CN115450116A - 一种缆索攀爬机器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种缆索攀爬机器，用于提供一种同时具备高速度与高载荷能力的缆索攀爬机器，包括：负载检修机器人、N个锚固牵引机器人、N个卷扬机和N组牵引绳索；缆索攀爬机器以负载检修机器人为核心，N个锚固牵引机器人为分支，形成星型拓扑。在负载检修机器人和锚固牵引机器人之间使用牵引绳索连接，并使用卷扬机卷放和卷收牵引绳索。锚固牵引机器人能够在缆索上运动，并在预定位置锚固，以N个锚固牵引机器人为顶点形成N边形检修区域，负载检修机器人在牵引绳索的拉动下在N边形检修区域运动，以完成检测和维修。

Description

一种缆索攀爬机器

技术领域

本申请实施例涉及缆索检修领域，具体涉及一种缆索攀爬机器。

背景技术

大跨度拉索类桥梁的缆索包括斜拉桥的拉索及悬索桥主缆和悬索。缆索一般为圆柱形，拉索和悬索直径50-230mm，相对水平面的安装角度从30°倾斜至90°完全垂直，一般表面有直径3-5mm的螺旋雨线、凹坑或其他附属物。

为了对拉索和悬索这两种缆索进行表观破损检测以及局部维修，目前普遍采用多边夹轮式攀爬机器，其驱动轮与拉索圆柱形的表面接触方式为点/线接触，接触面积较小，使得多边夹轮式攀爬机器在攀爬过程中容易打滑自旋，很难产生足够的摩擦力来支撑载荷。所以多边夹轮式攀爬机器主要用于搭载摄像头组快速采集缆索表观图像，难以携带重量超过40kg的缆索内部钢丝断裂检测的漏磁检测(magnetic fluxleakage testing，MFL)传感器或者重量超过15kg的专用修补工具等执行机构。尤其是当载荷增加时，轮子需要施加更大的挤压力在缆索表面，易损坏电缆聚乙烯PE保护层。多边夹轮式攀爬机器实现了高速度，但载荷低。

为避免高负荷给缆索造成的损坏，现有的一种攀爬机器采用手掌夹持式机器，通过掌面与缆索的大面积接触，提供大负载能力并保护缆索表面，再通过液压驱动伸缩式攀爬机器实现攀爬机器本体攀爬运动。然而这款攀爬机器本体重达百余公斤，攀爬速度慢，在缆索上作业效率低。手掌夹持式机器实现了高载荷，但速度低。

可见，现有技术的缆索攀爬机器无法同时实现高速度和高载荷，因此需要研究一种具有高载荷能力，同时攀爬速度快的缆索攀爬机器。

发明内容

本申请实施例提供了一种缆索攀爬机器，用于提供一种同时具备高速度与高载荷能力的缆索攀爬机器。

本申请实施例第一方面提供了一种缆索攀爬机器，包括：负载检修机器人、N个锚固牵引机器人、N个卷扬机和N组牵引绳索，N>2；

负载检修机器人和每个锚固牵引机器人分别通过一组牵引绳索连接；N个卷扬机设置于负载检修机器人和/或N个锚固牵引机器人，且每个卷扬机分别用于卷收或卷放一组牵引绳索，以改变负载检修机器人与N个锚固牵引机器人的相对位置；

锚固牵引机器人包括驱动模块和第一夹持模块，驱动模块用于驱动锚固牵引机器人运动到缆索的预设位置，第一夹持模块用于将锚固牵引机器人固定在缆索的预设位置；

当N个锚固牵引机器人分别固定在多根缆索的不同预设位置时，以N个锚固牵引机器人为顶点形成N边形检修区域，N个卷扬机通过卷放或卷收N组牵引绳索，控制负载检修机器人在N边形检修区域内的位置，以使负载检修机器人对N边形检修区域内的缆索进行检修。

