CN114438911A - 一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人 - Google Patents

一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人 Download PDF

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Abstract

本发明公开了检测设备技术领域的一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人，包括壳体和蓄电池，所述壳体的底部设置有检测机构，所述壳体内转动连接有两根转动轴，每根所述转动轴上均固定连接有与其共轴的两个行走轮，所述壳体内设置有用于驱动行走轮在钢丝绳上行走的驱动机构，所述驱动机构包括安装于壳体内顶面的电机，所述壳体上设置有用于控制电机启闭的重力调节机构，所述壳体的侧壁上设置有用于调节行走轮速度的减速机构。本发明通过设置重力调节机构，可控制电机通断电，降低了电能的消耗，通过设置减速机构用于防止巡检机器人行走速度过快，出现巡检遗漏的问题，通过设置除湿机构可对钢丝绳表面进行擦拭，防止出现行走轮打滑的问题。

Description

一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人
技术领域
本发明涉及检测设备技术领域，具体为一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人。
背景技术
悬索桥是以通过索塔悬挂并锚固于两岸的钢丝绳作为上部结构主要承重构件的桥梁，钢丝绳几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线，相对于其它桥梁结构悬索桥可以使用比较少的物质来跨越比较长的距离。悬索桥可以造得比较高，容许船在下面通过，在造桥时没有必要在桥中心建立暂时的桥墩，因此悬索桥可以在比较深的或比较急的水流上建造。
为保障悬索桥的安全稳定，需定期对悬索桥上的钢丝绳进行检测，传统的检测方法为工作人员在高空通过绳子牵拉检测仪器沿着钢丝绳行走进行检测，人工巡检的方法检测效率低、成本高，并且存在较大的安全风险，部分采用巡检机器人在钢丝绳上行走进行巡检，然而现有的巡检机器人存在以下不足之处：由于索道较长，巡检机器人在行走时需消耗较多的电能，因此需配备较大的供电电池，增大了巡检机器人的重量、体积和行走负担，并且重量的增大影响其行走的稳定性和安全性能，提高成本；由于钢丝绳表面光滑，并且钢丝绳悬挂于高空中，其表面时常附着有雨露，巡检机器人在钢丝绳上行走时容易出现打滑现象，从而影响其巡检效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人，以解决上述背景技术中提出的供电电池的重量体积较大和易出现打滑现象的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人，包括壳体和蓄电池，所述壳体的底部设置有检测机构，所述壳体内转动连接有两根转动轴，每根所述转动轴上均固定连接有与其共轴的两个行走轮，所述壳体内设置有用于驱动行走轮在钢丝绳上行走的驱动机构，所述驱动机构包括安装于壳体内顶面的电机，所述壳体上设置有用于控制电机启闭的重力调节机构，所述壳体的侧壁上设置有用于调节行走轮速度的减速机构，所述壳体的前端固定连接有用于钢丝绳表面防滑的除湿机构；
所述除湿机构包括连接架、锥形筒、两个滑块、导电弹簧、两个弧形板、两个海绵块和两个导电片，所述锥形筒通过连接架固定连接于壳体前端的侧壁上，所述锥形筒的内壁上滑动连接有两个滑块，所述锥形筒内设置有与其共轴的导电弹簧，所述导电弹簧的两端分别与锥形筒的内壁和两个滑块连接，两个所述滑块相互靠近的一侧分别固定连接有两块弧形板，两块所述弧形板首尾卡接形成筒状结构，并且套设于钢丝绳外，两块所述弧形板相对的侧壁上均固定连接有海绵块，两个所述海绵块内均嵌设有导电片，其中一个所述导电片与蓄电池连接，另一个所述导电片与导电弹簧连接。
