一种履带式磁吸附缆索检测机器人的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种履带式磁吸附缆索检测机器人，包括框架、V形橡胶履带、离合器、下降限速装置和至少两个V形负重轮。V形橡胶履带包覆在所有V形负重轮的外周，V形橡胶履带内封装有磁吸附单元。至少一个V形负重轮为驱动轮。下降限速装置通过离合器与其中一个V形负重轮相连接。框架包括对称设置在V形橡胶履带两侧的机架，每个机架均为两段式结构。采用上述结构后，结构紧凑、操作简便、越障能力强。V形橡胶履带能提高机器人防脱轨的能力；磁吸附单元封装在履带内，能缓冲与拉索表面的碰撞，同时磁吸附单元根据负重轮半径设计尺寸，可以避免履带绕过负重轮时产生冲击现象。另外，下降速度可调节，且能适应不同斜度的拉索。
【专利说明】
-种履带式磁吸附缆索检测机器人
技术领域
[0001] 本发明设及一种应用在大型斜拉桥缆索检测的故障机器人，特别是一种履带式磁 吸附缆索检测机器人。
【背景技术】
[0002] 斜拉桥是目前使用极为广泛的桥梁，靠多根拉索来承受载荷，因此拉索关系到整 个桥梁的安全性，必须对拉索定期检测与维护。拉索的检测属于高空作业，运种危险的工作 完全可W由机器人来替代。
[0003] 对于专口用于斜拉桥检测的机器人，根据实际需要，必须满足W下几点要求：（1) 能适应不同直径的拉索，运可W大大降低开发的成本；（2)由于斜拉桥由多根拉索组成，为 了减少工作时间和人员投入，必须要提高机器人的工作速度，特别是要减少安装机器人的 时间；（3)拉索的表面很可能是凹凸不平的，甚至会有一段凸起的部分，运就需要机器人具 备一定的越障能力；（4)当机器人发生电气故障时，需要能从高空安全回收的装置。
[0004] 在拉索机器人的结构设计中，需要同时兼顾越障能力、安装时间W及管径适应能 力等多种要求。另外，现有的安全回收方案多W摩擦片式限速为主，运种回收方法的缺点是 不能适应不同斜度的拉索，如果制动力太小，起不到限速的作用，制动力太大则会卡死。所 W，需要开发一种能满足工程实践需要的新型机器人。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种履带式磁吸附 缆索检测机器人，该履带式磁吸附缆索检测机器人结构紧凑、操作简便、越障能力强，同时 还配有可调节下降速度的液压阻尼式的下降限速装置。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0007] -种履带式磁吸附缆索检测机器人，包括框架、V形橡胶履带、离合器、下降限速装 置和至少两个V形负重轮。
[000引V形橡胶履带包覆在所有V形负重轮的外周，V形橡胶履带内封装有磁吸附单元。
[0009] 至少一个V形负重轮为驱动轮。
[0010] 下降限速装置通过离合器与其中一个V形负重轮相连接。
[0011] 框架包括对称设置在V形橡胶履带两侧的机架，每个机架均为两段式结构。
[0012] 所述下降限速装置为由活塞、连杆、油缸和曲柄轮构成的曲柄连杆机构；曲柄轮与 离合器相连接，曲柄轮转动，带动活塞在油缸内上下移动;活塞位于油缸内部分沿周向设置 有若干个阻尼孔。
[0013] 所述V形负重轮有=个，其中有两个V形负重轮为驱动轮，一个V形负重轮为从动 轮，下降限速装置通过离合器与从动轮相连接。
[0014] 每个机架均包括两块相互较接的=角形板。
[0015] 每块=角形板的=个角点处均各设置有一个较接孔，其中两个较接孔分别套装在 对应V形负重轮的转轴上，另一个较接孔通过支撑轴与另一侧相对应的=角形板相连接。
[0016] 其中一个驱动轮通过皮带传动装置与从动轮相连接;皮带传动装置包括同步带和 同步轮。
[0017] 所述驱动轮的驱动装置为锥齿轮和电机。
[0018] 所述磁吸附单元的尺寸根据V形负重轮的半径尺寸进行设计。
