CN114657899A - 一种缆索除冰机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种缆索除冰机器人，包括运动模块总成、设置在所述运动模块总成上的除冰模块总成，以及用于控制除冰机器人正常工作的控制模块；所述运动模块总成包括前置抱缆组件、后置抱缆组件以及将所述前置抱缆组件和所述后置抱缆组件相连的伸缩组件；通过交替控制上述两个抱缆组件抱紧和松开缆索，并同步控制所述伸缩组件进行伸缩来实现在斜拉桥缆索上的爬升运动；所述除冰模块总成包括设置在所述前结构框架前端用于承担主要除冰任务的主除冰装置和设置在所述后结构框架上用于清理残余冰屑的副除冰装置。本发明采用超声振动、热力融冰以及机械扫冰相结合的方式进行除冰，除冰效果好，采用蠕动爬行的运动方式，越障能力强，而且不容易打滑。

Description

一种缆索除冰机器人

技术领域

本发明属于除冰技术领域，具体涉及一种缆索除冰机器人。

背景技术

斜拉桥因其跨度大、造型美观、建造方便等诸多优点在中国乃至世界桥梁建造领域得到广泛应用。缆索作为斜拉桥的主要受力构件之一，在气候原因引起的雨雪、结冰天气下，极易在缆索上凝结成冰块，低温和覆冰的压力除了会损坏缆索表面的PE保护套，还会对缆索结构造成影响。同时表面覆盖的冰层改变了斜拉桥缆索表面气流动的流动状态，气流会产生涡旋和分离，甚至引起涡激共振现象从而引发车辆舒适和结构疲劳问题。在高空缆索表面产生的冰凌、冰锥可能会坠落，对桥面上正常行驶的车辆造成重大安全隐患，严重时可能引发交通事故，造成重大的人身财产损失。

因此当缆索结冰后需要及时除冰，目前国内外对此问题的解决方案任处于研究阶段，现 行的除冰方案主要有专人通过爬索设备进行人工除冰作业，或用铁链进行表面附着物除冰。 人工除冰方式效率过低，而铁链则会破坏大桥缆索保护套，同时也有断裂坠落的风险。使用 除冰机器人进行除冰维护工作，不仅提高了效率，降低了人工成本还保障了工人的人身安全。

目前，市场上出的多数除冰机器人的驱动模块多采用轮式或者履带式结构，其与缆索的 接触面积较小，尤其是针对坡度较大的斜拉桥缆索，其在爬升过程中提供的摩擦力往往不足 以抵抗自身重力，很容易在光滑缆索上容易出现行走不稳定和打滑现象，且由于本身结构特 点往往导致体积较大、越障能力较差。同时，现有的除冰机器人多以输电线缆为主，与斜拉 桥缆索有较大的区别，专门针对斜拉桥缆索的除冰机器人仍处于研究阶段。要实现斜拉桥缆 索的高效、彻底、无损伤除冰以下几个问题需要重点关注：一、冰刀破除较硬覆冰时的除冰 效率低，二、受缆索直径大小的影响，难以清理的死角，除冰不彻底，三、为了避免对缆索 保护套造成损伤，通常只能除去距输缆索一定厚度以上的积冰，而与缆索紧密粘结的冰层， 往往难以彻底清除。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种缆索除冰机器人，通过采用采用蠕动爬行的运动方式以 及多种除冰方法相结合的除冰方式，来解决现有除冰机器人在斜拉桥的缆索上爬升时容易打 滑和除冰效率低的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供了一种缆索除冰机器人，其特征在于：包括运动模块总成、设置在所述运动 模块总成上的除冰模块总成，以及用于控制除冰机器人正常工作的控制模块；

所述除冰模块总成用于承担主要除冰任务的主除冰装置；所述主除冰装置包括设置在所 述运动模块前端的旋转平台、径向移动装置以及通过所述径向移动装置设置在所述旋转平台 上的至少两组独立的超声波振动除冰钻头，使得所述超声波振动除冰钻头不仅能随着所述旋 转平台一起转动一路对缆索进行除冰，而且还能针对不同直径的缆索径向滑动进行调节。