优选的，所述锥形筒由两块半筒板组成，两块所述半筒板的一侧通过铰链铰接，另一侧通过螺栓固定连接。
优选的，所述驱动机构还包括转动连接于壳体内的蜗杆，所述电机的输出端通过联轴器与蜗杆连接，所述转动轴上固定连接有蜗轮，所述蜗杆与蜗轮啮合。
优选的，所述重力调节机构包括固定连接于壳体上的密封盒，所述密封盒内盛装有导电液，所述密封盒后侧的内壁上固定连接有第一接电块，所述第一接电块与蓄电池连接，所述密封盒的内底面固定连接有第二接电块，所述第二接电块与电机连接，在所述导电液的液面同时没过第一接电块和第二接电块时，使得所述电机通电。
优选的，所述减速机构包括环形板、转动盘、离心筒、滑动杆、阻尼板、摩擦片和拉伸弹簧，所述转动盘同轴固定连接于转动轴上，所述转动盘的周侧壁上固定连接有若干离心筒，所述离心筒内滑动连接有滑动杆，所述滑动杆通过拉伸弹簧与离心筒的内壁连接，所述滑动杆的一端延伸至离心筒外并固定连接有阻尼板，所述阻尼板采用贴合环形板内壁的弧形结构，所述环形板的内壁上均布有摩擦片。
优选的，所述检测机构包括固定连接与壳体底部的支撑板，所述支撑板的下端固定连接有底板，所述底板上安装有摄像组件。
优选的，所述蓄电池安装于底板上，所述蓄电池上罩设有防水罩。
优选的，所述壳体的底面固定安装有四块固定板，所述固定板上转动连接有稳定轮，所述稳定轮的周侧壁上套设有橡胶圈。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过设置重力调节机构和驱动机构，由于钢丝绳接近抛物线状，巡检机器人在钢丝绳上呈向前或向后倾斜行走，当沿抛物线状的钢丝绳巡检机器人向上行走时，导电液在重力作用下流动，并填充于第一接电块和第二接电块之间的间隙，使得电机通电工作，进而驱动行走轮转动行走，当沿抛物线状的钢丝绳向下行走时，导电液的液面与第一接电块之间存在间隙，使得电机断电，巡检机器人可依靠重力沿钢丝绳下滑，进而有效降低了电能的消耗，无需人工控制调节，相较于现有技术，可采用较小规格的蓄电池，即可满足巡检需要，大大降低了巡检机器人的行走负担，从而降低成本。
(2)本发明通过设置减速机构，在巡检机器人可依靠重力沿钢丝绳下滑时，若下滑速度过快，在离心力作用下使得阻尼板与摩擦片接触，在摩擦力作用下，减缓行走轮的转动速度，进而降低巡检机器人的移动速度，避免因行走速度过快，出现巡检遗漏的问题。
(3)本发明通过设置除湿机构，行走轮在钢丝绳上行走时，海绵块可对钢丝绳表面进行擦拭，并吸附其表面的积水，防止出现行走轮打滑的问题，保证巡检效率；
并且，当两个海绵块内积吸满水后，由于水和钢丝绳均具有良好的导电性能，使得两个导电片之间的电路导通，继而使得导电弹簧通电，导电弹簧通电时相当于一个通电螺线管，其每匝弹簧圈相当于环形电流，每匝弹簧中电流方向相同，根据同向电流之间相互吸引可知，每匝弹簧圈都与相邻弹簧圈相互吸引，则使得导电弹簧整体收缩，进而带动两个滑块向锥形筒开口较小的一端移动，使得两个弧形板对海绵进行挤压，可将海绵内的水分挤出，进而可保证海绵的吸水能力，水分挤出后，两个导电片断电，导电弹簧带动两个滑块复位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1为本发明悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人的侧面结构示意图；
图2为本发明悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人的正面结构示意图；
图3为本发明悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人的向下行走时的示意图；
图4为本发明悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人的向上行走时的示意图；