[0019] 本发明采用上述结构后，具有如下有益效果：
[0020] 1 .V形橡胶履带能提高机器人防脱轨的能力，橡胶材料还能增大滑动摩擦系数。
[0021 ] 2 .磁吸附单元封装在履带内，能缓冲与拉索表面的碰撞，同时磁吸附单元根据负 重轮半径设计尺寸，可W避免履带绕过负重轮时产生冲击现象。
[0022] 3.机架采用两段式结构，机器人会有更好的越障能力。
[0023] 4.结构稳定，并且能在机器人越障时起到限位的作用。
[0024] 5.机器人动力充足。
[0025] 6.采用液压阻尼式的下降限速装置，能适应不同斜度的拉索。
[0026] 7.机器人采用磁吸附原理附着于拉索表面，安装时间会大大减少。
【附图说明】
[0027] 图1是本发明一种履带式磁吸附缆索检测机器人的立体结构示意图。
[00%]图2显示了本发明机器人的仰视图或俯视图。
[0029] 图3显示了 V形橡胶履带的结构示意图。
[0030] 图4显示了 V形橡胶履带的侧视图。
[0031] 图5显示了本发明机器人越障示意图。
[0032] 图6显示了 V形负重轮的结构示意图。
[0033] 图7显示了下降限速装置中活塞和油缸的结构示意图。
[0034] 图8显示了下降限速装置中活塞的结构示意图。
[0035] 其中有：
[0036] 1.框架；11.机架；12.连接板;13.支撑轴；
[0037] 2. V形橡胶履带;21.磁吸附单元；
[003引3.离合器；
[0039] 4.电机；
[0040] 5.锥齿轮；
[0041 ] 6.下降限速装置;61.活塞;62.连杆;63.油缸;64.曲柄轮;65.阻尼孔；
[0042] 7.皮带传动装置;71.同步带;72.同步轮；
[0043] 8. V形负重轮;81.转轴；
[0044] 9.拉索;91.障碍物。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0046] 如图1和图2所示，一种履带式磁吸附缆索检测机器人，包括框架1、V形橡胶履带2、 离合器3、下降限速装置6和至少两个V形负重轮8。
[0047] V形负重轮8的数量根据需要进行设置，优选为=个，但也可W为多个。其中，至少 一个V形负重轮为驱动轮，但也可W两个或多个均为驱动轮，具体可根据爬升力需要进行设 置。
[004引本申请中，个V形负重轮，且其中有两个V形负重轮为驱动轮，一个V形负重轮 为从动轮为例进行说明。
[0049] 每个驱动轮连接一个驱动装置，驱动轮的驱动装置优选为锥齿轮5和电机4。电机 通过连接板12固定在机架上。
[0050] 其中一个驱动轮通过皮带传动装置7与从动轮相连接;皮带传动装置优选包括同 步带71和同步轮72。
[0051] 如图6所示，每个V形负重轮均套装在转轴81的外周。
[0052] 如图3和图4所示，V形橡胶履带包覆在所有V形负重轮的外周，能缓冲与拉索表面 的碰撞。V形橡胶履带内封装有磁吸附单元21。
[0053] 磁吸附单元的尺寸根据V形负重轮的半径尺寸进行设计，能够避免履带绕过负重 轮时产生冲击现象。
[0054] 框架1包括对称设置在V形橡胶履带两侧的机架11，每个机架均为两段式结构。每 个机架均优选包括两块相互较接的=角形板，也即框架包括四块=角形板，四块=角形板 的排列方向优选一致。
[0055] 每块=角形板的=个角点处均各设置有一个较接孔。
[0056] 位于V形橡胶履带两侧对应设置的两块=角形板，通过两根转轴81和一根支撑轴 13连接，构成框架的一段，结构稳固。也即=角形板中的两个较接孔分别套装在对应V形负 重轮的转轴上，另一个较接孔通过支撑轴与另一侧相对应的=角形板相连接。
[0057] 另外，框架通过中间底部的一根转轴连接机器人的两段，构成一个两段式结构。其 中一对=角形板位于另外一对=角形板的内侧，并且和位于中间上面的支撑轴13共同作 用，起到限位的目的，防止机器人在越障时翻倒。另外，机架=角形的结构可W为检测装置 提供更多的安装空间。