进一步地，所述运动模块总成包括前置抱缆组件、后置抱缆组件以及将所述前置抱缆组 件和所述后置抱缆组件相连的伸缩组件；所述前置抱缆组件包括前结构框架、对称设置在所 述前结构框架壁板上的第一抱缆机构和第二抱缆机构，所述后置抱缆组件包括后结构框架、 对称设置在所述后结构框架壁板上的第三抱缆机构和第四抱缆机构；通过交替控制上述两个 抱缆组件抱紧和松开缆索，并同步控制所述伸缩组件进行伸缩从而实现在缆索上的爬升运动。

进一步地，所述前结构框架包括第一框架件、第二框架件、第一铰链以及第一连接板， 所述第二框架件的一端与所述第一框架件的一端通过所述第一铰链铰接，所述第二框架件的 另一端与所述第一框架件的另一端通过所述第一连接板螺纹连接；所述后结构框架包括第三 框架件、第四框架件、第二铰链以及第二连接板，所述第四框架件的一端与所述第三框架件 的一端通过所述第二铰链铰接，所述第四框架件的另一端与所述第三框架件的另一端通过所 述第二连接板螺纹连接。

进一步地，所述第一抱缆机构、第二抱缆机构、第三抱缆机构以及第四抱缆机构的结构 相同，所述第一抱缆机构包括垂直于缆索轴线设置在所述第一框架件的侧部壁板上的丝杆滑 块机构和设置在所述丝杆滑块机构工作端上用于抱紧缆索的压紧板，通过电机带动丝杆转动 实现对缆索的夹紧。

进一步地，所述超声波振动除冰钻头包括钻头底座、设置在所述钻头底座上的超声振动 马达、固定安装在所述钻头底座前端的除冰刀以及包裹在所述钻头底座上的钻头外壳，所述 除冰刀通过传动轴与超声振动马达的输出轴相连，通过所述超声振动马达能够使除冰刀产生 高频震动，从而将缆索上的冰层震碎。

进一步地，所述旋转平台由轴向对称的两半拼接而成，包括固定板、环形外齿轮、环形 连接板以及电机；所述固定板设置在所述前结构框架外端面上，并且中部开有供缆索穿过的 通孔，所述环形外齿轮通过轴承转动安装在所述固定板上，所述电机固定在所述固定板上， 其输出轴通过传动齿轮与所述环形外齿轮相连，所述环形连接板通过螺栓固定在所述环形外 齿轮的端面上，通过所述电机能够驱动所述环形外齿轮转动从而带动所述环形连接板绕缆索 轴线旋转。

进一步地，所述径向移动装置包括周向均匀的设置在所述环形连接板外端面上的滑槽和 与之配合滑块，所述滑槽的数量与所述超声波振动除冰钻头的数量相对应，并与所述缆索的 轴线相垂直，对应的，所述滑块则径向设置在每一组钻头底座的底部，所述滑块嵌套在所述 滑槽中并能沿着所述滑槽径向滑动，从而使得所述超声波振动除冰钻头能够适应不同尺寸的 缆索；并且所述滑槽背面的环形连接板上设有螺孔，螺孔内设有顶紧螺栓，通过拧紧顶紧螺 栓，能将所述滑块在所述滑槽内的相对位置进行固定，从而将所述钻头底座固定在所述旋转 平台上。

进一步地，所述除冰模块总成还包括设置在所述后结构框架上用于清理残余冰屑的副除 冰装置，所述副除冰装置有至少两组，每组副除冰装置包括设置在所述后结构框架的侧部壁 板上的丝杆滑块机构和设置在所述丝杆滑块机构工作端上的扫冰机构，通过所述丝杆滑块机 构能够对所述扫冰机构的除冰位置进行调整。

进一步地，所述扫冰机构包括扫冰电机、设置在所述扫冰电机的输出轴上的传动齿轮箱、 以及通过传动杆与所述传动齿轮箱的输出端相连的毛刷辊，通过所述扫冰电机能够驱动所述 传动齿轮箱带动上述毛刷辊以一定速度旋转，进而清除缆索表面的残余薄冰。