本申请实施例的一种实现方式中，N个锚固牵引机器人分为两组锚固牵引机器人，两组锚固牵引机器人分别沿一根缆索运动。

本申请实施例的一种实现方式中，卷扬机包括卷扬电机、卷盘、出入线口结构、调整电机、传动件、双向螺杆和调整螺母；

卷扬电机的输出端连接卷盘，卷盘旋转卷收或卷放牵引绳索；

调整电机的输出端连接传动件的输入端，传动件的输出端连接双向螺杆；

调整螺母与双向螺杆配合，双向螺杆沿同一方向旋转时，调整螺母沿双向螺杆的轴线往复运动，往复运动两端之间具有预设距离，预设距离小于或等于卷盘的轴向厚度；

出入线口结构的第一端固定连接调整螺母，牵引绳索穿过出入线口结构。

本申请实施例的一种实现方式中，卷扬机还包括滑块和导轨；

导轨与双向螺杆平行设置，出入线口结构的第二端固定连接滑块，滑块能够沿导轨滑动，以使得出入线口结构能够在导轨和双向螺杆间运动。

本申请实施例的一种实现方式中，卷扬电机和调整电机为同一电机。

本申请实施例的一种实现方式中，负载检修机器人还包括第二夹持模块；

第二夹持模块用于将负载检修机器人锚固在缆索。

本申请实施例的一种实现方式中，第一夹持模块或第二夹持模块包括抱爪对和蜗轮蜗杆；

一个抱爪对的两组抱爪在两组蜗轮蜗杆的驱动下开闭，两组蜗轮蜗杆的蜗轮固定在抱爪的根部，两组蜗轮蜗杆的蜗杆由同一轴连接。

本申请实施例的一种实现方式中，锚固牵引机器人的驱动模块包括多个旋翼机构；

多个旋翼机构以第一夹持模块为中心圆周均匀分布，或以抱爪对的轴线为轴对称分布。

本申请实施例的一种实现方式中，锚固牵引机器人的驱动模块还包括滚球形外壳；

旋翼机构设置在滚球形外壳内，滚球形外壳为镂空结构。

本申请实施例的一种实现方式中，负载检修机器人还包括伸缩臂；

第二夹持模块安装在伸缩臂的末端。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请实施例中，缆索攀爬机器以负载检修机器人为核心，N个锚固牵引机器人为分支，形成星型拓扑。在负载检修机器人和锚固牵引机器人之间使用牵引绳索连接，并使用卷扬机卷放和卷收牵引绳索。锚固牵引机器人能够在缆索上运动，并在预定位置锚固，以N个锚固牵引机器人为顶点形成N边形检修区域，负载检修机器人在牵引绳索的拉动下在N边形检修区域运动，以完成检测和维修。由于使用了N个锚固牵引机器人，本申请实施例的缆索攀爬机器人具有高载荷能力；由于使用了牵引绳索和卷扬机以实现绳驱，负载检修机器人能够快速移动，作业效率较高。

附图说明

图1是本申请实施例的缆索攀爬机器的工作状态的一种示意图；

图2是本申请实施例的缆索攀爬机器的工作状态的另一种示意图；

图3是本申请实施例的缆索攀爬机器的卷扬机的立体图；

图4是本申请实施例的缆索攀爬机器的掌足夹持模块的立体图；

图5是本申请实施例的缆索攀爬机器的锚固牵引机器人的立体图；

图6是本申请实施例的缆索攀爬机器的负载检修机器人的立体图；

图7是本申请实施例的缆索攀爬机器的工作状态的另一种示意图；

附图标记：

1-负载检修机器人；

2-锚固牵引机器人；201-第一锚固牵引机器人；202-第二锚固牵引机器人；203-第三锚固牵引机器人；204-第四锚固牵引机器人；

3-缆索；

4-牵引绳索；

5-卷扬机；501-卷盘；502-出入线口结构；503-同步带；504-双向螺杆；505-调整螺母；506-卷扬电机；507-滑块；508-导轨；

6-夹持模块；601-抱爪；602-柔性覆面材料；603-蜗轮蜗杆；604-同步带；605-抱紧驱动电机；606-减速器；

7-绳索牵引模块；8-驱动模块；9-视觉模块；10-伸缩臂。

具体实施方式

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

拉索类桥梁的关键受力构件是缆索3，包括斜拉索、主缆和悬索，一般由多组平行钢丝或钢绞绳构成，外表覆盖保护层。据统计，我国桥梁缆索3的实际寿命普遍低于设计的30年寿命。缆索3内部断裂损伤的原因之一是由于缆索3PE保护层因为机械损伤、老化等原因，保护层表面破损导致雨水渗入缆索3内部造成钢丝锈蚀，加上风振和雨振导致内部钢丝束相互摩擦、磨损，加速断丝。

