[發明專利]一種爬纜機器人

有效

• 申請號: 201510068495.6
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號: CN104652263A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 王國志;李想;鄧斌;吳文海;秦劍;劉桓龍
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: E01D19/10
• 分類號: E01D19/10
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本發明涉及一種機器人，具體涉及對纜索進行檢查和作業的機器人。

背景技術

隨著橋梁建造業的快速發展，斜拉橋的規模越來越大，目前，世界上主跨超過200米的斜拉橋已多達200余座。斜拉橋數量尺寸的增大為橋梁的檢測帶來了更多的挑戰。纜索是斜拉橋的主要承重構件，且長期暴露在風吹日曬中，容易出現破損甚至斷裂的情況，需要定時檢測其表面是否完整。纜索懸掛在斜拉橋的兩側，可能高達百米，一般的人工檢查方法耗時耗力，不能保證人身安全，利用卷揚機檢測纜索雖然在一定程度上保證了人員安全，但是仍存在著效率低下的問題。在這種背景下，爬纜機器人技術被提出。這種技術就是利用特別設計制作的工業機器人搭載檢測系統對纜索進行檢測和作業。現有的爬纜機器人主要有氣動蠕動式、電動連續式和螺旋爬升式。相比較，電動連續式爬纜機器人有運動連續可靠、體積較小、可無線遙控及承載力較好等優點，成為爬纜機器人主要發展的方向。

纜索表面通常覆蓋有一層絞絲，絞絲在長期使用中會產生一些較大的凸起或凹陷，有時纜索上還會安裝一些小型檢測元件或者裝飾品，爬纜機器人在工作過程中，需要越過這些障礙。查閱國內的幾款最新爬纜機器人，如中國專利公開號CN201437247，公開日為2010年4月14日，實用新型創造的名稱為纜索爬行機器人，該申請公開了一種纜索爬行機器人，由三根連桿支架連接三輛小車構成的，三角架的三個頂點處上推桿鉸鏈連接下推桿，上下推桿分別安有一個驅動輪和一個從動輪。上推桿和下推桿都是通過斜拉彈簧與纜索產生接觸力的，整個機器人成等邊三角形結構。該實用新型的纜索機器人有以下不足。第一，所設計的三角框架結構固定，所以不能應用在直徑差異過大的纜索上。第二，使用斜拉彈簧雖然有一定的越障能力，但滾輪通過較大障礙物時，仍然存在可能卡死的問題。第三，由于結構限制，在工作過程中無法改變機器人對纜索的抱緊力，當機器人在高空中卡死或者打滑，地面無法控制機器人回收。以上問題在現有種類的電動連續式爬纜機器人中普遍存在。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于對纜索檢查和作業的爬纜機器人。該機器人可用于直徑差異大的纜索，對纜索的夾緊力好，爬纜能力和越障能力強，且可避免卡死和打滑。

本發明為實現其發明目的所采取的技術方案是：一種爬纜機器人，包括外框架和內部的爬行機構，其結構是：

外框架為立方體框架，外框架每個側面的立桿之間，通過軸承連接兩端旋向相反的滾珠絲杠，相對的兩個滾珠絲杠由一個固定于外框架上的步進電機驅動；

外框架的每個側面設置一個滑架，滑架的具體構成是：兩根豎桿通過一根橫桿連接，豎桿的上下端均安裝有滑架導輪，上下端的滑架導輪分別與外框架的頂桿和底桿接觸；兩根豎桿外側均固定有與滾珠絲杠配合的絲杠螺母；

所述的爬行機構固定于滑架的橫桿上，其具體構成是：

一對夾緊支撐板固定于相對的兩橫桿上，夾緊支撐板內側的上端鉸接導向桿，導向桿的另一端安裝導向輪，導向桿的中上部與夾緊支撐板的中上部之間連接有拉伸彈簧，夾緊支撐板的下端通過直線軸承安裝有導桿；

另一對夾緊支撐板固定于相對的另兩根橫桿上，夾緊支撐板內側的下端鉸接導向桿，導向桿的另一端安裝導向輪，導向桿的中下部與夾緊支撐板的中下部之間連接有拉伸彈簧，夾緊支撐板的上端通過直線軸承安裝有導桿；

所述的導桿向內伸出的一端與平衡梁鉸接，導桿在平衡梁和夾緊支撐板之間的部位套合有壓力傳感器和壓縮彈簧；平衡梁的上下端分別安裝有從動輪和主動輪，從動輪和主動輪之間連有同步帶，主動輪與固定于平衡梁上的驅動電機相連。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

一、通過兩對滑架及其對應的導向輪、主動輪和從動輪從四個方向夾緊纜索，其夾緊力大，夾緊牢固，爬纜能力強。

二、相對的滾珠絲杠調節對應的相對滑架之間的距離，滑架的滑動距離大，適應的的纜索的直徑范圍大。

三、兩對滑架分別由兩個步進電機各自獨立驅動，兩對滑架之間的移動距離可以不同，從而可適應扁平狀的纜索；并且可以通過松開一對滑架，夾緊另一對滑架，可以順利地避開纜索某一側的，或相對的兩側安裝的各種零部件，其越障能力強，通過性好。

四、可以方便地通過對步進電機的控制，實現對纜索夾緊力地控制，既能夠保證夾緊牢固，避免打滑，同時又能夠避免卡死，通過性好。