进一步地，所述第一抱缆机构和第二抱缆机构均由多块金属板拼接而成。

进一步地，所述伸缩组件包括至少一组用于给除冰机器人的爬升提供动力的伸缩电缸， 所述平行与所述缆索轴线设置在前置抱缆组件和所述后置抱缆组件之间，其一端固定在所述 前结构框架的一侧壁板上，另一端则与所述后结构框架的一侧壁板相连。

进一步地，所述除冰刀的刀面为贴合缆索的外表面的圆弧形，其呈刀刃呈向外突出的锯 齿形。

进一步地，所述钻头外壳具有一定锥度，能将缆索上的冰层向外拱起推开。

进一步地，所述压紧板的压紧面为向内凹陷的圆弧形。

进一步地，所述压紧板的压紧面以及所述钻头底座与缆索相接触的外表面还设有柔性发 热垫层，所述柔性发热垫层为工业电加热毯。

进一步地，所述压紧板的压紧面上还设有压力传感器。

本发明提供的这种缆索除冰机器人的有益效果是：

在运动方式上：采用蠕动爬行的运动方式，不仅越障能力强，而且相比轮式和履带式， 能提供更大的锁紧力，即使在坡度较大的缆索上进行爬升也不容易打滑，适应能力强。

在除冰效率果上：采用超声振动、热力融冰以及机械扫冰相结合的方式进行除冰，除冰 效率高，除冰干净彻底，效果好。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种缆索除冰机器人的工作状态图；

图2为本发明实施例提供的一种缆索除冰机器人的整体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种缆索除冰机器人的前置抱缆组件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种缆索除冰机器人的后置抱缆组件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种缆索除冰机器人的超声波振动除冰钻头的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种缆索除冰机器人的超声波振动除冰钻头的分解示意图；

图7为本发明实施例提供的一种缆索除冰机器人的旋转平台的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种缆索除冰机器人的第一抱缆机构的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种缆索除冰机器人的副除冰装置的结构示意图。

图中：1-前置抱缆组件，11-前结构框架，111-第一框架件，112-第二框架件，113-第一 铰链，114-第一连接板，12-第一抱缆机构，121-抱缆电机，122-导向台，123-传动丝杆， 124-导向滑杆，125-压紧板，126-第一柔性发热垫层，13-第二抱缆机构，2-后置抱缆组件， 21-后结构框架，211-第三框架件，212-第四框架件，213-第二铰链，214-第二连接板，22-第 三抱缆机构，23-第四抱缆机构，3-伸缩组件，31-伸缩电缸，4-主除冰装置，41-旋转平台， 411-固定板，412-滚针轴承，4121-半轴承内圈，41211-安装孔，4122半轴承外圈，4123-轴 承滚针，413-环形外齿轮，414-传动齿轮，415-驱动电机，416环形连接板，4161-固定孔， 4162-T形滑槽，42-超声波振动除冰钻头，421-钻头底座，4211-T形滑块，422-超声振动马 达，423-传动轴，424-传动板，425-除冰刀，426-钻头外壳，427-第二柔性发热垫层，5-副除 冰装置，51-扫冰机构，511-扫冰电机，512-传动齿轮箱，513-传动杆，514-毛刷辊，52-调节 机构，521-调节旋钮，522-第一空心套杆，523-第二空心套杆，524-调节丝杆，525-调节螺 母，6-控制模块，61-集成控制箱，62-信号传输天线，7-缆索。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本 发明，但不能用来限制本发明的范围。

本发明提供了一种缆索除冰机器人，包括运动模块总成、设置在所述运动模块总成上的 除冰模块总成，以及用于控制除冰机器人正常工作的控制模块6。本发明提供的这种除冰机 器人主要采用超声振动与热力相结合的方式对缆索进行除冰，除冰效果好；采用蠕动爬行的 运动方式，越障能力强，而且不容易打滑。具体的：

