CN111206496A - 一种预紧式爬索机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预紧式爬索机器人，包括沿斜拉索桥梁的索道方向布设的第一框架支撑杆和第二框架支撑杆，跨接并固定连接在第一框架支撑杆与第二框架支撑杆之间的数根跨接板，相背布设并固定在跨接板底部的第一驱动组件和第二驱动组件，顶部与跨接板连接的预紧机构，顶部一一对应与第一框架支撑杆和第二框架支撑杆固定连接、并置于斜拉索桥梁的索道的两侧的两块调节支架，开设在任一调节支架上的数个辅助轮挂钩，挂接在两块调节支架的同一高度的辅助轮挂钩上、且挤压在斜拉索桥梁的索道外表面的辅助轮，以及固定在跨接板上、用于拍摄斜拉索桥梁的索道的表面图像的表观相机。

Description

一种预紧式爬索机器人

技术领域

本发明涉及爬索机器人技术领域，尤其是一种预紧式爬索机器人。

背景技术

本文所述的索道主要用于斜拉索桥梁的索道表观检测，但是其不限于此，还适用于管状物的爬行检测。由于桥梁索道较高，人工无法进行全面检测。仅能观测到距桥面几米的位置，远处则无法检测。

因此，急需提出一种结构简单、安装便捷、操作简便的预紧式爬索机器人。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种预紧式爬索机器人，本发明采用的技术方案如下：

一种预紧式爬索机器人，包括沿斜拉索桥梁的索道方向布设的第一框架支撑杆和第二框架支撑杆，跨接并固定连接在第一框架支撑杆与第二框架支撑杆之间的数根跨接板，相背布设并固定在跨接板底部、且共同组成八字形状的第一驱动组件和第二驱动组件，顶部与跨接板连接、用于调整第一驱动组件和第二驱动组件共同组成的八字形状的张开度的预紧机构，顶部一一对应与第一框架支撑杆和第二框架支撑杆固定连接、并置于斜拉索桥梁的索道的两侧、且均垂直于跨接板的两块调节支架，开设在任一调节支架上的数个辅助轮挂钩，挂接在两块调节支架的同一高度的辅助轮挂钩上、且挤压在斜拉索桥梁的索道外表面的辅助轮，以及固定在跨接板上、用于拍摄斜拉索桥梁的索道的表面图像的表观相机；两块所述调节支架的结构相同。

进一步地，所述跨接板包括均匀间隔布设的第一跨接板、第二跨接板、第三跨接板、第四跨接板和第五跨接板；

所述第二驱动组件固定在第二跨接板的底部，且第一驱动组件固定在第四跨接板的底部；所述预紧机构的顶部与第三跨接板连接。

优选地，任一所述调节支架呈直角三角形；所述两块调节支架的直角三角形的一直角一一对应固定在第一框架支撑杆和第二框架支撑杆上，且辅助轮挂钩开设在另一直角边上。

优选地，所述预紧式爬索机器人，还包括固定在第五跨接板上、用于表观相机固定安装的表观相机安装座。

进一步地，所述第一驱动组件与第二驱动组件的结构相同，且第二驱动组件包括固定在第二跨接板的底部、且呈门字形状的驱动铰接座，与驱动铰接座一体成型的驱动电机安装座，设置在驱动铰接座下部的门字形状之间的第一同步带轮，中部轴接并置于第一同步带轮与驱动铰接座之间、一端与预紧机构铰接、且结构相同的两块动力轮连接板，夹持连接在两块动力轮连接板的另一端之间、且与第一同步带轮匹配的第二同步带轮，连接在第一同步带轮与第二同步带轮之间的皮带，贯穿并固定驱动电机安装座上的驱动电机，与第一同步带轮同轴连接、用于将驱动电机的轴承转动转换成第一同步带轮旋转的伞齿轮换向器，与第二同步带轮同轴连接、分别置于动力轮连接板两侧、且挤压在斜拉索桥梁的索道外表面的两个动力轮。

