CN206204783U

CN206204783U - 一种轮式缆索检测机器人

Info

Publication number: CN206204783U
Application number: CN201621212733.2U
Authority: CN
Inventors: 郑东江
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-11-11
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2026-11-11

Abstract

本实用新型公开了一种轮式缆索检测机器人，所述机器人包括上车体、下车体和连接杆组件，所述上车体由上机架、压紧弹簧、固定压紧弹簧的螺杆、滚动轴承A和从动轮组成；所述下车体由下机架、驱动电机、减速器、法兰盘、齿轮A、齿轮B、滚动轴承B和主动轮组成；所述连接杆组件由连接杆、蝶形螺帽和六角螺帽构成。本实用新型解决了长期以来缆索机器人对不同直径缆索兼容性和安装复杂的问题，通过调节蝶形螺帽在连接杆的位置来调整机器人上下车体间被动轮和主动轮的距离来达到抱紧缆索的状态，进而使机器人适应在不同直径的缆索上攀爬和检测，具有结构简单、安装方便、平稳性好的优点。

Description

一种轮式缆索检测机器人

技术领域

本实用新型属于特种机器人领域，更具体地说，是涉及一种可用于缆索检测和维护的轮式缆索检测机器人。

背景技术

斜拉桥作为现代桥梁的新形式，在世界范围内得到了广泛的应用，特别是应用于长跨度的桥梁。作为斜拉桥主要受力构件之一的缆索长期处于露天服役状态，经受日晒雨淋风吹，其聚乙烯（PE）护套会产生不同程度的硬化和开裂现象，从而使护套内的钢丝束与空气中的水分或者其他酸性物质接触而受到腐蚀；同时由于风振、雨振的影响也会引起缆索内部钢丝的磨损，继而引起断丝问题，这些因素都会直接影响拉索的使用寿命，给斜拉桥的正常使用埋下严重的隐患。为降低缆索在使用过程中的维修费用、延长缆索的使用寿命、避免缆索腐蚀而更换，进行定期检测和维护是必须的。

早期以人工方式采用卷扬机拖动吊篮对缆索进行检测和维护，该作业方式主要缺点为：1.吊篮加上检测人员的重量重达七八百公斤，工作过程极易对缆索护套造成刮擦损伤，严重时造成钢丝断丝；2.施工工期长、成本高，检测和维护一座桥梁往往长达数月之久；3.检测人员工作环境恶劣，易导致安全事故发生。近年来随着行业对特种机器人技术的投入研究，出现了采用电驱动摩擦轮压紧缆索进行连续爬升的检测机器人。轮式机器人在可靠性、效率、成本、控制方式等具有突出优势的同时也存在一些需要解决问题：封闭力——附着力——驱动力之间的矛盾，要求驱动轮与缆索表面保持较好的接触，产生合适的摩擦力，机构自重大、机械结构复杂、安装麻烦、操作不方便、能量消耗大、难以适应不同直径的缆索。

发明内容

有鉴于此，针对现有缆索检测机器人在重量大、结构复杂、安装麻烦且难以适应不同直径缆索的不足点，本实用新型提供一种轮式缆索检测机器人。

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种轮式缆索检测机器人，其由上车体、下车体和连接杆组件3部分构成，上车体包括上机架、从动轮、滚动轴承A、压紧弹簧和螺杆；下车体包括下机架、驱动电机、减速器、法兰盘、滚动轴承B、齿轮A、齿轮B和主动轮；连接组件包括连接杆、蝶形螺帽和六角螺帽。

所述上机架和所述下机架由高强度铝合金板材CNC加工而成，中间部分镂空减轻自身重量。

所述法兰盘安装于驱动电机安装面上，通过4颗螺栓与减速器连接固定，所述减速器的底座两侧分别通过2颗螺栓安装固定于下机架上。

所述滚动轴承B分别装配于主动轮传动轴两端，每个滚动轴承B分别通过2根定位柱固定于下机架上，齿轮B通过键装配在主动轮传动轴一侧，并与齿轮A相啮合，所述齿轮A通过键装配在减速器主轴上。

所述螺杆通过螺母装配固定于上机架上，所述压紧弹簧分别套于螺杆中，每个滚动轴承A分别装配于从动轮传动轴一侧，并分别安装在2根螺杆中，从而使从动轮与上机架形成可活动的压缩状态。

所述连接杆两端加工成螺纹状，4根连接杆分别穿过下机架四个边角孔，并与蝶形螺帽和六角螺帽装配固定，机器人下车体安装在缆索下端，机器人上车体安装在缆索上端并使上机架四个边角孔分别穿过4根连接杆，最后分别在4根连接杆上安装蝶形螺帽，通过调节4根连接杆上的蝶形螺帽位置来调整从动轮与主动轮间的距离来压紧缆索，使从动轮和主动轮与缆索产生足以克服机器人自重和负载的摩擦力，从而使机器人适应在不同斜率和直径的缆索上爬行。