[0058] 如图5所示，采用两段式结构的机器人，在翻越缆索9上的障碍物91时，靠上、下两 对=角形板的摆动使V形负重轮和V形橡胶履带依次越过障碍。
[0059] 下降限速装置6为由活塞61、连杆62、油缸63和曲柄轮64构成的曲柄连杆机构。曲 柄轮与离合器3相连接，离合器的另一端优选与从动轮相连接。当曲柄轮转动时，能带动活 塞在油缸内上下移动。
[0060] 当机器人发生电气故障时，在离合器3的作用下，曲柄轮64和V形负重轮8W相同的 角速度转动，并通过连杆62带动活塞61的往复移动。油缸63内装有液压油，利用油液的粘度 来损耗活塞运动时的压力，将其转化为热能，运样活塞的运动需要更大的力F，设机器人下 降时活塞的功率为P，则根据功率公;eS
该限速机构能够有效降低活塞61的移动速度 V，进而也降低了整个机器人的下降速度。
[0061] 如图7和图8所示，活塞位于油缸内部分沿周向设置有若干个阻尼孔65。液压油的 平均流速等于活塞的移动速度V，流经阻尼孔65时可视作层流的情况，根据液体层流时的沿 程压力损失公5
，每个阻尼孔65的压力损失A P与流速V成正比，压力损失P即 活塞运动中增加的额外压力，A为沿程阻力系数，1为阻尼孔65的深度，d为阻尼孔65的孔径， P为油液的密度。根据W上分析可知，采用液压阻尼的方式，该机构可W适应不同斜度的拉 索，当机器人下降速度很快时，损耗的压力也会相应增大。
[0062] W上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可W对本发明的技术方案进行多种等同变换，运 些等同变换均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种履带式磁吸附缆索检测机器人，其特征在于:包括框架、V形橡胶履带、离合器、 下降限速装置和至少两个V形负重轮； V形橡胶履带包覆在所有V形负重轮的外周，V形橡胶履带内封装有磁吸附单元； 至少一个V形负重轮为驱动轮； 下降限速装置通过离合器与其中一个V形负重轮相连接； 框架包括对称设置在V形橡胶履带两侧的机架，每个机架均为两段式结构。2. 根据权利要求1所述的履带式磁吸附缆索检测机器人，其特征在于:所述下降限速装 置为由活塞、连杆、油缸和曲柄轮构成的曲柄连杆机构；曲柄轮与离合器相连接，曲柄轮转 动，带动活塞在油缸内上下移动;活塞位于油缸内部分沿周向设置有若干个阻尼孔。3. 根据权利要求1所述的履带式磁吸附缆索检测机器人，其特征在于:所述V形负重轮 有三个，其中有两个V形负重轮为驱动轮，一个V形负重轮为从动轮，下降限速装置通过离合 器与从动轮相连接。4. 根据权利要求3所述的履带式磁吸附缆索检测机器人，其特征在于:每个机架均包括 两块相互铰接的三角形板。5. 根据权利要求4所述的履带式磁吸附缆索检测机器人，其特征在于:每块三角形板的 三个角点处均各设置有一个铰接孔，其中两个铰接孔分别套装在对应V形负重轮的转轴上， 另一个铰接孔通过支撑轴与另一侧相对应的三角形板相连接。6. 根据权利要求3所述的履带式磁吸附缆索检测机器人，其特征在于:其中一个驱动轮 通过皮带传动装置与从动轮相连接;皮带传动装置包括同步带和同步轮。7. 根据权利要求1所述的履带式磁吸附缆索检测机器人，其特征在于:所述驱动轮的驱 动装置为锥齿轮和电机。8. 根据权利要求1所述的履带式磁吸附缆索检测机器人，其特征在于:所述磁吸附单元 的尺寸根据V形负重轮的半径尺寸进行设计。
【文档编号】E01D19/10GK106049264SQ201610483178
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】徐丰羽, 王越
【申请人】南京邮电大学