双排小链轮7、维护口8、T型弯臂9、电源10、减速电机11、检测平台12、检测装置13、绳索14、绳索限位部15、自锁磁块16、自锁牵引杆17、自锁环组件18、自锁环181、外环182、上夹持臂19、链条20、辅助滑轮21、下夹持臂22、外壳23、辅助水平移动装置24、滑块25、导轨26、导轨支架27、步进电机28。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施案例对本发明做进一步说明。

本发明的发明点通过如下模块来实现并解决技术问题：

1、针对背景技术提到的第1点问题，通过所述自锁环卡入所述下夹持臂中进行锁紧动作；通过电磁铁的运动提供驱动力。

2、针对背景技术提到的第2点问题，通过所述绳索限位部的主体部分由三个配重柱组成；所述绳索限位部与所述T型弯臂分别位于所述电磁自锁装置两侧；从而很好的进行平衡。

3、针对背景技术提到的第3点问题，通过上下夹持臂互相反向进行双向锁定。

4、针对背景技术提到的第4点问题，通过从动大链轮可拆卸的连接于活动芯轴，实现自动、人工双动力驱动。

5、针对背景技术提到的第5点问题，通过所述外壳上设有维护口，所述维护口包括长边与短边，所述长边靠近所述从动双排大链轮，所述短边靠近所述辅助滑轮，长边与短边之间通过弧线连接；从而预留维护口，同时通过形状适配，靠近大链轮的位置开口大，另一侧开口小，从而避免了维护口过度暴露。

具体细节如下：

本发明实施案例如下，一种自适应爬绳检测机器人，包括：主支架3、从动双排大链轮5、主动双排小链轮7、从动双排小链轮6、活动芯轴4；其特征在于还包括电磁自锁装置1、绳索组件2、检测装置13、辅助水平移动装置24；所述绳索组件2通过铰链与主支架3连接，绳索组件2通过螺栓安装有两个辅助滑轮21；所述的主动双排小链轮7安装于主支架底部，主动双排小链轮7在减速电机11的带动下，再通过链条带动从动双排小链轮6和从动双排大链轮5，从动双排大链轮5可拆卸的连接于活动芯轴上；所述电磁自锁装置1采用曲柄滑块机构，以自锁磁块16作为滑块，自锁环组件18作为曲柄，并以自锁磁块16作为源动件；所述辅助水平移动装置24安装于立面顶部，绳索与滑块相连接，通过步进电机28驱动滑块沿导轨移动；所述检测装置13安装于检测平台上，检测平台12通过螺栓固定于主支架3上，检测装置13包括变焦摄像头及其检测设备。

本发明另一实施案例中，所述的辅助水平移动装置安装于立面顶部，通过多个支架27固定导轨26，绳索14与滑块25相连接，通过步进电机28驱动滑块25沿导轨26移动，使得自适应爬绳检测机器人能够水平移动，并且通过对步进电机28以及检测机器人的联合控制，使得检测机器人能够对整个立面建立相应坐标，从而对立面进行精准检测。

所述的绳索组件2通过铰接安装于主支架3上，绳索组件2上通过螺栓安装有两个辅助滑轮21，两辅助滑轮与从动双排大链轮5位于同一平面上，辅助绳索采用S型绕绳方式穿过绳索组件2，采用双绳爬绳的方式可以增加检测机器人的升的稳定性，防止因强风等恶劣天气导致失稳。

所述的从动双排大链轮5，主动双排小链轮7和从动双排小链轮6之间采用链传动，并以主动双排小链轮7作为源动件，从动双排小链轮6的转轴与电磁自锁装置1连接，并且转轴在主支架3上具有一定的活动性，绳索置于链条与从动双排大链轮5的凹槽之间 ，通过减速电机11带动主动双排小链轮6，实现检测机器人的上下爬升。具有一定活动性的转轴使得从动双排小链轮6能根据绳索对电磁自锁装置的作用力自行调整链条对绳索的作用力，从而增加绳索的静摩擦力，防止绳索打滑，并且主体结构采用齿轮传动与链传动相结合的方式，提高能源的利用率，增加检测机器人的续航时间。

所述的电磁自锁装置1通过“T”型弯臂9安装在主支架3上，“T”型弯臂9能进行小幅度的定轴转动，进而带动从动双排小链轮6，并使得链条20能始终与绳索保持紧密接触。

所述的电磁自锁装置1采用曲柄滑块机构，以自锁磁块16作为滑块，自锁环组件18作为曲柄，并以自锁磁块16作为源动件，通过控制电磁铁的移动使得绳索限位部15的间隙变窄，从而快速锁紧，防止检测机器人因电机时效而快速下坠。

所述的辅助水平移动装置24安装于立面顶部，通过多个支架固定导轨，绳索与滑块相连接，通过步进电机28驱动滑块沿导轨移动，使得自适应爬绳检测机器人能够水平移动，并且通过对步进电机以及检测机器人的联合控制，使得检测机器人能够对整个立面建立相应坐标，从而对立面进行精准检测。