图5为本发明悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人向下行走时密封盒的内部结构示意图；
图6为本发明悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人向上行走时密封盒的内部结构示意图；
图7为图1中A处放大图；
图8为本发明悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人的锥形筒的内部结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、壳体；2、蓄电池；3、检测机构；31、支撑板；32、底板；33、摄像组件；4、转动轴；41、行走轮；5、驱动机构；51、电机；52、蜗杆；53、蜗轮；6、重力调节机构；61、密封盒；62、导电液；63、第一接电块；64、第二接电块；7、减速机构；71、环形板；72、转动盘；73、离心筒；74、滑动杆；75、阻尼板；76、摩擦片；77、拉伸弹簧；8、除湿机构81、连接架；82、锥形筒；821半筒板；822、螺栓；83、滑块；84、导电弹簧；85、弧形板；86、海绵块；87、导电片；9、固定板；91、稳定轮。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
请参阅图1-8，一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人，包括壳体1和蓄电池2，壳体1的底部设置有检测机构3，壳体1内转动连接有两根转动轴4，每根转动轴4上均固定连接有与其共轴的两个行走轮41，壳体1内设置有用于驱动行走轮41在钢丝绳上行走的驱动机构5，驱动机构5包括安装于壳体1内顶面的电机51，壳体1上设置有用于控制电机51启闭的重力调节机构6，壳体1的侧壁上设置有用于调节行走轮41速度的减速机构7，壳体1的前端固定连接有用于钢丝绳表面防滑的除湿机构8；
除湿机构8包括连接架81、锥形筒82、两个滑块83、导电弹簧84、两个弧形板85、两个海绵块86和两个导电片87，锥形筒82通过连接架81固定连接于壳体1前端的侧壁上，锥形筒82的内壁上滑动连接有两个滑块83，锥形筒82内设置有与其共轴的导电弹簧84，导电弹簧84的两端分别与锥形筒82的内壁和两个滑块83连接，两个滑块83相互靠近的一侧分别固定连接有两块弧形板85，两块弧形板85首尾卡接形成筒状结构，并且套设于钢丝绳外，两块弧形板85相对的侧壁上均固定连接有海绵块86，两个海绵块86内均嵌设有导电片87，其中一个导电片87与蓄电池2连接，另一个导电片87与导电弹簧84连接，导电弹簧84通电时相当于一个通电螺线管，其每匝弹簧圈相当于环形电流，每匝弹簧中电流方向相同，根据同向电流之间相互吸引可知，每匝弹簧圈都与相邻弹簧圈相互吸引，则使得导电弹簧84整体收缩；
工作时，海绵块86可对钢丝绳表面进行擦拭，并吸附其表面的积水，防止出现行走轮41打滑的问题，保证巡检效率，并且可通过导电弹簧84通电收缩，使得两个弧形板85对海绵块86进行挤压，可将海绵块86内的水分挤出，进而可保证海绵块86的吸水能力。
锥形筒82由两块半筒板821组成，两块半筒板821的一侧通过铰链铰接，另一侧通过螺栓822固定连接，可通过螺栓822对两块半筒板821进行拆卸或组装，便于进行维护检修工作。
驱动机构5还包括转动连接于壳体1内的蜗杆52，电机51的输出端通过联轴器与蜗杆52连接，转动轴4上固定连接有蜗轮53，蜗杆52与蜗轮53啮合。
重力调节机构6包括固定连接于壳体1上的密封盒61，密封盒61内盛装有导电液62，在本实施例中，导电液62采用水银液体，具有良好的导电性能，密封盒61后侧的内壁上固定连接有第一接电块63，第一接电块63与蓄电池2连接，密封盒61的内底面固定连接有第二接电块64，第二接电块64与电机51连接，在导电液62的液面同时没过第一接电块63和第二接电块64时，使得电机51通电工作，当沿抛物线状的钢丝绳向下行走时，电机51断电，巡检机器人可依靠重力沿钢丝绳下滑，进而有效降低了电能的消耗，无需人工控制调节，相较于现有技术，可采用较小规格的蓄电池2，即可满足巡检需要，大大降低了巡检机器人的行走负担，从而降低成本。