如图1至图4所示，在本实施例中，所述运动模块总成包括前置抱缆组件1、后置抱缆 组件2以及将所述前置抱缆组件1和所述后置抱缆组件2相连的伸缩组件3。所述前置抱缆 组件1包括前结构框架11、对称设置在所述前结构框架11壁板上的第一抱缆机构12和第二 抱缆机构13，所述后置抱缆组件2包括后结构框架21、对称设置在所述后结构框架21壁板 上的第三抱缆机构22和第四抱缆机构23。具体的，如图3所示，所述前结构框架11包括第一框架件111、第二框架件112、第一铰链113以及第一连接板114，所述第一框架件111与 所述第二框架件112均由四块大小相同的金属板依次相连而成，所述第二框架件112的一端与所述第一框架件111的一端通过所述第一铰链113铰接，所述第一连接板114上设有螺纹孔，所述第二框架件112的另一端与所述第一框架件111的另一端设有与所述第一连接板114对应的螺纹孔，所述第二框架件112的另一端与所述第一框架件111的另一端通过所述第一连接板114相连并通过螺栓进行固定，从而将所述前结构框架11拼接成横截面为正八边形的筒状框架，通过这种横截面为正八边形的筒状框架结构能够提供足够多的平面以方便 其他各工作部件的安装。同样的，所述后结构框架21也为横截面为正八边形的筒状框架， 所述后结构框架21包括第三框架件211、第四框架件212、第二铰链213以及第二连接板214，所述第四框架件212的一端与所述第三框架件211的一端通过所述第二铰链213铰接，所述第四框架件212的另一端与所述第三框架件211的另一端通过所述第二连接板214可拆卸连接。当需要将除冰机器人安装到缆索7上进行除冰时，只需要卸下上述连接板，将上述框架件绕着铰链张开，就能将除冰机器人套在缆索7上，从而方便拆装，提高工作效率。

如图2、图3以及图9所示，在本实施例中，所述第一抱缆机构12设置在所述第一框架 件111的一块金属壁板上、所述第二抱缆机构13则设置在所述第一抱缆机构12正对面的第 二框架件112的一块金属壁板上；所述第三抱缆机构22设置在所述第三框架件211的一块 金属壁板上、所述第四抱缆机构23则设置在所述第三抱缆机构22正对面的第四框架件212 的一块金属壁板上。所述第一抱缆机构12、第二抱缆机构13、第三抱缆机构22以及第四抱 缆机构23除安装位置外，其形状结构均相同。以第一抱缆机构12为例，所述第一抱缆机构 12包括径向设置在所述第一框架件111的侧部壁板上的第一丝杆滑块机构和设置在所述第一 丝杆滑块机构工作端上的压紧板125；所述丝杆滑块机构包括抱缆电机121、传动丝杆123、 导向台122、导向滑杆124，所述导向台122通过螺栓固定安装在所述第一框架件111的外 侧壁板上，所述抱缆电机121固定安装在所述导向台122上，所述传动丝杆123与所述抱缆 电机121的输出孔相连，并穿过所述导向台122和所述第一框架件111的外侧壁板，与设置 在所述前结构框架11内的压紧板125的背面相连；所述压紧板125的压紧面为向内凹陷的 圆弧形，从而保证所述压紧板125能将缆索7夹持的更加牢固，所述导向台122上还对称设 有两条设有平行于所述传动丝杆123轴线的滑槽，对应的所述导向滑杆124也有两根，分别 穿过所述滑槽与前结构框架11内的压紧板125固定相连。通过所述抱缆电机121能够驱动 所述传动丝杆123向垂直于所述缆索7轴线的方向运动，从而实现所述压紧板125对所述缆 索7的夹紧和松开。

进一步地，所述压紧板125的压紧面还设有第一柔性发热垫层126，所述第一柔性发热 垫层126为工业电加热毯，通过所述工业电加热毯的加热作用可将钻头除冰遗留下的与缆索 7表面紧密贴合的薄冰融化，保证所述压紧板125能将缆索7夹持的更加牢固，并且所述第 一柔性发热垫层126与压紧板125之间还设有压力传感器，通过所述压力传感器能够将实时 检测所述压紧板125上的压力数据，以便控制所述压紧板125能够对缆索7施加合适的压紧 力。

