CN205741907U - 一种用于检测斜拉桥缆索的便携式机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的一种用于检测斜拉桥缆索的便携式机器人,其特征是:包括固定架和与固定架固定连接的移步电机,固定架分为上、下固定架,通过环形板链接形成开合式结构,在上、下固定架一侧设有上、下手爪电机,另一侧设有上、下电磁制动器,上、下手爪电机的主轴分别穿过上、下固定架,与相对应的上、下电磁制动器连接,电机的主轴上分别设有连杆,连杆末端的两侧分别固定设有圆形橡胶块。这种机器人采用模块化设计,整体结构简单,性能可靠、可拆装、轻便易于操作。
Description
技术领域
本发明涉及机器人,具体是一种用于检测斜拉桥缆索的轻量化便携式机器人。
背景技术
缆索是斜拉桥的主要受力构件,由于长期暴露在大气之中,受到风吹、日晒、雨林和环境污染的侵蚀,其表面的聚乙烯保护套将会产生不同程度的硬化和开裂现象,保护套内的钢丝束得不到保护而产生生锈、断丝等严重问题。另外,由于随机风振、雨振,使缆索内部的钢丝产生为摩擦,引起钢丝破损,甚至引发严重的断丝问题,带来巨大的安全隐患。至今对斜拉桥缆索的检测和维护方式还较落后,主要是通过人工检测的方式为主:一是针对小型斜拉桥使用液压升降平台进行缆索检测维护;二是利用预先装好的塔顶的定点,用钢丝拖动吊篮搭载工作人员沿缆索进行检测维护。这两种检测方式不仅效率低、成本高,且危险性较大。
目前出现的斜拉桥缆索检测机器人主要有两种,即电机驱动轮式机器人和气动蠕动式机器人,前者连续运动,结构简单,控制简单,攀爬效率高,但其多依靠弹簧预紧提供摩擦轮的缆索间的摩擦力,预紧力过大时,摩擦消耗的功率较多,而预紧力过小时候,会使得夹紧力不足,爬行失效,为了提高可靠性只能牺牲能耗比;气动蠕动式机器人对于截面尺寸有突变,表面情况较差的缆索具有较好的适应能力,但整体结构偏大,且维护不便。
发明内容
为了克服现有技术中的不足,本发明公开了一种用于检测斜拉桥缆索的便携式机器人,这种机器人采用模块化设计,整体结构简单,性能可靠、可拆装、轻便易于操作。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种用于检测斜拉桥缆索的便携式机器人,包括固定架和与固定架固定连接的移步电机,固定架分为上、下固定架,通过环形板链接形成开合式结构,在上、下固定架一侧设有上、下手爪电机,另一侧设有上、下电磁制动器,上、下手爪电机的主轴分别穿过上、下固定架,与相对应的上、下电磁制动器连接,电机的主轴上分别设有连杆,连杆末端的两侧分别固定设有圆形橡胶块。
所述移步电机上端固定于上固定架的下侧,下端固定于下架的下侧,三个移步电机周向均匀分布。
所述环形板为四个,其中两个环形板安装在上固定架,分别为上转动板与上扣合板;另两个环形板安装在下固定架,分别为下转动板和下扣合板,四个环形板均通过螺栓螺母分别与上、下固定架相连。
本发明采用上述结构后,具有如下有益效果:
1.该机器人整体采用模块化设计、安装拆除方便,各模块的零件通用性强,可方便地拆除更换;
2.上、下固定架采用开合式的机械结构设计,故与缆索的拆装方便,可进行单人操作,操作便利;
3.机器人的夹紧装置针对不同的杆径的缆索,尤其是对于变径的单个缆索,可以做到自适应调节,对不同直径的缆索的调整范围大,具有较强变径越障能力,针对攀爬过程中所遇障碍适应能力较强。
4.针对单个缆索直径的变化,采用类似人攀爬方式,保证在攀爬缆索的过程中,提供充足的夹紧力。
5.通过模块化的联动设计,在夹紧时保证机器人与缆索之间的接触为非刚性接触,即保证夹紧力足够,避免机器人滑落。
6.通过模块化的联动设计,电机与制动装置配合,通过控制电机与制动装置电源的通断,实现机器人与缆索之间的夹紧与松开的控制。
附图说明
图1为实施例机器人的整体结构示意图。
图2为实施例机器人安装于缆索前(扣合板打开后)的示意图。
