[發明專利]履帶式拉索自動爬升機構及其控制系統

有效

• 申請號: 200910302899.1
• 申請日: 2009-06-03
• 公開（公告）號: CN101906752A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 李德興;方樹;嚴李榮;鄧年春;廖恒;王曉琳;甘秋萍;趙劼;周庠天;張日亮
• 申請（專利權）人: 柳州歐維姆機械股份有限公司
• 主分類號: E01D19/10
• 分類號: E01D19/10;G05B19/418
• 代理公司: 柳州市榮久專利商標事務所(普通合伙) 45113
• 代理人: 張榮玖

技術領域：

本發明涉及一種纜索維護設備，特別是一種斜拉橋纜索上作業的纜索維護機器人拉索自動爬升機構及其控制系統，屬于機器人技術領域。

背景技術：

拉索檢測維修機器人是以拉索作為支承點，能沿著拉索自動爬升、下降，對拉索進行攝像、損傷檢測及各種維護的智能機械。它是對橋梁或其他建筑拉索進行檢測維護的最新技術及發展方向。拉索自動爬升系統是拉索檢測維修機器人的基礎，現有拉索自動爬升系統技術的不足主要有：

1、當采用電動爬升方式時采用輪式爬升行走裝置，行走可靠性和穩定性較差，爬升機構負重能力較差，當工程使用的拉索較陡時(與地面夾角大于60度)，或者拉索表面損壞情況較嚴重時輪式行走爬升機構很難在拉索上行走，無法進行檢測維修工作；

2、爬升機構的控制采用普通有線控制，需要拖帶動力線及控制線，爬升機構帶線工作爬升能力差，工況適應性差。當工程使用的拉索較長時(大于200米)，帶線行走的爬升機構無法到達拉索的遠端進行檢測維修工作，無法適應在刮風、下雨等惡劣工況下使用。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種履帶式拉索自動爬升機構及其控制系統，該爬升機構能在拉索表面穩定、可靠地爬升及下降，該機構動力分布合理，負重能力強，行走裝置對拉索的壓緊平衡調節方便，其控制系統技術先進，操作簡便，可以實現無線或有線控制。

解決上述技術問題的技術方案是：一種履帶式拉索自動爬升機構，包括外框架、安裝在外框架上的爬升行走裝置和壓緊調節裝置：

所述的外框架為筒形，其中一面做成鉸接式，可以自由開閉；

所述的爬升行走裝置包括n套具有履帶式拉索爬升行走裝置結構的驅動輪組和m套導向輪組，n套驅動輪組和m套導向輪組通過導向芯軸或是均布地或是對稱地安裝在外框架的安裝面上，行走裝置的n套驅動輪組和m套導向輪組通過導向芯軸可以相對于外框架做徑向的移動；

所述的壓緊調節裝置有n+m個，分別安裝在外框架的安裝面上、用于調節爬升行走裝置的各套驅動輪組和導向輪組對拉索的壓緊力，n為2～20之間能被2或3整除的數，m為0或2～20之間能被2或3整除的數。

所述的外框架外緣橫截面外緣形狀或為四邊形或為正六邊形或為圓形。

其進一步技術方案是：所述的每套驅動輪組包括由驅動輪、從動輪、壓緊輪組、安裝框架和行走履帶組成的行走部分和履帶張緊機構；

驅動輪和從動輪是能通過行走履帶同步傳遞動力、外圈帶相同齒形的圓柱形結構，驅動輪側向通過鍵安裝有傳動齒輪，用來接受從電動機或其他動力機械傳遞來的動力；

壓緊輪組的各個輪體外表加工有直徑和拉索相同或相近的圓弧面或倒圓角的折彎面；

安裝框架是兩側板下部加工有輪軸安裝叉口、橫截面為倒U字型形的框架，其兩側板上中部安裝有連接鉸鏈；

行走履帶是環形柔性帶結構，其與驅動輪、從動輪配合的內表面帶有與驅動輪和從動輪外圈相同的齒型，其與拉索表面接觸的外表面帶有能增加摩擦系數的條紋；

驅動輪、從動輪、壓緊輪組通過各自的輪軸安裝在安裝框架的兩塊側板中間，兩側用螺母夾緊固定，其中驅動輪安裝在前上部，從動輪安裝在后上部，壓緊輪組的各個壓緊輪安裝在底部的同一高度上，行走履帶套裝在驅動輪、從動輪和壓緊輪組的外圍，其內齒與驅動輪和從動輪的外齒相配合，整個行走裝置可以繞著連接鉸鏈單向自由擺動。

所述的每個壓緊調節裝置包括導向芯軸、調節螺柱、導向螺母和壓緊彈簧，導向螺母與外框架的安裝面垂直地安裝在框架的安裝面上、調節螺柱安裝在導向螺母上、導向芯軸穿入調節螺柱中心的導向長孔中并限位，壓緊彈簧套在導向芯軸的外部并安裝在調節螺柱和爬升行走裝置的各驅動輪組和導向輪組鉸鏈之間，旋動調節螺柱通過壓緊彈簧調節爬升行走裝置的各驅動輪組和導向輪組對拉索的壓緊力。

其更進一步技術方案是：所述的履帶式拉索自動爬升機構的爬升控制系統主要由一臺上位機、一臺下位機及其兩臺無線數傳服務器組成；

所述的上位機包括1臺作為主控制器的上位機CPU單元、人機界面和24VDC電源模塊和控制臺，其作用是：用于整個系統的啟停控制，它包括：控制電機的啟停、正反轉、速度調整和位置調整等動作，同時還能接收來自爬升機搭載的下位機反饋回來的現場數據，通過人機界面將下位機反饋數據顯示出來；

所述的下位機包括1臺作為主控制器的下位機CPU單元、1塊I/O擴展卡和1塊24VDC電源模塊，它能接收來自上位機的指令并控制n臺電機驅動器同步完成驅動動作，同時處理來自爬升機構機載編碼器等傳感器的數據和n臺電機驅動器的反饋數據，將這些數據回傳至上位機