专利名称：一种斜拉桥缆索检测机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业机器人，具体涉及一种斜拉桥缆索检测机器人。
背景技术：
斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。而缆索是斜拉桥的主要承重部分，其造价占全桥造价的25%-30%。为了降低缆索的维修费用，避免单根或全体缆索被腐蚀而换索，改善大桥形象，定期的内外部检测是十分必要的。缆索机器人是一种能够携带相关设备攀爬缆索，并对其进行高空作业的爬行机器人。 这种自动化装备可以应用在斜拉桥缆索的检测、清洗、喷涂、彩装、探伤等方面。中国专利申请200810142308. 4公开了一种缆索检测机器人，由沿缆索圆周方向均布的两台小车通过联接件连接组成，在其中主动小车上设置有爬升装置，在另一从动小车上设置有夹紧装置，在联接件上设置有防偏装置；所述爬升装置包括了固定在小车车体上的锂电池和固定在小车车体主动轮一侧的直流电机，所述夹紧装置包括了一端与小车车体沿小车径向摆动活动连接的支臂，拉伸弹簧及连接于支臂的滑轮。这种缆索检测机器人使用安全可靠。但本缆索检测机器人的驱动方式同时也存在着一些需要解决的问题如封闭力-附着力-驱动力之间的矛盾，爬行过程中要求驱动轮恰好与拉索表面有较好的接触， 以产生合适的摩擦力，而夹紧装置在行进中会发生卡死无法运动的情况。另外，体积大、重量大、安装麻烦、操作不够方便。
实用新型内容有鉴于于此，为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种体积小，安装方便， 操作简单，在各种缆索上运行稳定的斜拉桥缆索检测机器人。本实用新型提供的一种斜拉桥缆索检测机器人，所述机器人由上体和下体两部分构成，所述上体包括上体板、穿过上体板并前后对称的一对上体螺杆、各固定于每个上体螺杆下部的弹簧和各固定于每根弹簧下端的一对左右平行的上体橡胶轮，所述下体包括下体板、固定于下体板的三相异步电动机、电动机变速箱和与电动机变速箱相连动并与上体橡胶轮上下对应的两对下体橡胶轮，所述上体板和下体板通过下体螺杆相固定。本实用新型利用变频器先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机，通过电动机驱动下体橡胶轮实现机器人的上下攀爬、悬停功能。进一步，所述电动机转速为1000-1400转/每分钟。进一步，所述电动机变速箱由四个减速齿轮组成，电动机通过轴承带动齿轮1#转动，齿轮1#通过齿轮的咬合带动齿轮2#转动，齿轮2#通过齿轮的咬合带动齿轮3#和齿轮 4#转动，齿轮3#和4#通过轴承各自带动一对下体橡胶轮转动。进一步，所述下体螺杆由位于长方形上、下体板四个顶角的四根下体螺杆组成。进一步，所述机器人装载有视频采集系统，所述视频采集系统包括四部CCD摄像头和可与地面PC机视频监控系统通讯连接的视频信号处理模块。本实用新型的有益效果在于1.本缆索检测机器人结构简单新颖、安装方便，适于在各种缆索上运行。本实用新型采用剖分式结构，由上体和下体通过四根螺杆连接，不仅安装方便 (一次安装时间仅约8min)，而且通过调节四根螺杆上的螺母可以适应不同直径的斜拉索， 适应斜拉索的外径范围为65mm-205mm。2.本缆索检测机器人运行稳定。本实用新型通过弹簧将两对自行滚动的橡胶轮(上体橡胶轮)与两对由电机驱动的橡胶轮(下体橡胶轮)夹紧斜拉索，与缆索产生足以克服自重和负载的摩擦力，将电机驱动力转化为沿拉索的牵引力，既不会与缆索间松弛滑动，也不会发生卡死无法运动的情况， 进、退、悬停自如。同时将占整个机器人比重比较大的电机安装在下端，在机器人沿着拉索上下爬行时其重心始终保持在拉索以下，使机器人在爬行过程中不会绕缆索旋转而保持平衡。爬行的倾角可为0° 90°3.本缆索检测机器人速度可控本实用新型机器人使用的电动机功率为1. lkw，最高转速为每分钟1400转。变速箱由一系列减速齿轮组成，以降低电动机齿轮转动速度，将机器人行进速度控制在理想范围。变速箱齿轮变速比为50 1，即变速后齿轮最高转速为每分钟观转，因此机器人的行进速度可在l-9m/min范围内调整。4.本缆索检测机器人体积小，设备载重可达到Mkg，可装载视频采集系统，适于斜拉桥缆索的检测和探伤。