如图2至图4所示，所述伸缩组件3为用于给除冰机器人的爬升提供动力的伸缩电缸31， 所述伸缩电缸31有四组，平行于所述缆索7轴线周向均匀的设置在前置抱缆组件1和所述 后置抱缆组件2之间。具体的，所述伸缩电缸31的一端固定在所述前结构框架11的一侧壁 板上，另一端则与所述后结构框架21的一侧壁板相连，从而使得所述前置抱缆组件1和所 述后置抱缆组件2通过所述伸缩组件连接成一个整体，通过交替控制上述两个抱缆机构抱紧 和松开缆索7，并同步控制所述伸缩组件3进行伸缩来实现在斜拉桥缆索7上的爬升运动。 相比于轮式或履带式的除冰机器人，本发明提供的这种用于斜拉桥缆索7的除冰机器人能提 供更大的锁紧力，即使在倾斜角度很大的缆索7上运动也不容易打滑。

如图2所示，在本实施例中，所述除冰模块总成包括主除冰装置4和副除冰装置5。其 中，所述主除冰装置4设置在所述前结构框架11前端，用于承担主要除冰任务，所述主除冰装置4包括旋转平台41、径向移动装置和通过所述径向移动装置设置在所述旋转平台41上的三组独立的超声波振动除冰钻头42，所述超声波振动除冰钻头42不仅能随着所述旋转平台41一起转动对缆索7进行除冰，而且还能径向滑动进行调节，以适应不同直径的缆索7。具体的，如图5至图7所示：三组超声波振动除冰钻头42周向均匀的设置在所述缆索7四 周，每组超声波振动除冰钻头42包括钻头底座421、超声振动马达422、传动轴423、传动 板424、除冰刀425以及钻头外壳426，其中所述除冰刀425的刀面为贴合缆索7的外表面 的圆弧形，其呈刀刃呈锯齿形以提高除冰效果，所述除冰刀425通过圆弧形的传动板424固 定安装在钻头底座421前端并且刀刃向外凸出，所述超声振动马达422设置在所述钻头底座 421上，并通过传动轴423与所述传动板424相连，通过所述传动轴423能将超声波震动集 中传递到传动板424上，并带动固定于传动板424上的除冰刀425产生高频震动，从而将缆 索7上的冰层震碎；所述钻头外壳426包裹在所述钻头底座421上，用于给设置在所述钻头 底座421上的除冰刀425和超声振动马达422提供保护，并且所述钻头外壳426具有一定锥 度，当所述除冰刀425沿着缆索7向前推进除冰时，所述钻头外壳426便能利用自身的锥度 将冰层从缆索7上拱起，并向外侧推开，从而防止冰层在超声波振动除冰钻头42前过分堆 积阻碍除冰机器人的向前推进。

如图6和图7所示，所述旋转平台41包括固定板411、滚针轴承412、环形外齿轮413、传动齿轮414、驱动电机415以及环形连接板416；所述固定板411为与所述前结构框架11 端面形状相对应的正八边形金属板，所述固定板411设置在所述前结构框架11的外端面上，并且中部开有供缆索7穿过的通孔，所述环形外齿轮413通过所述滚针轴承412同轴转动安装在所述固定板411上，所述滚针轴承包括两个轴向对称的半轴承组件，所述半轴承组件包括两个半轴承内圈4121、两个半轴承外圈4122以及轴承滚针4123，所述半轴承内圈4121 的侧壁预设有用于安装螺栓的安装孔41211，所述半轴承内圈4121通过螺栓固定在所述固 定板411上，所述半轴承外圈4122一体化同轴设置在所述环形齿轮413内表面上，所述半 轴承内圈4121和半轴承外圈4122的断面处均设有方便安装对接的凸起部和对接槽，两个半 轴承内圈4121通过端面的凸起部和对接槽相连形成轴承内圈，以便于上线和下线；两个半 轴承外圈4122通过端面的凸起部和对接槽相连形成轴承外圈，以便于上线和下线；从而使 得两个半轴承组件能够通过所述凸起部和对接槽拼接成一个完整的滚针轴承，所述轴承滚针4123则通过保持架设置在所述轴承内圈和轴承外圈之间。所述驱动电机415固定在所述固定 板411上，所述传动齿轮414设置在所述驱动电机415的输出轴上并与所述环形外齿轮413 相互啮合，所述环形连接板416和所述环形外齿轮413的端面开有用于设置固定螺栓的固定 孔4161，所述环形连接板416通过固定螺栓固定在所述环形外齿轮413的外端面上。

