CN114803774A - 多适应钢丝绳探伤检测机器人及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于矿井提升装备钢丝绳检测技术领域，尤其是涉及一种多适应钢丝绳探伤检测机器人及其使用方法，其特征在于包括由外框架Ⅰ和外框架Ⅱ组成的外框架装置，连接外框架Ⅰ和外框架Ⅱ的张紧装置，分别设置在外框架Ⅰ和外框架Ⅱ中部内侧的两个主驱动装置，分别设置在所述外框架Ⅰ和外框架Ⅱ两端内侧的多组从动装置。本发明采用分体夹持的方式，根据钢丝绳直径调节相应电动推杆的行程，攀爬不同直径的钢丝绳；采用环形轨道多点支撑的方式，便于对机器人进行限位对中，使机器人轴线与钢丝绳轴线尽可能重合；对称式双驱动设计，为机器人提供足够的动力，也能够有效抑制机器人攀爬过程中的偏斜，使机器人能够搭载巡检设备稳定可靠地攀爬钢丝绳。

Description

多适应钢丝绳探伤检测机器人及其使用方法

技术领域

本发明属于矿井提升装备钢丝绳检测技术领域，尤其是涉及一种多适应钢丝绳探伤检测机器人及其使用方法。

背景技术

钢丝绳作为承载和配重的核心构件，是矿井提升机的“咽喉”。在长期作业过程中，钢丝绳使用过程中易出现不同程度的锈蚀、磨损、疲劳、断丝等损伤缺陷。钢丝绳的损伤检测可靠性，直接关系到提升系统的安全运行，因此需要定期检查和维护。由于矿井提升机昼夜连续作业，检修维护时间十分宝贵，因而也迫切需要提高钢丝绳损伤的检测效率。

矿井提升机钢丝绳主要由首绳和尾绳构成，其中，尾绳起到关键的配重作用。针对首绳的损伤检测，通常在井口定点位置安装检测装置。而针对尾绳，由于其自由悬挂在提升容器底部，长期服役于井筒中，且跟随提升容器上提或下放，给尾绳的损伤检测带来较大困难。随着对钢丝绳检测精度和检测效率要求的不断提高，巡检机器人检测钢丝绳成为一种趋势。目前，巡检机器人主要针对可靠夹持和稳定攀爬两方面进行研究。为了使机器人能够平稳地夹持在钢丝绳上，专利申请号为202110249464.6的磁吸附钢丝绳检测机器人，采用了磁吸附夹持和履带式攀爬的方式。利用弹簧压紧也是较为常用的夹持方式，专利申请号为201910207682.6的攀爬机器人，采用了弹簧压紧的方式夹持钢丝绳，攀爬方式采用了轮式爬行。专利申请号为202111367866.2的缆索检测机器人，通过减震夹紧部件夹持钢丝绳，并具有一定的调节能力，由电机驱动滚轮沿缆索攀爬。

然而，采用井下钢丝绳探伤检测机器人巡检时，面临如下问题：第一，由于各矿井的开采工况不同，被测的钢丝绳包含不同直径的尾绳和罐道绳，导致探伤检测机器人需要适应不同直径钢丝绳的攀爬；第二，井下钢丝绳为类似圆柱体结构，需要探伤检测机器人在可靠贴附在钢丝绳的基础上，进行稳定快速地攀爬；第三，为了避免探伤检测机器人爬行过程出现倾斜导致驱动机构偏磨，从而影响机器人的使用寿命，探伤检测机器人在爬行时，应该进行可靠地限位对中，使探伤检测机器人轴线与钢丝绳轴线尽可能重合。因而，本发明提出多适应钢丝绳探伤检测机器人及其使用方法，旨在保障机器人能否可靠平稳地沿被测钢丝绳轴向攀爬。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提出多适应钢丝绳探伤检测机器人及其使用方法，能够适应不同绳径的钢丝绳攀爬，实现机器人的快速安装、可靠夹持、准确限位，满足机器人在铁矿井下能够攀爬不同绳径钢丝绳巡检的要求。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的多适应钢丝绳探伤检测机器人，其特征在于包括由外框架Ⅰ和外框架Ⅱ组成的外框架装置，连接所述外框架Ⅰ和外框架Ⅱ的张紧装置，分别设置在所述外框架Ⅰ和外框架Ⅱ中部内侧的两个主驱动装置，分别设置在所述外框架Ⅰ和外框架Ⅱ两端内侧的多组从动装置，

所述的主驱动装置包括设置在所述外框架Ⅰ或外框架Ⅱ的两框架中部的支撑柱，设置在此支撑柱上的驱动轮支撑架，设置在此驱动轮支撑架上的驱动电机，与此驱动电机相连接的驱动轮，