图1为机器人本体的正面结构示意图图2为机器人本体的侧面结构示意图图3为机器人本体的俯视结构示意图图4为机器人在缆索上运行状态示意图其中1-螺母I，2-弹簧，3-上体橡胶轮，4-下体螺杆，5_三相异步电动机，6_电动机变速箱，7-齿轮3#，8-齿轮2#，9-齿轮4#，10-齿轮1#，11-下体橡胶轮，12-上体螺杆， 13-把手，14-螺母II，15-缆索，16-缆索横截面，17-上体板，18-下体板。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型为便于安装，采用剖分式结构由上体和下体两部分构成，上体由上体板(17)、穿过上体板并前后对称的一对上体螺杆(12)、各固定于每个上体螺杆下部的弹簧( 和各固定于每根弹簧下端的一对左右平行的橡胶轮(3)，所述下体包括下体板(18)、固定于下体板的三相异步电动机(5)、电动机变速箱(6)和与电动机变速箱相连动并与上体橡胶轮C3)上下对应的两对下体橡胶轮(11)，所述上体板和下体板通过下体螺杆(4)相固定。斜拉索穿过上体橡胶轮( 与下体橡胶轮(11)之间的空间，上体通过弹簧(2)将两对自行滚动上体橡胶轮C3)与下体的两对由电动机驱动的下体橡胶轮(11)夹紧斜拉索，电动机驱动力转化为沿拉索的牵引力，从而实现机器人沿着斜拉索上下爬行。机器人的上体和下体通过四根螺杆4)连接，调节四根螺杆上的螺母(1)来适应不同直径的斜拉索。上、下体分别装的四只橡胶轮，在压紧装置-弹簧的作用下，与缆索产生足以克服自重和负载的摩擦力，使机器人与缆索保持合适的压力，适应缆索不同斜率或直径的变化。电动机5最高转速为每分钟1400转，变速箱6是由一系列减速齿轮组成，主要作用是降低电动机齿轮转动速度，让机器人行进速度在理想范围值内。变速箱6齿轮变速比为50 1，即变速后齿轮最高转速为每分钟观转。通过电动机轴承带动齿轮1#10转动，齿轮1#10通过齿轮的咬合带动齿轮2#8转动，齿轮2#8通过齿轮的咬合带动齿轮3#7和齿轮 4#9转动，齿轮3#7和4#9通过轴承分别带动一对下体橡胶轮转动，从而驱动机器人沿缆索行进。所述机器人装载有视频采集系统，由四部CXD摄像头和可与地面PC机视频监控系统通讯连接的视频信号处理模块组成。机器人上下四周位置布置四部工业高屏蔽CXD摄像头，用于实时拍摄缆索表面状况，通过实时观察和后续图像处理，检查缆索表面故障。摄像头获得的图像信号通过双屏蔽双绞线传输到桥面主机，由技术人员进行监视，并根据拉索表面状况控制控制机器人前进或后退，调节机器人速度，对缆索表面缺陷处进行仔细检查， 以避免图像处理系统局部工作不正常等造成的不必要错误。
权利要求1.一种斜拉桥缆索检测机器人，其特征在于，所述机器人由上体和下体两部分构成，所述上体包括上体板、穿过上体板的前后对称的一对上体螺杆(1 、各固定于每个上体螺杆下部的弹簧( 和各固定于每根弹簧下端的一对左右平行的上体橡胶轮(3)，所述下体包括下体板、固定于下体板的三相异步电动机(5)、电动机变速箱(6)和与电动机变速箱连动并与上体橡胶轮上下对应的两对下体橡胶轮(11)，所述上体板和下体板通过下体螺杆相固定⑷。
2.按照权利要求1所述的斜拉桥缆索检测机器人，其特征在于，所述电动机(5)转速为 1000-1400转/每分钟。
3.按照权利要求1所述的斜拉桥缆索检测机器人，其特征在于，所述变速箱(6)由四个减速齿轮组成，通过电动机轴承带动齿轮1# (10)转动，齿轮1# (10)通过齿轮的咬合带动齿轮2#(8)转动，齿轮2#(8)通过齿轮的咬合带动齿轮3#(7)和齿轮4#(9)转动，齿轮3# (7) 和4# (9)通过轴承各自带动一对下体橡胶轮转动。
4.按照权利要求1所述的斜拉桥缆索检测机器人，其特征在于，所述下体螺杆由位于长方形上、下体板四个顶角的四根下体螺杆组成。
5.按照权利要求1所述的斜拉桥缆索检测机器人，其特征在于，所述检测机器人装载有视频采集系统，所述视频采集系统由四部CCD摄像头、视频信号处理模块和地面PC机视频监控系统组成。
专利摘要本实用新型提供一种斜拉桥缆索检测机器人，所述机器人由上体和下体两部分构成，所述上体包括上体板、穿过上体板并前后对称的一对上体螺杆、各固定于每个上体螺杆下部的弹簧和各固定于每根弹簧下端的一对左右平行的上体橡胶轮，所述下体包括下体板、固定于下体板的三相异步电动机、电动机变速箱和与电动机变速箱相连动并与上体橡胶轮上下对应的两对下体橡胶轮，所述上体板和下体板通过下体螺杆相固定。本缆索检测机器人结构简单新颖、安装方便，适于在各种缆索上稳定运行，适于斜拉桥缆索的检测和探伤。
文档编号E01D19/10GK202023146SQ20112011938
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者余朝阳, 黄梅峰 申请人:余朝阳, 广州市承信公路工程检验有限公司, 黄梅峰