所述径向移动装置包括T形滑槽4162和与之配合T形滑块4211，所述T形滑槽4162有三条，周向均匀的设置在所述环形连接板416的外端面上，并与所述缆索7的轴线相垂直，对应的，所述T形滑块4211则径向设置在每一组钻头底座421的底部，所述T形滑块4211 嵌套在所述T形滑槽4162中并能沿着所述T形滑槽4162向靠近缆索7方向径向滑动，从而 使得所述超声波振动除冰钻头42能够适应不同尺寸的缆索7，所述T形滑槽4162背面的环 形连接板416上设有螺孔，螺孔内设有顶紧螺栓，通过拧紧顶紧螺栓，能固定所述T形滑块4211在所述T形滑槽4162内的相对位置，从而将所述钻头底座421固定在所述旋转平台41 上。通过驱动电机415驱动传动齿轮414带动所述环形外齿轮413绕着缆索7转动，从而使 得旋转平台41带动超声波振动除冰钻头42对缆索7进行360°无死角除冰作业。

值得一提的是，所述固定板411、环形外齿轮413以及环形连接板416均也是由沿缆索 7轴相对称的两半拼接而成，保证得上述部件能随着上述第一框架件111同步开合，从而实 现除冰机器人在缆索7上的快速拆装。

进一步地，所述主除冰装置4还包括设置在钻头底座421与缆索7相接触的外表面上的 第二柔性发热垫层427，所述第二柔性发热垫层427为也工业电加热毯，通过所述工业电加 热毯的加热作用可将钻头除冰遗留下的与缆索7表面紧密贴合的薄冰融化，同时也能防止超 声波振动除冰钻头42在工作时对缆索7的外层保护套造成损坏。

如图2和图9所示，所述副除冰装置5设置在所述后结构框架21上，用于进一步保证除冰效果，所述副除冰装置5有四组，每组副除冰装置5包括一个扫冰机构51和一个调节 机构52，所述扫冰机构51通过所述调节机构52周向均匀的设置在所述后结构框架21的侧 部壁板上，从而全方位清除缆索7上残余的冰屑。具体的，所述扫冰机构51包括扫冰电机 511、设置在所述扫冰电机511的输出轴上的传动齿轮箱512、以及通过两个传动杆513与所 述传动齿轮箱512的两个输出端相连的一对毛刷辊514，通过所述扫冰电机511能够驱动所 述传动齿轮箱512带动上述两个毛刷辊514以一定速度旋转，进而对缆索7表面的薄冰进行 清除；所述调节机构52为第二丝杆滑块机构，包括调节旋纽521、第一空心套杆522、第二 空心套杆523以及调节丝杆524；所述第一空心套杆522与所述第二空心套杆523均采用的 是方形的铝管，其中所述第一空心套杆522的一端固定在后结构框架21(比如图9中的第三 框架件211)上，所述第二空心套杆523的一端与传动齿轮箱512固定，所述第二空心套杆 523另一端固定安装有一个调节螺母525，所述第二空心套杆523安装有调节螺母525的一 端嵌套在所述与第一空心套杆522内，并能沿着所述第一空心套杆522伸缩滑动；所述后结 构框架21壁板上预留用于安装调节丝杆524的通孔，并且所述通孔中还设置有轴承，所述 调节丝杆524一端与固定在所述第二空心套杆523上的调节螺母525螺纹连接，另一端同轴 设置在所述第一空心套杆522内，并穿过所述轴承与设置在所述后结构框架21外侧壁板上 的调节旋钮521固定连接，通过转动调节旋纽521能够带动所述调节丝杆524旋转从而使得 所述第二空心套杆523能够在所述第一空心套杆522中伸缩滑动，进而将所述毛刷辊514的 除冰位置进行调节。

