专利名称：连续行进式气动缆索维护机器人的制作方法
技术领域：
本发明是一种连续行进式气动缆索维护机器人，主要用于斜拉桥缆索的防腐及喷涂等作业。
背景技术：
斜拉桥是最近几十年兴起的新型桥型，具有良好的抗震性和经济性，目前世界范围已拥有各式斜拉桥400余座，其中我国拥有190余座。承重缆索作为斜拉桥的主要受力构件，暴露在大气之中，长期受到风吹、日晒、雨淋和环境污染的侵蚀，其表面的防护层极易受到破坏，防护层的破损会引起周围介质对内部钢索产生电化腐蚀，进而威胁到缆索的使 用寿命，定期对缆索表面进行涂漆是目前缆索维护的主要方式之一。缆索维护机器人涂膜作业质量的好坏将直接影响到缆索的使用寿命。缆索机器人的研究在世界范围内来看，还处于初期阶段。调查分析，现有缆索维护机器人的爬缆机构的运动方式大体可分为摩擦轮连续滚动式、夹紧蠕动式两种。上海交通大学吕恬生教授领导的课题组在国内率先开展了这方面的研究工作，成功研制了采用电动全驱动摩擦轮式、气动蠕动式两种机器人样机，并在S市两个大桥上进行了实验。基本满足一般的使用要求，但也存在结构复杂，上升、下降都需要消耗大量的能源的缺点。因此，高效且能够连续移动的缆索维护机器人的研制具有重要的意义。
发明内容
本发明目的是提供一种代替施工人员对缆索进行维护喷涂等相关作业的连续行进式气动缆索维护机器人。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为本发明主要由上体(5)、下体(2)及喷涂机构(8)组成，通过上移动机构(7)、下移动机构(4)将此三部分连接起来。上体(5)安装有上体夹紧机构(11)和上体导向机构
(12)，下体⑵安装有下体夹紧机构(16)和下体导向机构(15)，上体导向机构(12)及下体导向机构(15)保证装置的中心线在爬升过程中保持与缆索轴线重合。上移动机构(7)由导向轴2 (9)、液压阻尼缸2 (6)及气动缸组2(10)构成，下移动机构(4)由导向轴1(14)、液压阻尼缸I (3)及气动缸组I (13)构成，气动缸组2 (10)、气动缸组I (13)及液压阻尼缸2 (6)、液压阻尼缸1(3)构成气液阻尼回路，可实现机器人的连续升降。所述下移动机构(4)与上移动机构(7)运动方向相反，且速度差值始终保持恒定。所述气动缸组2 (10)、气动缸组I (13)及液压阻尼缸2 (6)、液压阻尼缸1(3)构成气液阻尼回路。所述液压阻尼缸2(6)与液压阻尼缸1(3)行程比为2 I。所述液压阻尼缸2 (6)与液压阻尼缸1(3)活塞杆和活塞的面积比均为I : 2。所述液压阻尼缸2(6)与液压阻尼缸1(3)的上下两腔充满油液用油管将其并联起来。本发明具有行进速度稳定连续、对缆索适应能力强等特点，为提高机器人缆索喷涂作业质量提供了技术保障。
图I是连续行进式气动缆索维护机器人结构组成原理图；图2是连续行进式气动缆索维护机器人气动系统原理图；图3是连续行进式气动缆索维护机器人上升过程动作分解图。图中1、缆索,2、下体,3、液压阻尼缸1,4、下移动机构,5、上体,6、液压阻尼缸2,
7、上移动机构，8、喷涂机构，9、导向轴2，10、气动缸组2，11、上体夹紧机构，12、上体导向机构，13、气动缸组1，14、导向轴1，15、下体导向机构，16、下体夹紧机构，17、单向阀，18、二位二通电磁换向阀，19、压力继电器，20、二位五通电磁换向阀，21、单向阀，22、单向阀，23、二位五通电磁换向阀，24、单向阀，25、单向阀，26、压力继电器，27、压力继电器，28、下移动缸组，29、上移动缸组，30、液压单向节流阀，31、蓄能器，32、液压单向节流阀。