优选地，所述动力轮呈锥形柱结构，且动力轮外表面设置防滑的橡胶套。

进一步地，两块所述动力轮连接板下部之间设置有调整两块动力轮连接板夹紧度的张紧轮。

更进一步地，所述预紧机构包括中部转动限定在第三跨接板内、下部设置有螺纹的预紧旋钮，中央与预紧旋钮螺纹匹配的预紧连板，顶部固定在第三跨接板上、且下部贯穿预紧连板设置、且至少配置两根的预紧导向杆，以及一端一一对应与第一驱动组件和第二驱动组件连接、且另一端与预紧导向杆的端部一一对应连接的两根预紧连接螺杆。

优选地，任一所述预紧连接螺杆上套设有一预紧减震弹簧。

进一步地，所述辅助轮内贯穿设置有一挂接在辅助轮挂钩上的辅助轮轴。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明巧妙地设置框架支撑杆和跨接板构成梯子形状的框架，为驱动组件和预紧机构提供支撑的同时，也能减轻整体重量，以实现轻量化；

(2)本发明巧妙地设置两组呈八字形布设的驱动组件，以推进整体机构沿斜拉索桥梁的索道方向移动；其中，动力轮呈锥形柱形状，其能有效地加压在绳索外表面；另外，采用伞齿轮换向器将驱动电机的轴承转动转换成第一同步带轮旋转，并利用皮带带动与第二同步带轮同轴连接的动力轮旋转；

(3)本发明巧妙地设置预紧机构，旋转预紧旋钮，使预紧连板上下移动，以实现推拉动力轮连接板以第一同步带轮的轴心转动；如此一来，便能实现动力轮挤压绳索松紧度调整；另外，本发明通过设置至少两根预紧导向杆，保证第一驱动组件和第二驱动组件挤压力度相同；

(4)本发明在预紧连接螺杆的外边缘套设有预紧减震弹簧，以缓解运行过程中的振动，保证机器人爬行更稳定；

(5)本发明的调节支架呈直角三角形，既能保证辅助轮挂接可靠，又能保证整体挤压的稳定性，同时，直角三角形呈镂空形式，其也能减轻重量；

(6)本发明巧妙地设置挂接在辅助轮挂钩的辅助轮，辅助轮与动力轮相对抱紧在绳索上，其安装较为简便、连接可靠；

综上所述，本发明具有结构简单、安装便捷、调节简单、运行平稳、整体重量轻等优点，在爬索机器人技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的安装结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明的第二驱动组件的结构示意图。

图4为本发明的剖面示意图。

图5为本发明的辅助轮的结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-第一框架支撑杆，2-第二框架支撑杆，3-第一跨接板，4-第二跨接板，5-第三跨接板，6-第四跨接板，7-第五跨接板，8-表观相机安装座，10-第一驱动组件，11-调节支架，12-辅助轮，13-第二驱动组件，14-预紧机构，81-表观相机，111-辅助轮挂钩，121-辅助轮轴，131-驱动铰接座，132-驱动电机安装座，133-伞齿轮换向器，134-第一同步带轮，135-动力轮连接板，136-第二同步带轮，137-动力轮，138-驱动电机，139-张紧轮，141-预紧旋钮，142-预紧连板，143-预紧导向杆，144-预紧减震弹簧，145-预紧连接螺杆。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

如图1至图5所示，本实施例提供了一种预紧式爬索机器人。需要说明的是，本实施例中所述的“第一”、“第二”等序号用语仅用于区分同类部件，不能理解成对保护范围的特定限定；另外，本实施例中所述“底部”、“顶部”、“四周边缘”、“中央”等方位性用语是基于附图来说明的；不仅如此，本实施例是基于结构的改进，并未对第一驱动组件10、第二驱动组件13的控制方法、表观相机81采集处理方法进行改进，在此就不予赘述。