机器人能够通过携带高清摄像头检测设备在攀爬过程中对缆索进行检测。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

（1）本实用新型上下机架采用高强度铝合金材料制成，通过简单的连接杆组件连接固定，降低整体重量，通过在下机架安装驱动电机等装置，使机器人重心位于缆索下端从而在爬行过程中能够始终保持平衡稳定，避免机器人在高空行进过程中受风力等影响造成翻转。

（2）区别于之前采用螺栓螺帽通过选择不同定位孔连接安装的方式，本实用新型采用蝶形螺帽搭配连接杆组件进行无级调节安装固定，省去了使用扳手等其他附带工具的复杂安装工序，安装过程无需多人协作，使得机器人的安装更加简便快捷，同时也更好地适应不同直径的缆索。

（3）区别于之前采用匀速爬升的方案，本实用新型在行进过程可随时通过改变驱动电机的转向或转速来调整机器人的爬升方向和速度，其行进速率为0～18m/min，适应缆索倾角为0～90°。

（4）本实用新型在意外断电或者电源关闭的情况下，由于失去动力源，驱动电机停止运行，此时利用减速器的自锁功能克服机器人自身重力进行制动停止，从而防止机器人因快速滑降造成冲缆事故发生，避免对桥梁或检修人员造成伤害。

附图说明

图1为本实用新型机器人安装在缆索上的最终状态示意图；

图2为本实用新型机器人的正视图；

图3为本实用新型机器人的侧面图；

图4为本实用新型机器人的俯视图。

图中有： 1、上机架 2、连接杆 3、蝶形螺帽 4、压紧弹簧 5、从动轮 6、从动轮传动轴 7、螺杆 8、滚动轴承A 9、驱动电机 10、法兰盘 11、减速器 12、主动轮13、主动轮传动轴 14、六角螺帽 15、下机架 16、齿轮A 17、齿轮B 18、滚动轴承B19、定位柱 20、缆索

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案进行详细描述：

如图1、图2、图3和图4所示，一种轮式缆索检测机器人为便于安装而采用剖分式结构：分为上车体、下车体和连接组件3部分，上车体包括上机架（1）、从动轮（5）、滚动轴承A（8）、压紧弹簧（4）和螺杆（7）；下车体包括下机架（15）、驱动电机（9）、法兰盘（10）、减速器（11）、滚动轴承B（18）、齿轮A（16）、齿轮B（17）和主动轮（12）；连接组件包括连接杆（2）、蝶形螺帽（3）和六角螺帽（14）。

所述上机架（1）和所述下机架（15）由高强度铝合金板材CNC加工而成，中间部分镂空减轻自身重量。

所述法兰盘（10）安装于驱动电机（9）安装面上，通过4颗螺栓与减速器（11）连接固定，所述减速器（11）的底座两侧分别通过2颗螺栓安装固定于下机架（15）上。

所述滚动轴承B（18）分别装配于主动轮传动轴（13）两端，每个滚动轴承B（18）分别通过2根定位柱（19）固定于下机架（15）上，齿轮B（17）通过键装配在主动轮传动轴（13）一侧，并与齿轮A（16）相啮合，所述齿轮A（16）通过键装配在减速器主轴上。

所述螺杆（7）通过螺母装配固定于上机架（1）上，所述压紧弹簧（4）分别套于螺杆（7）中，每个滚动轴承A（8）分别装配于从动轮传动轴（6）一侧，并分别安装在2根螺杆（7）中，从而使从动轮（5）与上机架（1）形成可活动的压缩状态。

所述连接杆（2）两端加工成螺纹状，4根连接杆（2）分别穿过下机架（15）四个边角孔，并与蝶形螺帽（3）和六角螺帽（14）装配固定，机器人下车体安装在缆索（20）下端，机器人上车体安装在缆索（20）上端并使上机架（1）四个边角孔分别穿过4根连接杆（2），最后分别在4根连接杆（2）上安装蝶形螺帽（3），通过调节4根连接杆（2）上的蝶形螺帽（3）位置来调整从动轮（5）与主动轮（12）间的距离来压紧缆索（20），使从动轮（5）和主动轮（12）与缆索（20）产生足以克服机器人自重和负载的摩擦力，从而使机器人适应在不同斜率和直径的缆索（20）上爬行。