显而易见的是，上述抱缆机构和调节机构52也可以采用液压杆和电动伸缩杆来对缆索 7进行夹紧和扫冰机构51的位置进行调节，并不限于上述丝杆滑块的调节方式。

如图1和图3所示，所述控制模块6包括设置在前结构框架11内侧壁板上的集成控制 箱61和设置在所述前结构框架11外侧壁板上的信号传输天线62，所述集成控制箱61内预 设有用于控制除冰机器人行走爬升的控制程序(采用现有技术中的常用控制程序，详见下面 工作流程)，在所述程序的控制下，能够自动对抱缆电机运转方向和转动速度、伸缩电缸31 的伸缩距离进行协调，从而实现除冰机器人沿着缆索7自主除冰，当然，也可以通过所述信 号传输天线62远程人工遥控除冰。

本发明提供的这种用于斜拉桥缆索7的除冰机器人的具体工作流程如下：

首先需要将缆索7起始端处的冰层清除，然后将除冰机器人套设在缆索7的起始端上， 当需要所述除冰机器人向前爬升时，所述第一抱缆机构12和所述第二抱缆机构13会按照程 序设定同步松开，然后四组伸缩电缸31会在步进电机的作用下向前伸展，当所述第一抱缆 机构12和所述第二抱缆机构13随着所述伸缩电缸31伸展到指定位置后，便会再次以合适 的夹紧力同步夹紧缆索7，通过压力传感器反馈的压力信号，确定所述第一抱缆机构12和 所述第二抱缆机构13抱紧缆索7后，设置在所述后结构框架21上的第三抱缆机构22和第 四抱缆机构23则会松开，并通过伸缩电缸31收缩拉动所述第三抱缆机构22和所述第四抱 缆机构23向前运动，然后再次控制所述第三抱缆机构22和所述第四抱缆机构23同步夹紧 所述缆索7，如此循环进行，从而带动除冰机器人向前爬行推进；与此同时，设置在所述前 结构框架11上的主除冰装置4和设置在所述后结构框架21上的副除冰装置5也在同步工作， 一路对缆索7上的冰层进行清除，从而实现除冰机器人的破冰爬升。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行 了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或 者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当 中。

Claims (10)

1.一种缆索除冰机器人，其特征在于：包括用于驱动除冰机器人在缆索上行走爬升的运动模块总成、设置在所述运动模块总成上的除冰模块总成，以及用于控制除冰机器人正常工作的控制模块；

所述除冰模块总成用于承担主要除冰任务的主除冰装置；所述主除冰装置包括设置在所述运动模块前端的旋转平台、径向移动装置以及通过所述径向移动装置设置在所述旋转平台上的至少两组独立的超声波振动除冰钻头，使得所述超声波振动除冰钻头不仅能随着所述旋转平台一起转动一路对缆索进行除冰，而且还能针对不同直径的缆索径向滑动进行调节。

2.如权利要求1所述的一种缆索除冰机器人，其特征在于：所述运动模块总成包括前置抱缆组件、后置抱缆组件以及将所述前置抱缆组件和所述后置抱缆组件相连的伸缩组件；通过交替控制上述两个抱缆组件抱紧和松开缆索，并同步控制所述伸缩组件进行伸缩来实现在缆索上的爬升运动。

3.如权利要求2所述的一种缆索除冰机器人，其特征在于：所述前置抱缆组件包括前结构框架、对称设置在所述前结构框架壁板上的第一抱缆机构和第二抱缆机构，所述后置抱缆组件包括后结构框架、对称设置在所述后结构框架壁板上的第三抱缆机构和第四抱缆机构。