图3为实施例机器人安装于缆索上(扣合板扣合后)的示意图。
图4为实施例机器人控制中心的电路结构示意图。
图5为实施例机器人爬升时的工作流程图。
图6为实施例机器人下降时的工作流程图。
图中:1.下吊母螺环;2.下扣合板;3.下转动板;4.第一螺栓;5.第二螺栓;6.上转动板;7.上扣合板;8.上吊母螺环;9.下固定架;10.下圆形橡胶块;11.下连杆;12.下手爪电机主轴;13.下电磁制动器;14.下手爪电机;15.移步电机;16.上固定架;17.上手爪电机;18.上电磁制动器;19.上手爪电机主轴;20.上连杆;21.上圆形橡胶块。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白,下面结合附图说明具体的实施方式。
实施例:
如图1所示,一种用于检测斜拉桥缆索的便携式机器人,其上升动力部分的动力由移步电机15提供,移步电机15上端固定于上固定架16的下侧,下端固定于下固定架9的下侧,三个移步电机15周向均匀分布。上固定架16、下固定架9为开合式设计,通过四个环形板链接,其中两个环形板安装在机器人上固定架16部分,分别称为上转动板6与上扣合板7;另两个环形板安装在机器人下固定架9部分,分别称为下转动板3和下扣合板2。四个环形板均通过第一螺栓4、上吊环螺母8、下吊环螺母1、第二螺栓5与上固定架16、下固定架9相连。
在上固定架16、下固定架9的一侧安装有上手爪电机17和下手爪电机14,另一侧安装有上电磁制动器18和下电磁制动器13,上手爪电机17和下手爪电机14的主轴分别穿过上固定架16、下固定架9,与上电磁制动器18和下电磁制动器13连接。上手爪电机17和下手爪电机14的主轴(电磁制动器一侧)上安装有上连杆20和下连杆11,上连杆20和下连杆11末端的两侧通过螺栓螺母分别固定有上圆形橡胶块21和下圆形橡胶块10。
安装时,分别将下吊环螺母1、上吊环螺母8拧开;第一螺栓4、第二螺栓5松开,机器人即为可打开模式:上架右侧与下架右侧可绕第一螺栓4、第二螺栓5转动(其打开状态示意图如图2所示)。将打开状态的机器人套在缆索上后,将下扣合板2、上扣合板7向内靠拢,安装并拧紧下吊环螺母1、上吊环螺母8,并拧紧第一螺栓4、第二螺栓8,即完成机器人爬升前的安装(其扣合状态示意图如图3所示)。
机器人收到爬升命令时,其操作步骤如下:
1.控制中心首先控制三个下手爪电机14及与其对应的三个下部电磁制动器13同时接通,且控制三个下手爪电机14正转,下手爪电机主轴12带动下部连杆11向内侧转动,安置于下部连杆11末端两侧的下部圆形橡胶块10接触缆索且受力后产生形变(控制中心通过对其内部定时器设定合适的参数,以确保下部圆形橡胶块10产生了足够大的形变);
2.控制中心控制三个下手爪电机14与对应的三个下电磁制动器13断电,下电磁制动器13断电后产生阻力,阻止下圆形橡胶块10恢复原状,从而防止机器人滑落。此时控制中心同时控制三个移步电机15正转,将上固定架16向沿着缆索上升的方向推移,推移动作完成后,控制中心切断三个移步电机15电源的同时,控制三个上手爪电机17及与其对应的三个上电磁制动器18同时接通,且控制上手爪电机17正转,上手爪电机主轴19带动上连杆20向内侧转动,安置于上连杆20末端两侧的上圆形橡胶块21接触缆索且受力后产生形变(控制中心通过对其内部定时器设定合适的参数,以确保上圆形橡胶块21产生了足够大的形变);
3.控制中心控制三个上手爪电机17及与对应的三个上电磁制动器18断电,上电磁制动器18断电后产生阻力,阻止上圆形橡胶块21恢复原状,从而防止机器人滑落;
4.控制中心首先控制三个下手爪电机14及与其对应的三个下电磁制动器13同时接通,且控制三个下手爪电机14反转,下手爪电机主轴12带动下连杆11向外侧转动,安置于下连杆11末端两侧的下圆形橡胶块10离开缆索,之后断开三个下手爪电机14及与其对应的三个下电磁制动器13供电,下手爪电机14停止反转;