及时发现桥梁缆索3保护层的损伤并修补，将大幅减少雨水渗透，有效延长缆索3寿命，减少缆索3更换频率。目前，桥梁缆索3维护检修以人工方式为主，大多采用在缆索3上挂载吊篮，搭载检测人员沿拉索移动巡视。缆索3表面一般有突出的螺旋导水线，吊篮小车易对缆索3保护层造成二次破坏。有的单位采用液压升降台搭载工作人员和设备进行检修，工人需要在百米高空做业，环境恶劣，工作量大，效率低下，存在安全隐患，还会阻隔交通。也有单位采用无人机巡检方式，但是仅能对缆索3表面缺陷进行远距离拍摄和外观粗检，不能对拉索表面进行精检并进行修补，且存在检测盲区、卫星定位信号干扰等问题，对操控人员要求极高。

在桥梁安全监管和运维水平方面，以斜拉桥为例，现有斜拉索检测机器人检测效率低，负载能力小，不能跨越拉索表面较大的障碍物，因此，研制能够在大跨度桥梁超长斜拉索上在线自主攀爬、检测及维修的智能机器人装备，是桥梁管养行业亟待解决的重大课题，具有重要的学术价值和创新空间。桥梁缆索3检修机器人的应用可大幅降低工人作业风险，提高桥梁运检效率和质量、降低管养成本，对桥梁拉索的工作状态的长期监测、病害预防及维修处置都具有重要的意义。

针对大跨度拉索类桥梁的超长斜拉索的病害及损伤检测维修需求，研制拥有自主知识产权的具有高速度、高载荷、高可靠、全覆盖检测、可自主局部修补等特性的仿生攀爬式桥梁缆索3检修机器人系统，解决超长斜拉索自主检测维修问题。桥梁养护人员可在桥面远程操控机器人在缆索3上攀附爬升和自主越障，机器人携带检测设备对桥梁拉索表面和内部进行观测检查，将观测数据传回操控后台进行分析评估。同时，机器人还应当能够携带缆索3PE保护层修补专用工具，对缆索3进行局部维修，从而实现桥梁缆索3的高效初检、损伤评估与局部维修等一体化作业服务，成为桥检领域的便捷工具，提高大跨度桥梁拉索检修工作的效率、准确度和安全性。

如图1至图2所示，本申请实施例提供了一种缆索攀爬机器，包括：负载检修机器人1、N个锚固牵引机器人2、N个卷扬机5和N组牵引绳索4，N>2；N可以取3、4、5或6等数值，此处以N＝4为例进行说明。

负载检修机器人1和每个锚固牵引机器人2分别通过一组牵引绳索4连接。一组牵引绳索4可以是一根牵引绳索4或相互配合的多根牵引绳索4，此处以一组牵引绳索4是一根牵引绳索4为例进行说明。

N个卷扬机5设置于负载检修机器人1和/或N个锚固牵引机器人2，且每个卷扬机5分别用于卷收或卷放一组牵引绳索4，以改变负载检修机器人1与N个锚固牵引机器人2的相对位置。N个卷扬机5可以都安装在负载检修机器人1；也可以分别安装在各个锚固牵引机器人2；还可以一些安装在负载检修机器人1，另一部分安装在锚固牵引机器人2。多个卷扬机5的控制器相互通信，或者多个卷扬机5由同一控制器控制，精确控制负载检修机器人1与N个锚固牵引机器人2的相对位置。

锚固牵引机器人2包括驱动模块8和夹持模块6(为了便于与其他夹持模块6区分，可以称之为第一夹持模块6)，驱动模块8用于驱动锚固牵引机器人2运动到缆索3的预设位置，第一夹持模块6用于将锚固牵引机器人2固定在缆索3的预设位置。驱动模块8和第一夹持模块6固定连接。驱动模块8提供动力使得锚固牵引机器人2能够到达缆索3的预设位置。锚固牵引机器人2在到达缆索3的预设位置后，第一夹持模块6夹紧缆索3，使得锚固牵引机器人2固定在缆索3的预设位置。当需要更换到下一个预设位置时，第一夹持模块6放开缆索3，驱动模块8提供动力使得锚固牵引机器人2前往下一个预设位置。