每组从动装置包括沿外框架装置内表面周向布置的轨道，设置在此轨道上的滑轨，设置在此滑轨上的从动轮支撑架，设置在此从动轮支撑架上的从动轮，所述的从动轮支撑架设置在所述滑轨面向钢丝绳的方向上。

所述的张紧装置包括分别设置在所述外框架Ⅰ上部的两个上支撑架，分别设置在所述外框架Ⅰ下部的两个下支撑架，分别设置在所述外框架Ⅱ上部的两个上旋转柱，分别设置在所述外框架Ⅱ下部的两个下旋转柱，设置在相互对应的上旋转柱和上支撑架之间的上旋转推杆，设置在相互对应的下旋转柱和下支撑架之间的下旋转推杆，设置在所述外框架Ⅰ的两框架上部的上电动推杆，设置在所述外框架Ⅰ的两框架下部的下电动推杆，设置在所述外框架Ⅱ的两框架上部的上电动推杆，设置在所述外框架Ⅱ的两框架下部的下电动推杆。

所述的外框架Ⅰ和外框架Ⅱ对称设置在钢丝绳的两侧。

所述的上电动推杆和下电动推杆均与压力传感器相连接。

一种多适应钢丝绳探伤检测机器人的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）机器人安装：转动上旋转柱和下旋转柱，使上旋转推杆和下旋转推杆由锁止状态变为活动状态，打开外框架Ⅰ和外框架Ⅱ，将机器人卡在钢丝绳上；上旋转柱、下旋转柱分别与上旋转推杆和下旋转推杆安装，实现外框架Ⅰ和外框架Ⅱ的闭合；再根据钢丝绳直径的大小，调整上旋转推杆和下旋转推杆行程，进行机器人对钢丝绳的初步夹持；

（2）机器人夹持：启动上电动推杆和下电动推杆，上电动推杆和下电动推杆收缩，基于力传感反馈，控制上电动推杆和下电动推杆可靠夹持钢丝绳，直到驱动轮能够紧密夹持钢丝绳；

（3）机器人限位：沿着轨道调整滑轨，然后锁止滑轨，使多个从动轮能够从不同方向夹持钢丝绳，完成机器人的限位对中，此时机器人轴线与钢丝绳轴线相重合；

（4）机器人攀爬：启动主驱动装置的驱动电机，驱动轮基于摩擦力驱动机器人沿着钢丝绳轴向稳定攀爬。

本发明的优点：

（1）本发明的多适应钢丝绳探伤检测机器人及其使用方法，采用分体夹持的方式，设计了外框架和张紧装置，能够根据钢丝绳直径的大小，调节相应电动推杆的行程，以便攀爬不同直径的钢丝绳；

（2）本发明的多适应钢丝绳探伤检测机器人及其使用方法，设计了张紧装置的旋转推杆机构，使机器人的外框架Ⅰ的两框架之间和外框架Ⅱ能够便捷打开和闭合，方便机器人的安装；

（3）本发明的多适应钢丝绳探伤检测机器人及其使用方法，设计了从动装置，采用环形轨道多点支撑的方式，便于对机器人进行限位对中，使机器人轴线与钢丝绳轴线尽可能重合；

（4）本发明的多适应钢丝绳探伤检测机器人及其使用方法，主驱动装置采用对称式双驱动设计，为机器人提供足够的动力，也能够有效抑制机器人攀爬过程中的偏斜，使机器人能够搭载巡检设备稳定可靠地攀爬钢丝绳。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的外框架装置结构示意图。

图3为本发明的张紧装置结构示意图。

图4为本发明的主驱动装置结构示意图。

图5为本发明的从动装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1-5所示，本发明的多适应钢丝绳探伤检测机器人，其特征在于包括由外框架Ⅰ101和外框架Ⅱ102组成的外框架装置1，连接所述外框架Ⅰ101和外框架Ⅱ102的张紧装置2，分别设置在所述外框架Ⅰ101和外框架Ⅱ102中部内侧的两个主驱动装置3，分别设置在所述外框架Ⅰ101和外框架Ⅱ102两端内侧的多组从动装置4，

所述的主驱动装置3包括设置在所述外框架Ⅰ101或外框架Ⅱ102的两框架中部的支撑柱304，设置在此支撑柱304上的驱动轮支撑架303，设置在此驱动轮支撑架303上的驱动电机301，与此驱动电机301相连接的驱动轮302，驱动电机301采用多级行星齿轮减速方式，

每组从动装置4包括沿外框架装置1内表面周向布置的轨道401，设置在此轨道401上的滑轨403，设置在此滑轨403上的从动轮支撑架402，设置在此从动轮支撑架402上的从动轮404，所述的从动轮支撑架402设置在所述滑轨403面向钢丝绳5的方向上。