所述的检测装置13安装在检测平台12，检测平台12通过螺栓连接固定在主支架上，检测装置安装有包括变焦摄像头，探伤仪等设备，从而能够对立面进行细致的检测。

工作原理:对于高楼幕墙，当自适应爬绳检测机器人安装好后，通过遥控启动减速电机11。电机带动主动双排小链轮7，链条20依次带动从动双排小链轮6以及从动双排大链轮5。小链轮与链条采用内啮合的方式，从动双排大链5轮采用外啮合的方式。绳索14卡于从动双排大链轮5与链条20之间，通过链条20对绳索14的作用力，提高绳索14的最大静摩擦力以达到爬升的效果。并且从动双排小链轮6具有一定的活动性，通过绳索14对电磁自锁装置1的作用力，与电磁自锁装置1相连的从动双排小链轮6能够自行调整链条20对绳索14的作用力，从而防止绳索打滑。自适应爬绳检测机器人爬升的同时，检测装置13也在实时对幕墙进行检测。若减速电机11突然失效，自适应爬绳检测机器人下坠，则启动电磁自锁装置1。控制器控制电磁元件产生磁场使得自锁磁块16移动，自锁磁块16在磁场的排斥下移动，带动自锁牵引杆17，自锁环组件18逆时针转动，绳索限位部15的间隙变窄，从而快速锁紧绳索14，防止自适应爬绳检测机器人继续下坠。自适应爬绳检测机器人正常爬升时，立面顶部的辅助水平移动装置24与自适应爬绳检测机器人联合运动，使得整个幕墙都能被检测。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种自适应爬绳检测机器人，包括：主支架（3）、电源（10）、减速电机（11）、从动双排大链轮（5）、主动双排小链轮（7）、从动双排小链轮（6）、活动芯轴（4）；其特征在于还包括电磁自锁装置（1）、绳索组件（2）、检测装置（13）、辅助水平移动装置（24）；所述绳索组件包括外壳（23）、绳索（14），所述绳索组件（2）通过铰链与主支架（3）连接，绳索组件（2）内安装有两个辅助滑轮（21）；所述的主动双排小链轮（7）安装于主支架底部，主动双排小链轮（7）在减速电机（11）的带动下，再通过链条带动从动双排小链轮（6）和从动双排大链轮（5），从动双排大链轮（5）可拆卸的连接于活动芯轴（4）；所述电磁自锁装置包括自锁磁块（16）、自锁环组件（18）、自锁牵引杆（17），控制器控制电磁元件产生磁场使得自锁磁块（16）移动，带动自锁牵引杆（17）、自锁环组件（18）进行运动；所述辅助水平移动装置（24）安装于机器人顶部，绳索（14）与滑块（25）相连接，通过步进电机（28）驱动滑块（25）沿导轨（26）移动；所述检测装置（13）安装于检测平台（12）上，检测平台（12）固定于外壳（23）上，检测装置（13）包括变焦摄像头；

所述电磁自锁装置的上部设有上夹持臂，上夹持臂的下方设有下夹持臂，所述上夹持臂的开口与所述下夹持臂的开口反向；所述电磁自锁装置一端设有绳索限位部（15），所述绳索限位部包括所述下夹持臂，所述绳索限位部的主体部分由三个配重柱组成；所述的电磁自锁装置（1）通过T型弯臂（9）安装在主支架（3）上；所述自锁环组件包括自锁环（181）与外环（182）；所述自锁环卡入所述下夹持臂中进行锁紧动作；

所述活动芯轴为手柄结构，两个辅助滑轮（21）分别位于绳索两侧；所述外壳上设有维护口，所述维护口包括长边与短边，所述长边靠近所述从动双排大链轮（5），所述短边靠近所述辅助滑轮（21），长边与短边之间通过弧线连接；

所述的从动双排大链轮（5）、主动双排小链轮（7）和从动双排小链轮（6）之间采用链条（20）传动，绳索置于链条（20）与从动双排大链轮（5）之间。

2.根据权利要求1所述的一种自适应爬绳检测机器人，其特征在于：所述的绳索组件（2）通过铰接安装于主支架（3）上。

3.根据权利要求1所述的一种自适应爬绳检测机器人，其特征在于：通过减速电机（11）带动主动双排小链轮（7）运动。

4.根据权利要求1所述的一种自适应爬绳检测机器人，其特征在于：所述导轨上设有导轨支架。

5.根据权利要求1所述的一种自适应爬绳检测机器人，其特征在于：所述自锁环有两个。

6.根据权利要求1所述的一种自适应爬绳检测机器人，其特征在于：所述自锁磁块（16）在圆形通道中运动。

7.根据权利要求1所述的一种自适应爬绳检测机器人，其特征在于：所述绳索限位部与所述T型弯臂分别位于所述电磁自锁装置（1）两侧。

8.根据权利要求4所述的一种自适应爬绳检测机器人，其特征在于：所述导轨支架为两个。

9.根据权利要求8所述的一种自适应爬绳检测机器人，其特征在于：两个所述导轨支架位于所述导轨两端上方。

10.根据权利要求1所述的一种自适应爬绳检测机器人，其特征在于：检测装置（13）还包括探伤仪。

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