当N个锚固牵引机器人2分别固定在多根缆索3的不同预设位置时，以N个锚固牵引机器人2为顶点形成N边形检修区域，N个卷扬机5通过卷放或卷收N组牵引绳索4，控制负载检修机器人1在N边形检修区域内的位置，以使负载检修机器人1对N边形检修区域内的缆索3进行检修。N个锚固牵引机器人2固定在N个预设位置。N个预设位置属于两根以上的缆索3。以锚固牵引机器人2或预设位置为顶点，会形成N边形检修区域。在N个卷扬机5的卷放或卷收下，牵引绳索4被放出的长度发生改变，使得负载检修机器人1的位置发生改变。通过控制N根牵引绳索4被放出的长度，就能准确调度和定位负载检修机器人1，使得负载检修机器人1在N边形检修区域内沿一根缆索3运动或从一根缆索3运动到另一个缆索3。

本申请实施例中，缆索攀爬机器以负载检修机器人1为核心，N个锚固牵引机器人2为分支，形成星型拓扑。在负载检修机器人1和锚固牵引机器人2之间使用牵引绳索4连接，并使用卷扬机5卷放和卷收牵引绳索4。锚固牵引机器人2能够在缆索3上运动，并在预定位置锚固，以N个锚固牵引机器人2为顶点形成N边形检修区域，负载检修机器人1在牵引绳索4的拉动下在N边形检修区域运动，以完成检测和维修。由于使用了N个锚固牵引机器人2，本申请实施例的缆索攀爬机器人具有高载荷能力；由于使用了牵引绳索4和卷扬机5以实现绳驱，负载检修机器人1能够快速移动，作业效率较高。

本申请实施例的一种实现方式中，N个锚固牵引机器人2分为两组锚固牵引机器人2，两组锚固牵引机器人2分别沿一根缆索3运动。不同组的锚固牵引机器人2沿着不同的缆索3运动。两组锚固牵引机器人2所在的两根缆索3可以相邻也可以不相邻。

本申请实施例的一种实现方式中，卷扬机5包括卷扬电机506、卷盘501、出入线口结构502、调整电机、传动件、双向螺杆504和调整螺母505；

卷扬电机506的输出端连接卷盘501，卷盘501旋转卷收或卷放牵引绳索4。卷扬电机506提供动力，带动卷盘501旋转，以卷放或卷收牵引绳索4。

调整电机的输出端连接传动件的输入端，传动件的输出端连接双向螺杆504。双向螺杆504常常被称作往复螺旋轴、水平螺杆轴、往复螺杆、双向螺旋轴、自换向螺杆等，双向螺杆504可以用于各种绞车的排缆器，也可用于各种水轮以及各种连续油管作业车的排管器。具有双向螺杆504的排缆器和排管器可以把缆绳、软管以及连续油管均匀有序地缠绕到卷盘501上，从而提高设备的技术水平。使用双向螺杆504能够减少牵引绳索4的损伤，延长牵引绳索4使用寿命。

调整螺母505与双向螺杆504配合，双向螺杆504沿同一方向旋转时，调整螺母505沿双向螺杆504的轴线往复运动，往复运动两端之间具有预设距离，预设距离小于或等于卷盘501的轴向厚度。预设距离小于或等于卷盘501的轴向厚度，避免牵引绳索4无法被卷盘501卷收。

出入线口结构502的第一端固定连接调整螺母505，牵引绳索4穿过出入线口结构502。牵引绳索4穿过出入线口结构502，使得出入线口结构502能够带动牵引绳索4随着调整螺母505沿双向螺杆504运动。

本申请实施例的一种实现方式中，卷扬机5还包括滑块507和导轨508；

导轨508与双向螺杆504平行设置，出入线口结构502的第二端固定连接滑块507，滑块507能够沿导轨508滑动，以使得出入线口结构502能够在导轨508和双向螺杆504间运动。双向螺杆504与滑块507、导轨508一起配合，可以产生精准的往复运动，使得牵引绳索4更加均匀地缠绕在卷盘501。