所述的张紧装置2包括分别设置在所述外框架Ⅰ101上部的两个上支撑架205，分别设置在所述外框架Ⅰ101下部的两个下支撑架202，分别设置在所述外框架Ⅱ102上部的两个上旋转柱207，分别设置在所述外框架Ⅱ102下部的两个下旋转柱204，设置在相互对应的上旋转柱207和上支撑架205之间的上旋转推杆206，设置在相互对应的下旋转柱204和下支撑架202之间的下旋转推杆203，设置在所述外框架Ⅰ101的两框架上部的上电动推杆208，设置在所述外框架Ⅰ101的两框架下部的下电动推杆201，设置在所述外框架Ⅱ102的两框架上部的上电动推杆208，设置在所述外框架Ⅱ102的两框架下部的下电动推杆201。

所述的外框架Ⅰ101和外框架Ⅱ102对称设置在钢丝绳5的两侧。

所述的上电动推杆208和下电动推杆201均与压力传感器相连接。

一种多适应钢丝绳探伤检测机器人的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）机器人安装：转动上旋转柱207和下旋转柱204，使上旋转推杆206和下旋转推杆203由锁止状态变为活动状态，打开外框架Ⅰ101和外框架Ⅱ102，将机器人卡在钢丝绳5上；上旋转柱207、下旋转柱204分别与上旋转推杆206和下旋转推杆203安装，实现外框架Ⅰ101和外框架Ⅱ102的闭合；再根据钢丝绳5直径的大小，调整上旋转推杆206和下旋转推杆203行程，进行机器人对钢丝绳5的初步夹持；

（2）机器人夹持：启动上电动推杆208和下电动推杆201，上电动推杆208和下电动推杆201收缩，基于力传感反馈，控制上电动推杆208和下电动推杆201可靠夹持钢丝绳5，直到驱动轮302能够紧密夹持钢丝绳5；

（3）机器人限位：沿着轨道401调整滑轨403，然后锁止滑轨403，使多个从动轮404能够从不同方向夹持钢丝绳5，完成机器人的限位对中，此时机器人轴线与钢丝绳5轴线相重合；

（4）机器人攀爬：启动主驱动装置3的驱动电机301，驱动轮302基于摩擦力驱动机器人沿着钢丝绳5轴向稳定攀爬。

本发明的多适应钢丝绳探伤检测机器人，包括外框架装置1、张紧装置2、主驱动装置3和从动装置4,其中，外框架装置1包括外框架Ⅰ101和外框架Ⅱ102，张紧装置2包括上支撑架205、上旋转推杆206、上旋转柱207、上电动推杆208、下支撑架202、下旋转推杆203、下旋转柱204和下电动推杆201，主驱动装置3包括驱动电机301、驱动轮302、驱动轮支撑架303和支撑柱304，从动装置4包括轨道401、从动轮支撑架402、滑轨403和从动轮404；所述的外框架装置1的外框架Ⅰ101和外框架Ⅱ102对称设置在钢丝绳5两侧，通过张紧装置2连接固定；所述的主驱动装置3设置在外框架Ⅰ101和外框架Ⅱ102的中部内侧，可以驱动攀爬钢丝绳5；所述的从动装置4设置上外框架Ⅰ101和外框架Ⅱ102的两端内侧，用于攀爬钢丝绳5过程中的限位。

所述张紧装置2的下支撑架202、上支撑架205、上旋转柱207、下旋转柱204分别设置在外框架装置1的外框架Ⅰ101和外框架Ⅱ102上，在下支撑架202和下旋转柱204之间设置下旋转推杆203，在上支撑架205和上旋转柱207之间设置上旋转推杆206，当上旋转推杆206和下旋转推杆203分别绕上支撑架205和下支撑架202转动，能够实现外框架Ⅰ101和外框架Ⅱ102的打开和闭合。

所述张紧装置2的上电动推杆208和下电动推杆201设置在外框架Ⅰ101和外框架Ⅱ102的两框架内部，通过上电动推杆208和下电动推杆201伸缩，可以改变外框架装置1内表面到钢丝绳5的距离，通过力传感器反馈，控制上电动推杆208和下电动推杆201的伸缩行程，以便适应不同绳径的钢丝绳5夹持。

所述主驱动装置3的支撑柱304分别固定于外框架Ⅰ101的两框架之间和外框架Ⅱ102的两框架之间，支撑柱304的侧面设置有驱动轮支撑架303，驱动轮支撑架303的顶端同轴设置有驱动电机301和驱动轮302，驱动电机301带动驱动轮302转动，使机器人能够沿着钢丝绳5轴向攀爬。