具体来说，该预紧式爬索机器人，包括沿斜拉索桥梁的索道方向布设的第一框架支撑杆1和第二框架支撑杆2，跨接并固定连接在第一框架支撑杆1与第二框架支撑杆2之间的数根跨接板，相背布设并固定在跨接板底部、且共同组成八字形状的第一驱动组件10和第二驱动组件13，顶部与跨接板连接、用于调整第一驱动组件10和第二驱动组件13共同组成的八字形状的张开度的预紧机构14，顶部一一对应与第一框架支撑杆1和第二框架支撑杆2固定连接、并置于斜拉索桥梁的索道的两侧、且均垂直于跨接板的两块调节支架11，开设在任一调节支架11上的数个辅助轮挂钩111，挂接在两块调节支架11的同一高度的辅助轮挂钩111上、且挤压在斜拉索桥梁的索道外表面的辅助轮12，固定在第五跨接板7上、用于表观相机81固定安装的表观相机安装座8，以及固定在表观相机安装座8上、用于拍摄斜拉索桥梁的索道的表面图像的表观相机81。其中，两块所述调节支架11的结构相同，任一所述调节支架11呈直角三角形；所述两块调节支架11的直角三角形的一直角一一对应固定在第一框架支撑杆1和第二框架支撑杆2上，且辅助轮挂钩111开设在另一直角边上。另外，所述辅助轮12内贯穿设置有一挂接在辅助轮挂钩111上的辅助轮轴121。

在本实施例中，跨接板包括均匀间隔布设的第一跨接板3、第二跨接板4、第三跨接板5、第四跨接板6和第五跨接板7；其中，第二驱动组件13固定在第二跨接板4的底部，且第一驱动组件10固定在第四跨接板6的底部；所述预紧机构14的顶部与第三跨接板5连接。

下面具体说明驱动组件的组成部件，其中，第一驱动组件10与第二驱动组件13的结构相同；以第二驱动组件13为例，该第二驱动组件13包括固定在第二跨接板4的底部、且呈门字形状的驱动铰接座131，与驱动铰接座131一体成型的驱动电机安装座132，设置在驱动铰接座131下部的门字形状之间的第一同步带轮134，中部轴接并置于第一同步带轮134与驱动铰接座131之间、一端与预紧机构14铰接、且结构相同的两块动力轮连接板135，夹持连接在两块动力轮连接板135的另一端之间、且与第一同步带轮134匹配的第二同步带轮136，连接在第一同步带轮134与第二同步带轮136之间的皮带，贯穿并固定驱动电机安装座132上的驱动电机138，与第一同步带轮134同轴连接、用于将驱动电机138的轴承转动转换成第一同步带轮134旋转的伞齿轮换向器133，与第二同步带轮136同轴连接、分别置于动力轮连接板135两侧、且挤压在斜拉索桥梁的索道外表面的两个动力轮137，以及设置在两块所述动力轮连接板135下部之间、用于调整两块动力轮连接板135夹紧度的张紧轮139；本实施例中，所述动力轮137呈锥形柱结构，且动力轮137外表面设置防滑的橡胶套。

在本实施例中，该预紧机构14包括中部转动限定在第三跨接板5内、下部设置有螺纹的预紧旋钮141，中央与预紧旋钮141螺纹匹配的预紧连板142，顶部固定在第三跨接板5上、且下部贯穿预紧连板142设置、且至少配置两根的预紧导向杆143，一端一一对应与第一驱动组件10和第二驱动组件13连接、且另一端与预紧导向杆143的端部一一对应连接的两根预紧连接螺杆145，以及套设在任一所述预紧连接螺杆145上的预紧减震弹簧144。

下面简要说明本装置的安装使用过程：

根据斜拉索桥梁的索道的直径选择合适的辅助轮挂钩111，将动力轮137贴合在绳索上、且调节支架11置于绳索的两侧，将辅助轮12挂接在相同高度的辅助轮挂钩111上；

然后，旋转预紧旋钮141，使预紧连板142向上移动，预紧连接螺杆145带动动力轮连接板135以第一同步带轮的轴心旋转，动力轮137向下移动；在驱动铰接座131的支撑作用下，驱动调节支架11向上移动，以实现辅助轮12与动力轮137夹紧在绳索上；如此一来，便实现了机器人的安装；