减速机构7包括环形板71、转动盘72、离心筒73、滑动杆74、阻尼板75、摩擦片76和拉伸弹簧77，转动盘72同轴固定连接于转动轴4上，转动盘72的周侧壁上固定连接有若干离心筒73，离心筒73内滑动连接有滑动杆74，滑动杆74通过拉伸弹簧77与离心筒73的内壁连接，滑动杆74的一端延伸至离心筒73外并固定连接有阻尼板75，阻尼板75采用贴合环形板71内壁的弧形结构，环形板71的内壁上均布有摩擦片76，当阻尼板75与摩擦片76接触摩擦时，在摩擦力作用下，可减缓行走轮41的转动速度，进而降低巡检机器人的移动速度，避免因行走速度过快，出现巡检遗漏的问题。
检测机构3包括固定连接与壳体1底部的支撑板31，支撑板31的下端固定连接有底板32，底板32上安装有摄像组件33。
蓄电池2安装于底板32上，蓄电池2上罩设有防水罩，防水罩可防止钢丝绳上的水珠滴落至蓄电池2上。
壳体1的底面固定安装有四块固定板9，固定板9上转动连接有稳定轮91，稳定轮91的周侧壁上套设有橡胶圈，四个行走轮41和四个稳定轮91相对设置，行走轮41和稳定轮91分别位于钢丝绳的上下侧，工作时，行走轮41和稳定轮91可对钢丝绳进行卡紧，保证巡检机器人的稳定行走。
本发明使用时，由于钢丝绳接近抛物线状，巡检机器人在钢丝绳上呈向前或向后倾斜行走(前后方向如图1中箭头所示)，当沿抛物线状的钢丝绳巡检机器人向上行走时(如图4所示)，导电液62在重力作用下流动，并填充于第一接电块63和第二接电块64之间的间隙，使得电机51通电工作，电机51带动蜗杆52转动，进而驱动与蜗杆52啮合的蜗轮53转动，进而通过转动轴4带动行走轮41转动行走；
当沿抛物线状的钢丝绳向下行走时(如图3所示)，导电液62的液面与第一接电块63之间存在间隙，使得电机51断电，巡检机器人可依靠重力沿钢丝绳下滑，进而有效降低了电能的消耗，无需人工控制调节，相较于现有技术，可采用较小规格的蓄电池2，即可满足巡检需要，大大降低了巡检机器人的行走负担，从而降低成本。
在巡检机器人可依靠重力沿钢丝绳下滑时，若下滑速度过快，在离心力作用下，使得滑动杆74向离心筒73外滑动，拉伸弹簧77被拉伸，进而带动阻尼板75与摩擦片76接触摩擦，在摩擦力作用下，减缓行走轮41的转动速度，进而降低巡检机器人的移动速度，避免因行走速度过快，出现巡检遗漏的问题。
行走轮41在钢丝绳上行走时，海绵块86可对钢丝绳表面进行擦拭，并吸附其表面的积水，防止出现行走轮41打滑的问题，保证巡检效率；当两个海绵块86内积吸满水后，由于水和钢丝绳均具有良好的导电性能，使得两个导电片87之间的电路导通，继而使得导电弹簧84通电，导电弹簧84通电时相当于一个通电螺线管，其每匝弹簧圈相当于环形电流，每匝弹簧中电流方向相同，根据同向电流之间相互吸引可知，每匝弹簧圈都与相邻弹簧圈相互吸引，则使得导电弹簧84整体收缩，进而带动两个滑块83向锥形筒82开口较小的一端移动，使得两个弧形板85对海绵块86进行挤压，可将海绵块86内的水分挤出，进而可保证海绵块86的吸水能力，水分挤出后，两个导电片87断电，导电弹簧84带动两个滑块83复位。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人，包括壳体(1)和蓄电池(2)，其特征在于，所述壳体(1)的底部设置有检测机构(3)，所述壳体(1)内转动连接有两根转动轴(4)，每根所述转动轴(4)上均固定连接有与其共轴的两个行走轮(41)，所述壳体(1)内设置有用于驱动行走轮(41)在钢丝绳上行走的驱动机构(5)，所述驱动机构(5)包括安装于壳体(1)内顶面的电机(51)，所述壳体(1)上设置有用于控制电机(51)启闭的重力调节机构(6)，所述壳体(1)的侧壁上设置有用于调节行走轮(41)速度的减速机构(7)，所述壳体(1)的前端固定连接有用于钢丝绳表面防滑的除湿机构(8)；