4.如权利要求3所述的一种缆索除冰机器人，其特征在于：所述前结构框架和所述后结构框架均为空心套筒形；

其中所述前结构框架包括第一框架件、第二框架件以及第一铰链，所述第二框架件的一端与所述第一框架件的一端通过所述第一铰链铰接，所述第二框架件的另一端与所述第一框架件的另一端可拆卸连接；

所述后结构框架包括第三框架件、第四框架件以及第二铰链，所述第四框架件的一端与所述第三框架件的一端通过所述第二铰链铰接，所述第四框架件的另一端与所述第三框架件的另一端可拆卸连接。

5.如权利要求4所述的一种缆索除冰机器人，其特征在于：所述第一抱缆机构包括垂直于缆索轴线设置在所述第一框架件的侧部壁板上的丝杆滑块机构和设置在所述丝杆滑块机构工作端上用于抱紧缆索的压紧板，通过电机驱动丝杆转动来实现压紧板对缆索的夹紧；

所述第二抱缆机构、第三抱缆机构以及第四抱缆机构与所述第一抱缆机构的结构相同。

6.如权利要求3所述的一种缆索除冰机器人，其特征在于：所述超声波振动除冰钻头包括钻头底座、设置在所述钻头底座上的超声振动马达、固定安装在所述钻头底座前端的除冰刀以及包裹在所述钻头底座上的钻头外壳，所述除冰刀通过传动轴与超声振动马达的输出轴相连并且刀刃向外凸出，通过所述超声振动马达能够使所述除冰刀产生高频震动，从而将缆索上的冰层震碎。

7.如权利要求6所述的一种缆索除冰机器人，其特征在于：所述旋转平台由轴向对称的两半拼接而成，包括固定板、环形外齿轮、环形连接板以及电机；所述固定板设置在所述前结构框架外端面上，并且中部开有供缆索穿过的通孔，所述环形外齿轮通过轴承转动安装在所述固定板上，所述电机固定在所述固定板上，其输出轴通过传动齿轮与所述环形外齿轮相连，所述环形连接板通过螺栓固定在所述环形外齿轮的端面上，通过所述电机能够驱动所述环形外齿轮转动从而带动所述环形连接板绕缆索轴线旋转。

8.如权利要求7所述的一种缆索除冰机器人，其特征在于：所述径向移动装置包括周向均匀的设置在所述环形连接板外端面上的滑槽和与之配合滑块，所述滑槽的数量与所述超声波振动除冰钻头的数量相对应，并与所述缆索的轴线相垂直，对应的，所述滑块则径向设置在每一组钻头底座的底部，所述滑块嵌套在所述滑槽中并能沿着所述滑槽径向滑动，从而使得所述超声波振动除冰钻头能够适应不同尺寸的缆索；

并且所述滑槽背面的环形连接板上设有螺孔，螺孔内设有顶紧螺栓，通过拧紧顶紧螺栓，能将所述滑块在所述滑槽内的相对位置进行固定，从而将所述钻头底座固定在所述旋转平台上。

9.如权利要求3所述的一种缆索除冰机器人，其特征在于：所述除冰模块总成还包括设置在所述后结构框架上用于清理残余冰屑的副除冰装置，所述副除冰装置有至少两组，每组副除冰装置包括设置在所述后结构框架的侧部壁板上的丝杆滑块机构和设置在所述丝杆滑块机构工作端上的扫冰机构，通过所述丝杆滑块机构能够对所述扫冰机构的除冰位置进行调节。

10.如权利要求9所述的一种缆索除冰机器人，其特征在于：所述扫冰机构包括扫冰电机、设置在所述扫冰电机的输出轴上的传动齿轮箱、以及通过传动杆与所述传动齿轮箱的输出端相连的毛刷辊，通过所述扫冰电机能够驱动所述传动齿轮箱带动上述毛刷辊以一定速度旋转，进而清除缆索表面的残余薄冰。

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