本申请实施例的一种实现方式中，卷扬电机506和调整电机为同一电机。在一台电机的输出端同时连接传动件的输入端和卷盘501，并设置好传动件的传动比，就能够使得一台电机同时作为卷扬电机506和调整电机。

如图3所示，卷扬机5由卷扬电机506、卷盘501、同步带503、双向螺杆504等组成。卷扬电机506将动力传动至卷盘501，卷盘501转动收放牵引绳索4，同时，牵引绳索4通过出入线口结构502出线或入线。于此同时，卷扬电机506将动力同步传动至同步带503减速机构并带动双向螺杆504转动。双向螺杆504又带动出入线口结构502来回摆动。通过这个设计，绳索可均匀排布在卷盘501上，不会出现局部缠绕的现象。

本申请实施例的一种实现方式中，负载检修机器人1还包括夹持模块6(为了便于与安装于锚固机器人的夹持模块6区分，可以将安装于负载检修机器人1的夹持模块6称为第二夹持模块6)；

第二夹持模块6用于将负载检修机器人1锚固在缆索3。第二夹持模块6能够夹紧缆索3，使得负载检修机器人1固定在缆索3。当负载检修机器人1需要对缆索3的特定位置进行细致检查或维修时，为了避免仅由牵引绳索4定位导致的晃动，第二夹持模块6夹紧缆索3。

本申请实施例的一种实现方式中，第一夹持模块6或第二夹持模块6包括抱爪对和蜗轮蜗杆603；

一个抱爪对的两组抱爪601在两组蜗轮蜗杆603的驱动下开闭，两组蜗轮蜗杆603的蜗轮固定在抱爪601的根部，两组蜗轮蜗杆603的蜗杆由同一轴连接。蜗杆的输入端连接电机的输出端。两组蜗轮蜗杆603的蜗杆由同一轴连接，使得一个抱爪对的两组抱爪601能够同步开闭。抱爪601的表面可以包裹柔性覆面材料602，避免损伤缆索3。

如图4所示，第一夹持模块6和第二夹持模块6均是掌足夹持模块6。掌足夹持模块6主要由抱爪对、抱紧驱动电机605和两组对称的传动系统组成。抱爪对包括两组抱爪601，每组抱爪601包括一个抱爪601。为了提高抱爪对抱紧缆索3表面时的摩擦力，在抱爪601接触缆索3的表面覆盖一种柔性覆面材料602。传动系统采用三级传动机构来传递抱紧驱动电机605输出端的能量和力，即减速器606行星传动、同步带604传动和蜗轮蜗杆603传动。抱紧驱动电机605的输出端连接减速器606行星传动装置的输入端，减速器606行星传动装置的输出端通过同步带604与蜗轮蜗杆603传动装置的输入端连接。蜗轮蜗杆603传动装置被用在最后一级传动关节。因为涡轮蜗杆传动装置的自锁特性，抱爪对不能回驱。这也就意味着抱爪对可以在没有抱紧驱动电机605驱动时保持关节的位置而不改变。该设计在节能方面具有相当大的优势，特别是当机器人保持在某个位置时，抱紧驱动电机605可以停止工作减少能耗，而机器人本身仍可安全的锚固在缆索3。使用掌足夹持模块6使得负载检修机器人1能够携带超大质量的检修装备。

本申请实施例的一种实现方式中，锚固牵引机器人2的驱动模块8包括多个旋翼机构；

多个旋翼机构以第一夹持模块6为中心圆周均匀分布，也就是多个旋翼机构分布在正多边形的顶点，第一夹持模块6位于该正多边形的外接圆圆心；或以抱爪对的轴线为轴对称分布，当抱爪对夹紧缆索3时，抱爪对的轴线与缆索3的轴线平行或重合。