最终完成缆索机器人安装的状态如图1所示，借助机器人自身重量和机器人上车体的压紧弹簧（4）的弹力，使主动轮（12）和2个从动轮（5）紧紧地压在缆索（20）上下两侧表面，产生较大的摩擦力，使机器人悬挂在缆索（20）上，使驱动电机（9）运行，其动力转化为沿缆索（20）的牵引力，从而实现机器人可以沿着缆索（20）上下爬行。由驱动电机（9）、减速器（11）、齿轮A（16）、齿轮B（17）、主动轮传动轴(13)和主动轮(12)组成动力系统，通过驱动电机(9)的转动带动机器人在缆索(20)上进行攀爬、悬停功能，并携带高清摄像头检测设备对缆索(20)进行检测。

机器人驱动电机(9)额定转速为3000rpm，减速器(11)减速比为30:1，则减速后最高转速为每分钟100转。通过安装减速器(11)降低驱动电机(9)转动速度，同时提升驱动电机（9）的输出力矩增加带负载能力，使机器人运行速度保持在较低且可控的状态。通过减速器（11）将驱动电机（9）的转动能量通过齿轮A（16）和齿轮B（17）的啮合作用传递到主动轮（12）上，主动轮（12）和从动轮（5）之间与缆索（20）始终保持合适的压力,主动轮（12）的滚动带动机器人爬行。

机器人的运动方式为采用车轮滚动式，上机架（1）的压紧弹簧（4）将两个从动轮（5）与由驱动电机（9）带动的主动轮（12）夹紧缆索（20），驱动电机（9）的驱动力转化为机器人沿缆索（20）平行的牵引力，主动轮（12）沿着缆索（20）上下滚动实现机器人的爬行。由于缆索（20）斜度不同，为平衡爬行过程中的机器人，通过将占机器人比重较大的驱动电机（9）和减速器（11）装置安装在机器人的下机架（15）上，使机器人沿着缆索（20）上下爬行时其重心始终保持在缆索（20）的下端，从而使机器人在爬行过程中不因风力等影响而围绕缆索（20）旋转，继而保持平衡状态。

上述实施例仅是对本实用新型所作的进一步详细说明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进或等同替换，这些对本实用新型权利要求进行若干显而易见的改进或等同替换后的技术方案，均属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种轮式缆索检测机器人，其由上车体、下车体和连接杆组件3部分构成，上车体包括上机架（1）、从动轮（5）、滚动轴承A（8）、压紧弹簧（4）和螺杆（7）；下车体包括下机架（15）、驱动电机（9）、法兰盘（10）、减速器（11）、滚动轴承B（18）、齿轮A（16）、齿轮B（17）和主动轮（12）；连接组件包括连接杆（2）、蝶形螺帽（3）和六角螺帽（14）。

2.根据权利要求1所述轮式缆索检测机器人，其特征是，所述上机架（1）和所述下机架（15）由高强度铝合金板材CNC加工而成，中间部分镂空减轻自身重量。

3.根据权利要求1所述轮式缆索检测机器人，其特征是，所述法兰盘（10）安装于驱动电机（9）安装面上，通过4颗螺栓与减速器（11）连接固定，所述减速器（11）的底座两侧分别通过2颗螺栓安装固定于下机架（15）上。

4.根据权利要求1所述轮式缆索检测机器人，其特征是，所述滚动轴承B（18）分别装配于主动轮传动轴（13）两端，每个滚动轴承B（18）分别通过2根定位柱（19）固定于下机架（15）上，齿轮B（17）通过键装配在主动轮传动轴（13）一侧，并与齿轮A（16）相啮合，所述齿轮A（16）通过键装配在减速器（11）主轴上。

5.根据权利要求1所述轮式缆索检测机器人，其特征是，所述螺杆（7）通过螺母装配固定于上机架（1）上，所述压紧弹簧（4）分别套于螺杆（7）中，每个滚动轴承A（8）分别装配于从动轮传动轴（6）一侧，并分别安装在2根螺杆（7）中，从而使从动轮（5）与上机架（1）形成可活动的压缩状态。

6.根据权利要求1所述轮式缆索检测机器人，其特征是，所述连接杆（2）两端加工成螺纹状，4根连接杆（2）分别穿过下机架（15）四个边角孔，并与蝶形螺帽（3）和六角螺帽（14）装配固定，机器人下车体安装在缆索（20）下端，机器人上车体安装在缆索（20）上端并使上机架（1）四个边角孔分别穿过4根连接杆（2），最后分别在4根连接杆（2）上安装蝶形螺帽（3），通过调节4根连接杆（2）上的蝶形螺帽（3）位置来调整从动轮（5）与主动轮（12）间的距离来压紧缆索（20），使从动轮（5）和主动轮（12）与缆索（20）产生足以克服机器人自重和负载的摩擦力，从而使机器人适应在不同斜率和直径的缆索（20）上爬行。

7.根据权利要求1所述轮式缆索检测机器人，其特征是，机器人能够通过携带高清摄像头检测设备在攀爬过程中对缆索（20）进行检测。