需求强调的是，本机器人是需要动力源和控制器的，但是，动力源和控制器均通过购买所得，并非是本技术的改进点，本实施例的改进点在于机器人的机械架构，因此，在此不予赘述动力源和控制器的具体内容。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预紧式爬索机器人，其特征在于，包括沿斜拉索桥梁的索道方向布设的第一框架支撑杆(1)和第二框架支撑杆(2)，跨接并固定连接在第一框架支撑杆(1)与第二框架支撑杆(2)之间的数根跨接板，相背布设并固定在跨接板底部、且共同组成八字形状的第一驱动组件(10)和第二驱动组件(13)，顶部与跨接板连接、用于调整第一驱动组件(10)和第二驱动组件(13)共同组成的八字形状的张开度的预紧机构(14)，顶部一一对应与第一框架支撑杆(1)和第二框架支撑杆(2)固定连接、并置于斜拉索桥梁的索道的两侧、且均垂直于跨接板的两块调节支架(11)，开设在任一调节支架(11)上的数个辅助轮挂钩(111)，挂接在两块调节支架(11)的同一高度的辅助轮挂钩(111)上、且挤压在斜拉索桥梁的索道外表面的辅助轮(12)，以及固定在跨接板上、用于拍摄斜拉索桥梁的索道的表面图像的表观相机(81)；两块所述调节支架(11)的结构相同。

2.根据权利要求1所述的一种预紧式爬索机器人，其特征在于，所述跨接板包括均匀间隔布设的第一跨接板(3)、第二跨接板(4)、第三跨接板(5)、第四跨接板(6)和第五跨接板(7)；

所述第二驱动组件(13)固定在第二跨接板(4)的底部，且第一驱动组件(10)固定在第四跨接板(6)的底部；所述预紧机构(14)的顶部与第三跨接板(5)连接。

3.根据权利要求1所述的一种预紧式爬索机器人，其特征在于，任一所述调节支架(11)呈直角三角形；所述两块调节支架(11)的直角三角形的一直角一一对应固定在第一框架支撑杆(1)和第二框架支撑杆(2)上，且辅助轮挂钩(111)开设在另一直角边上。

4.根据权利要求2所述的一种预紧式爬索机器人，其特征在于，还包括固定在第五跨接板(7)上、用于表观相机(81)固定安装的表观相机安装座(8)。

5.根据权利要求2所述的一种预紧式爬索机器人，其特征在于，所述第一驱动组件(10)与第二驱动组件(13)的结构相同，且第二驱动组件(13)包括固定在第二跨接板(4)的底部、且呈门字形状的驱动铰接座(131)，与驱动铰接座(131)一体成型的驱动电机安装座(132)，设置在驱动铰接座(131)下部的门字形状之间的第一同步带轮(134)，中部轴接并置于第一同步带轮(134)与驱动铰接座(131)之间、一端与预紧机构(14)铰接、且结构相同的两块动力轮连接板(135)，夹持连接在两块动力轮连接板(135)的另一端之间、且与第一同步带轮(134)匹配的第二同步带轮(136)，连接在第一同步带轮(134)与第二同步带轮(136)之间的皮带，贯穿并固定驱动电机安装座(132)上的驱动电机(138)，与第一同步带轮(134)同轴连接、用于将驱动电机(138)的轴承转动转换成第一同步带轮(134)旋转的伞齿轮换向器(133)，与第二同步带轮(136)同轴连接、分别置于动力轮连接板(135)两侧、且挤压在斜拉索桥梁的索道外表面的两个动力轮(137)。

6.根据权利要求5所述的一种预紧式爬索机器人，其特征在于，所述动力轮(137)呈锥形柱结构，且动力轮(137)外表面设置防滑的橡胶套。

7.根据权利要求5所述的一种预紧式爬索机器人，其特征在于，两块所述动力轮连接板(135)下部之间设置有调整两块动力轮连接板(135)夹紧度的张紧轮(139)。

8.根据权利要求1所述的一种预紧式爬索机器人，其特征在于，所述预紧机构(14)包括中部转动限定在第三跨接板(5)内、下部设置有螺纹的预紧旋钮(141)，中央与预紧旋钮(141)螺纹匹配的预紧连板(142)，顶部固定在第三跨接板(5)上、且下部贯穿预紧连板(142)设置、且至少配置两根的预紧导向杆(143)，以及一端一一对应与第一驱动组件(10)和第二驱动组件(13)连接、且另一端与预紧导向杆(143)的端部一一对应连接的两根预紧连接螺杆(145)。

9.根据权利要求8所述的一种预紧式爬索机器人，其特征在于，任一所述预紧连接螺杆(145)上套设有一预紧减震弹簧(144)。

10.根据权利要求1所述的一种预紧式爬索机器人，其特征在于，所述辅助轮(12)内贯穿设置有一挂接在辅助轮挂钩(111)上的辅助轮轴(121)。

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