本申请实施例的一种实现方式中，锚固牵引机器人2的驱动模块8还包括滚球形外壳；

旋翼机构设置在滚球形外壳内，滚球形外壳为镂空结构。滚球形外壳能够起到保护旋翼机构的作用，避免旋翼机构与缆索3等发生碰撞。

本申请实施例的一种实现方式中，负载检修机器人1还包括伸缩臂10；

第二夹持模块6安装在伸缩臂10的末端。第二夹持模块6能够随着伸缩臂10伸出或收起，当负载检修机器人1需要在N边形检修区域移动时，伸缩臂10收起；当负载检修机器人1需要在特定位置固定以进行检测或维修时，伸缩臂10伸出，以使得第二夹持模块6夹紧缆索3。

为例更好地理解缆索攀爬机器的结构，以N＝4为例子进行说明，本申请实施例的缆索攀爬机器，锚固点可移动，采用并联绳驱。缆索攀爬机器由三个部分组成：一个携带检修设备的负载检修机器人1，四个锚固牵引机器人2，以及负载检修机器人1和锚固牵引机器人2之间的牵拉导向系统。牵拉导向系统包括牵引绳索4和卷扬机5，牵引绳索4可以是钢丝绳。锚固牵引机器人2携带高载荷的第一夹持模块6，锚固牵引机器人2可移动至指定位置自锁形成锚固点。携带检修设备的负载检修机器人1也设置有高载荷的第二夹持模块6。第一夹持模块6和第二夹持模块6可以是掌足夹持模块6。

负载检修机器人1和锚固牵引机器人2之间分别用钢丝绳连接。四个锚固牵引机器人2分别两两安装在两根缆索3上，该两根缆索3之间间隔3-5根缆索3，每根缆索3每隔20-30米释放一台锚固牵引机器人2。由此，当四个锚固牵引机器人2按一定间距锚固在缆索3上时，四个锚固点可布置成一个四边形检修区域，通过钢丝绳牵引和提升，负载检修机器人1的工作空间可覆盖该四边形检修区域。负载检修机器人1可快速在该四边形区域对缆索3进行扫描检测，发现缆索3可能的病害。当负载检修机器人1检测到特定点有异常病害时，负载检修机器人1可移动到对应位置，然后利用其自带的第二夹持模块6抱紧缆索3，然后再进一步地进行缆索3修补工作。当该四边形检修区域内的缆索3检修工作完成时，四个锚固牵引机器人2松开其第一夹持模块6，并沿缆索3轴向向前移动，形成一片新的四边形检修区域。在牵引锚固机器人锚固后，卷扬机5将负载检修机器人1牵拉至新的四边形检修区域再次进行检修工作。如此往复工作，直至斜拉桥缆索3桥顶处。

如图5所示，锚固牵引机器人2主要由第一夹持模块6、视觉模块9、绳索牵引模块7、驱动模块8及无人机机架组成。其中驱动模块8由滚球形外壳、桨叶、旋翼电机、电机座等组成。由旋翼电机带动桨叶高速旋转产生带动锚固牵引机器人2上升的升力。滚球形外壳可以很好地保护桨叶不会与外界环境发生碰撞，滚球形外壳为镂空结构，较大缝隙使得空气能够对流，以提供升力。无人机机架正上方安装有第一夹持模块6，其相对无人机机架有yaw偏航角方向自由度，以适应缆索3的位置，使锚固牵引机器人2在悬停后，能够调整第一夹持模块6位置以抱紧缆索3。视觉模块9用于在第一夹持模块6抱紧缆索3的过程中，用以指引锚固牵引机器人2及第一夹持模块6达到理想的位置，从而抱紧缆索3。绳索牵引模块7包括滑轮，牵引绳索4绕经滑轮。驱动模块8也可以称为旋翼驱动模块8。滚球形外壳也可以称为滚轮圆形外壳、滚轮球形外壳。锚固牵引移动机器人也可以称为缆索3锚固移动机器人。视觉模块9也可以称为视觉感知模块或视觉指引模块。