所述从动装置4的轨道401、从动轮支撑架402、滑轨403和从动轮404在外框架装置1上下两端对称设置，且沿外框架装置1内表面周向设置四个；轨道401沿外框架装置1内表面周向安装，轨道401上设置有滑轨403，使滑轨403可以沿着轨道401滑动，滑轨403面向钢丝绳5一侧同轴设置有从动轮支撑架402和从动轮404，使多个从动轮404可以对钢丝绳5进行限位对中。

本发明的多适应钢丝绳探伤检测机器人及其使用方法，采用分体夹持的方式，设计了外框架装置1和张紧装置2，能够根据钢丝绳5直径的大小，调节相应电动推杆的行程，以便攀爬不同直径的钢丝绳5；设计了张紧装置2的旋转推杆机构，使机器人的外框架Ⅰ的两框架之间和外框架Ⅱ能够便捷打开和闭合，方便机器人的安装；设计了从动装置4，采用环形轨道多点支撑的方式，便于对机器人进行限位对中，使机器人轴线与钢丝绳5轴线尽可能重合；本发明的多适应钢丝绳探伤检测机器人及其使用方法，主驱动装置3采用对称式双驱动设计，为机器人提供足够的动力，也能够有效抑制机器人攀爬过程中的偏斜，使机器人能够搭载巡检设备稳定可靠地攀爬钢丝绳5。

Claims (5)

1.一种多适应钢丝绳探伤检测机器人，其特征在于包括由外框架Ⅰ和外框架Ⅱ组成的外框架装置，连接所述外框架Ⅰ和外框架Ⅱ的张紧装置，分别设置在所述外框架Ⅰ和外框架Ⅱ中部内侧的两个主驱动装置，分别设置在所述外框架Ⅰ和外框架Ⅱ两端内侧的多组从动装置，

所述的主驱动装置包括设置在所述外框架Ⅰ或外框架Ⅱ的两框架中部的支撑柱，设置在此支撑柱上的驱动轮支撑架，设置在此驱动轮支撑架上的驱动电机，与此驱动电机相连接的驱动轮，

每组从动装置包括沿外框架装置内表面周向布置的轨道，设置在此轨道上的滑轨，设置在此滑轨上的从动轮支撑架，设置在此从动轮支撑架上的从动轮，所述的从动轮支撑架设置在所述滑轨面向钢丝绳的方向上。

2.根据权利要求1所述的多适应钢丝绳探伤检测机器人，其特征在于所述的张紧装置包括分别设置在所述外框架Ⅰ上部的两个上支撑架，分别设置在所述外框架Ⅰ下部的两个下支撑架，分别设置在所述外框架Ⅱ上部的两个上旋转柱，分别设置在所述外框架Ⅱ下部的两个下旋转柱，设置在相互对应的上旋转柱和上支撑架之间的上旋转推杆，设置在相互对应的下旋转柱和下支撑架之间的下旋转推杆，设置在所述外框架Ⅰ的两框架上部的上电动推杆，设置在所述外框架Ⅰ的两框架下部的下电动推杆，设置在所述外框架Ⅱ的两框架上部的上电动推杆，设置在所述外框架Ⅱ的两框架下部的下电动推杆。

3.根据权利要求1所述的多适应钢丝绳探伤检测机器人，其特征在于所述的外框架Ⅰ和外框架Ⅱ对称设置在钢丝绳的两侧。

4.根据权利要求2所述的多适应钢丝绳探伤检测机器人，其特征在于所述的上电动推杆和下电动推杆均与压力传感器相连接。

5.一种多适应钢丝绳探伤检测机器人的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）机器人安装：转动上旋转柱和下旋转柱，使上旋转推杆和下旋转推杆由锁止状态变为活动状态，打开外框架Ⅰ和外框架Ⅱ，将机器人卡在钢丝绳上；上旋转柱、下旋转柱分别与上旋转推杆和下旋转推杆安装，实现外框架Ⅰ和外框架Ⅱ的闭合；再根据钢丝绳直径的大小，调整上旋转推杆和下旋转推杆行程，进行机器人对钢丝绳的初步夹持；

（2）机器人夹持：启动上电动推杆和下电动推杆，上电动推杆和下电动推杆收缩，基于力传感反馈，控制上电动推杆和下电动推杆可靠夹持钢丝绳，直到驱动轮能够紧密夹持钢丝绳；

（3）机器人限位：沿着轨道调整滑轨，然后锁止滑轨，使多个从动轮能够从不同方向夹持钢丝绳，完成机器人的限位对中，此时机器人轴线与钢丝绳轴线相重合；

（4）机器人攀爬：启动主驱动装置的驱动电机，驱动轮基于摩擦力驱动机器人沿着钢丝绳轴向稳定攀爬。

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