所述除湿机构(8)包括连接架(81)、锥形筒(82)、两个滑块(83)、导电弹簧(84)、两个弧形板(85)、两个海绵块(86)和两个导电片(87)，所述锥形筒(82)通过连接架(81)固定连接于壳体(1)前端的侧壁上，所述锥形筒(82)的内壁上滑动连接有两个滑块(83)，所述锥形筒(82)内设置有与其共轴的导电弹簧(84)，所述导电弹簧(84)的两端分别与锥形筒(82)的内壁和两个滑块(83)连接，两个所述滑块(83)相互靠近的一侧分别固定连接有两块弧形板(85)，两块所述弧形板(85)首尾卡接形成筒状结构，并且套设于钢丝绳外，两块所述弧形板(85)相对的侧壁上均固定连接有海绵块(86)，两个所述海绵块(86)内均嵌设有导电片(87)，其中一个所述导电片(87)与蓄电池(2)连接，另一个所述导电片(87)与导电弹簧(84)连接。
2.根据权利要求1所述的一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人，其特征在于：所述锥形筒(82)由两块半筒板(821)组成，两块所述半筒板(821)的一侧通过铰链铰接，另一侧通过螺栓(822)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人，其特征在于：所述驱动机构(5)还包括转动连接于壳体(1)内的蜗杆(52)，所述电机(51)的输出端通过联轴器与蜗杆(52)连接，所述转动轴(4)上固定连接有蜗轮(53)，所述蜗杆(52)与蜗轮(53)啮合。
4.根据权利要求1所述的一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人，其特征在于：所述重力调节机构(6)包括固定连接于壳体(1)上的密封盒(61)，所述密封盒(61)内盛装有导电液(62)，所述密封盒(61)后侧的内壁上固定连接有第一接电块(63)，所述第一接电块(63)与蓄电池(2)连接，所述密封盒(61)的内底面固定连接有第二接电块(64)，所述第二接电块(64)与电机(51)连接，在所述导电液(62)的液面同时没过第一接电块(63)和第二接电块(64)时，使得所述电机(51)通电。
5.根据权利要求1所述的一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人，其特征在于：所述减速机构(7)包括环形板(71)、转动盘(72)、离心筒(73)、滑动杆(74)、阻尼板(75)、摩擦片(76)和拉伸弹簧(77)，所述转动盘(72)同轴固定连接于转动轴(4)上，所述转动盘(72)的周侧壁上固定连接有若干离心筒(73)，所述离心筒(73)内滑动连接有滑动杆(74)，所述滑动杆(74)通过拉伸弹簧(77)与离心筒(73)的内壁连接，所述滑动杆(74)的一端延伸至离心筒(73)外并固定连接有阻尼板(75)，所述阻尼板(75)采用贴合环形板(71)内壁的弧形结构，所述环形板(71)的内壁上均布有摩擦片(76)。
6.根据权利要求1所述的一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人，其特征在于：所述检测机构(3)包括固定连接与壳体(1)底部的支撑板(31)，所述支撑板(31)的下端固定连接有底板(32)，所述底板(32)上安装有摄像组件(33)。
7.根据权利要求6所述的一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人，其特征在于：所述蓄电池(2)安装于底板(32)上，所述蓄电池(2)上罩设有防水罩。
8.根据权利要求1所述的一种悬索桥钢丝绳稳定行走巡检机器人，其特征在于：所述壳体(1)的底面固定安装有四块固定板(9)，所述固定板(9)上转动连接有稳定轮(91)，所述稳定轮(91)的周侧壁上套设有橡胶圈。
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