如图6所示，负载检修机器人1由第二夹持模块6、伸缩臂10、视觉模块9及机架组成。卷扬机5固定安装在负载检修机器人1。负载检修机器人1自身没有移动能力，其移动的实现需要借助其机身上的四个卷扬机5和四根牵引绳索4。当负载检修机器人1遍历由四个锚固牵引机器人2构成的四边形检修区域时，视觉模块9对该区域内的缆索3表面进行同步的快速视觉检测，当负载检修机器人1发现缆索3表面有缺陷时，负载检修机器人1的伸缩臂10会朝缆索3方向展开，并利用伸缩臂10携带的第二夹持模块6抱紧缆索3，对该病害区域进行进一步精检并进行修补工作。伸缩臂10也可以称为伸缩机械臂。负载检修机器人1也可以称为缆索3检修机器人、缆索3负载检修机器人1或检修机器人。

本申请实施例通过形成多机群组协作，完成超长缆索3的检修问题。主要特点是基于传统的并联绳驱机器人，将其锚固点设计成可移动式，极大拓展了机器人的检测范围及工作空间。保留了并联绳驱机器人高负载、低运动惯量、可拓展性高及高容错性特点。因为检修机器人可同时跨越多根缆索3进行检修工作，且其运动时不与缆索3表面接触，机器人的越障能力和检修效率得到了极大的提高。

为了更好的理解缆索攀爬机器的工作过程，如图7所示，对缆索攀爬机器运动模式动作解析如下：

第一步：上线准备，第一锚固牵引机器人201、第二锚固牵引机器人202、第三锚固牵引机器人203和第四锚固牵引机器人204分别抵近缆索3。第一锚固牵引机器人201与第二锚固牵引机器人202保持一定的距离；第三锚固牵引机器人203与第四锚固牵引机器人204保持一定的距离；

第二步：启动第一锚固牵引机器人201、第二锚固牵引机器人202、第三锚固牵引机器人203和第四锚固牵引机器人204的第一夹持模块6的抱紧电机，将第一锚固牵引机器人201、第二锚固牵引机器人202、第三锚固牵引机器人203和第四锚固牵引机器人204分别锚固在缆索3表面；第一锚固牵引机器人201、第二锚固牵引机器人202、第三锚固牵引机器人203和第四锚固牵引机器人204能够在到达缆索3的预设位置后自动锚固，无需人力安装到缆索3上。

第三步：启动卷扬机5的卷扬电机506，四根牵引绳索4牵引负载检修机器人1遍历四边形检修区域内的缆索3表面进行检修；

第四步：负载检修机器人1检修完毕后，负载检修机器人1的伸缩臂10伸长，带动第二夹持模块6至缆索3处，启动第二夹持模块6的抱紧驱动电机605，使负载检修机器人1锚固于缆索3上；

第五步：启动第一锚固牵引机器人201、第二锚固牵引机器人202、第三锚固牵引机器人203和第四锚固牵引机器人204的第一夹持模块6的抱紧驱动电机605，将第一锚固牵引机器人201、第二锚固牵引机器人202、第三锚固牵引机器人203和第四锚固牵引机器人204分别脱开缆索3，并朝运动方向1移动一个步长，并重新锚固于缆索3上；运动方向1是沿着缆索3轴线向上的方向，运动方向2是垂直缆索3轴线向下的方向，不同缆索3具有不同的运动方向1和运动方向2。

第六步：负载检修机器人1的第二夹持模块6脱开缆索3，伸缩臂10缩回，四根牵引绳索4牵引负载检修机器人1朝运动方向1运动，并重复第三步动作；

第七步：当第一锚固牵引机器人201和第三锚固牵引机器人203到达斜拉桥顶部，四边形检修区域中的缆索3检修工作完成后，第一锚固牵引机器人201、第二锚固牵引机器人202、第三锚固牵引机器人203和第四锚固牵引机器人204以类似的步骤朝运动方向2运动，锚固到新的缆索3上，然后朝运动方向1反方向运动以进行检修。如此循环往复运动，直至负载检修机器人1检修完该桥梁的所有缆索3。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种缆索攀爬机器，其特征在于，包括：负载检修机器人(1)、N个锚固牵引机器人(2)、N个卷扬机(5)和N组牵引绳索(4)，N>2；

所述负载检修机器人(1)和每个所述锚固牵引机器人(2)分别通过一组所述牵引绳索(4)连接；N个所述卷扬机(5)设置于所述负载检修机器人(1)和/或所述N个锚固牵引机器人(2)，且每个所述卷扬机(5)分别用于卷收或卷放一组所述牵引绳索(4)，以改变所述负载检修机器人(1)与所述N个锚固牵引机器人(2)的相对位置；