5.控制中心同时控制三个移步电机15反转,将下架9向沿着缆索上升的方向拉升,拉升动作完成后,控制中心切断三个移步电机15的电源同时控制三个下手爪电机14及与其对应的三个下电磁制动器13同时接通,且控制下手爪电机14正转,下手爪电机主轴12带动下连杆11向内侧转动,安置于下连杆11末端两侧的下圆形橡胶块10接触缆索且受力后产生形变(控制中心通过对其内部定时器设定合适的参数,以确保下圆形橡胶块10产生了足够大的形变);
6.控制中心控制三个下手爪电机14及与对应的三个下电磁制动器13断电,下电磁制动器13断电后产生阻力,阻止下圆形橡胶块10恢复原状,从而防止机器人滑落。此为机器人一个爬升的运动周期描述。
机器人收到下降命令时,其操作步骤如下:
1.控制中心首先控制三个上手爪电机17及与其对应的三个上电磁制动器18同时接通,且控制上手爪电机17正转,上手爪电机主轴19带动上连杆20向内侧转动,安置于上连杆20末端两侧的上圆形橡胶块21接触缆索且受力后产生形变(控制中心通过对其内部定时器设定合适的参数,以确保上圆形橡胶块21产生了足够大的形变);
2.控制中心控制三个上手爪电机17及与对应的三个上电磁制动器18断电,上电磁制动器18断电后产生阻力,阻止上圆形橡胶块21恢复原状,从而防止机器人滑落。此时控制中心同时控制三个移步电机15正转,将下架9向沿着缆索下降的方向推移,推移动作完成后,控制中心切断移步电机15的电源,同时控制三个下手爪电机14及与其对应的三个下电磁制动器13同时接通,且控制下手爪电机14正转,下手爪电机主轴12带动下连杆11向内侧转动,安置于下连杆11末端两侧的下圆形橡胶块10接触缆索且受力后产生形变(控制中心通过对其内部定时器设定合适的参数,以确保下圆形橡胶块10产生了足够大的形变);
3.控制中心控制三个下手爪电机14及与其对应的三个下电磁制动器13断电,下电磁制动器13断电后产生阻力,阻止下圆形橡胶块10恢复原状,从而防止机器人滑落;
4.控制中心控制三个上手爪电机17及与其对应的三个下电磁制动器18同时接通,且控制上手爪电机17反转,上手爪电机主轴19带动上连杆20向外侧转动,安置于上连杆20末端两侧的上圆形橡胶块21离开缆索,之后断开三个上手爪电机17及与其对应的三个上电磁制动器18供电,上手爪电机17停止反转;
5.控制中心同时控制三个移步电机15反转,将上架16向沿着缆索下降的方向下降,下降动作完成后,控制中心切断三个移步电机15的电源,同时控制三个上手爪电机17及与其对应的三个上电磁制动器18同时接通,且控制上手爪电机17正转,上手爪电机主轴19带动上连杆20向内侧转动,安置于上连杆20末端两侧的上圆形橡胶块21接触缆索且受力后产生形变(控制中心通过对其内部定时器设定合适的参数,以确保上圆形橡胶块21产生了足够大的形变);
6.控制中心控制三个上手爪电机17及与其对应的三个上电磁制动器18断电,上电磁制动器18断电后产生阻力,阻止上圆形橡胶块21恢复原状,从而防止机器人滑落。此为机器人一个下降的运动周期描述。
Claims (3)
1.一种用于检测斜拉桥缆索的便携式机器人,其特征是:包括固定架和与固定架固定连接的移步电机,固定架分为上、下固定架,通过环形板链接形成开合式结构,在上、下固定架一侧设有上、下手爪电机,另一侧设有上、下电磁制动器,上、下手爪电机的主轴分别穿过上、下固定架,与相对应的上、下电磁制动器连接,电机的主轴上分别设有连杆,连杆末端的两侧分别固定设有圆形橡胶块。
2.根据权利要求1所述的便携式机器人,其特征是:所述移步电机上端固定于上固定架的下侧,下端固定于下架的下侧,三个移步电机周向均匀分布。
3.根据权利要求1所述的便携式机器人,其特征是:所述环形板为四个,其中两个环形板安装在上固定架,分别为上转动板与上扣合板;另两个环形板安装在下固定架,分别为下转动板和下扣合板,四个环形板均通过螺栓螺母分别与上、下固定架相连。
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