所述锚固牵引机器人(2)包括驱动模块(8)和第一夹持模块(6)，所述驱动模块(8)用于驱动所述锚固牵引机器人(2)运动到缆索(3)的预设位置，所述第一夹持模块(6)用于将所述锚固牵引机器人(2)固定在所述缆索(3)的所述预设位置；

当N个所述锚固牵引机器人(2)分别固定在多根所述缆索(3)的不同所述预设位置时，以所述N个锚固牵引机器人(2)为顶点形成N边形检修区域，N个所述卷扬机(5)通过卷放或卷收所述N组牵引绳索(4)，控制所述负载检修机器人(1)在所述N边形检修区域内的位置，以使所述负载检修机器人(1)对所述N边形检修区域内的所述缆索(3)进行检修。

2.根据权利要求1所述的缆索攀爬机器，其特征在于，N个所述锚固牵引机器人(2)分为两组锚固牵引机器人(2)，所述两组锚固牵引机器人(2)分别沿一根所述缆索(3)运动。

3.根据权利要求1所述的缆索攀爬机器，其特征在于，所述卷扬机(5)包括卷扬电机(506)、卷盘(501)、出入线口结构(502)、调整电机、传动件、双向螺杆(504)和调整螺母(505)；

所述卷扬电机(506)的输出端连接所述卷盘(501)，所述卷盘(501)旋转卷收或卷放所述牵引绳索(4)；

所述调整电机的输出端连接所述传动件的输入端，所述传动件的输出端连接所述双向螺杆(504)；

所述调整螺母(505)与所述双向螺杆(504)配合，所述双向螺杆(504)沿同一方向旋转时，所述调整螺母(505)沿所述双向螺杆(504)的轴线往复运动，往复运动两端之间具有预设距离，所述预设距离小于或等于所述卷盘(501)的轴向厚度；

所述出入线口结构(502)的第一端固定连接所述调整螺母(505)，所述牵引绳索(4)穿过所述出入线口结构(502)。

4.根据权利要求3所述的缆索攀爬机器，其特征在于，所述卷扬机(5)还包括滑块(507)和导轨(508)；

所述导轨(508)与所述双向螺杆(504)平行设置，所述出入线口结构(502)的第二端固定连接所述滑块(507)，所述滑块(507)能够沿所述导轨(508)滑动，以使得所述出入线口结构(502)能够在所述导轨(508)和所述双向螺杆(504)间运动。

5.根据权利要求3所述的缆索攀爬机器，其特征在于，所述卷扬电机(506)和所述调整电机为同一电机。

6.根据权利要求1所述的缆索攀爬机器，其特征在于，所述负载检修机器人(1)还包括第二夹持模块(6)；

所述第二夹持模块(6)用于将所述负载检修机器人(1)锚固在所述缆索(3)。

7.根据权利要求6所述的缆索攀爬机器，其特征在于，所述第一夹持模块(6)或所述第二夹持模块(6)包括抱爪对和蜗轮蜗杆(603)；

一个所述抱爪对的两组抱爪(601)在两组所述蜗轮蜗杆(603)的驱动下开闭，两组所述蜗轮蜗杆(603)的蜗轮固定在所述抱爪(601)的根部，两组所述蜗轮蜗杆(603)的蜗杆由同一轴连接。

8.根据权利要求7所述的缆索攀爬机器，其特征在于，所述锚固牵引机器人(2)的驱动模块(8)包括多个旋翼机构；

多个所述旋翼机构以所述第一夹持模块(6)为中心圆周均匀分布，或以所述抱爪对的轴线为轴对称分布。

9.根据权利要求8所述的缆索攀爬机器，其特征在于，所述锚固牵引机器人(2)的所述驱动模块(8)还包括滚球形外壳；

所述旋翼机构设置在所述滚球形外壳内，所述滚球形外壳为镂空结构。

10.根据权利要求6所述的缆索攀爬机器，其特征在于，所述负载检修机器人(1)还包括伸缩臂(10)；

所述第二夹持模块(6)安装在所述伸缩臂(10)的末端。

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