具体实施例方式下面利用附图对本装置作进一步描述参见图I、图2、图3所示，本发明主要由上体(5)、下体⑵及喷涂机构⑶组成，通过上移动机构(7)、下移动机构(4)将此三部分连接起来。上体(5)安装有上体夹紧机构(11)和上体导向机构(12)，下体(2)安装有下体夹紧机构(16)和下体导向机构(15)；上体导向机构(12)及下体导向机构(15)保证装置的中心线在爬升过程中保持与缆索轴线重合；上移动机构(7)由导向轴2(9)、液压阻尼缸2(6)及气动缸组2(10)构成，下移动机构(4)由导向轴I (14)、液压阻尼缸1(3)及气动缸组I (13)构成，气动缸组2 (10)、气动缸组1(13)及液压阻尼缸2 (6)、液压阻尼缸1(3)构成气液阻尼回路，可实现机器人的连续升降。所述连续行进式气动缆索维护机器人上升过程动作节拍分解为a下体夹紧机构
(16)夹紧，b上体夹紧机构(11)松开，c上移动缸组(29)以速度V匀速缩回，下移动缸组
(28)以2v速度伸出，机器人本体以速度V匀速上升；d上体夹紧机构(11)夹紧，e下体夹紧机构(16)松开，f上移动缸组(29)以速度V伸出，下移动缸组(28)以2v速度缩回，机器人本体以速度V匀速上升。如此重复，机器人实现连续恒速爬升。机器人下降时改变动作节拍循环程序，就可实现连续恒速下降。所述连续行进式气动缆索维护机器人气动控制系统采用由上体移动缸组(29)、下体移动缸组(28)两组移动缸组构成的同步定比速度分配回路，上体移动缸组(29)、下体移动缸组(28)分别由规格相同的气动缸组2(10)、气动缸组1(13)及液压阻尼缸2 )、液压阻尼缸I (3)构成气液阻尼回路，液压阻尼缸2 (6)与液压阻尼缸I (3)行程比为2 1，活塞杆和活塞的面积比均为I : 2，液压阻尼缸2(6)与液压阻尼缸I (3)的上下两腔充满油液用油管将其并联起来，在上移动缸组(29)、下移动缸组(28)实现伸缩动作时，液压阻尼缸2(6)与液压阻尼缸1(3)起到阻尼限速和实时速度等比分配的作用。在液压阻尼缸2(6)与液压阻尼缸I (3)的连接油管上分别安装了液压单向节流阀(30)、液压单向节流阀(32)，通过对两个节流阀口开度的调节与设定，既控制了机器人整体的移动速度，又有效地解决了两个移动缸组活塞杆在伸出和缩回行程中速度不匹配的问题。分别用压力继电器(26)和压力继电器(27)检测两个夹紧执行气缸的锁紧压力；用单向阀(17)、单向阀(21)、单向阀
(22)、单向阀(24)、单向阀(25)将夹紧缸回路、移动缸组回路及喷涂回路进行了压力隔离；压力继电器(19)实时监测地面泵站对机器人本体的供气压力，蓄能器(31)作为临时动力源；在夹紧缸回路中的二位五通电磁换向阀(20)、二位五通电磁换向阀(23)和主回路中的二位二通电磁换向阀(18)，均采用失电有效的控制方式，以确保机器人在系统掉电情况能 够安全地依附在缆索(I)上。随着气路的泄露，由操作人员拉动机器人脐缆的支撑钢丝，使机器人安全缓慢下滑。
权利要求
1.一种连续行进式气动缆索维护机器人，其特征在于它主要由上体(5)、下体(2)及喷涂机构(8)组成，通过上移动机构(7)、下移动机构(4)将此三部分连接起来；上体(5)安装有上体夹紧机构(11)和上体导向机构(12)，下体(2)安装有下体夹紧机构(16)和下体导向机构(15)，上体导向机构(12)及下体导向机构(15)保证装置的中心线在爬升过程中保持与缆索轴线重合；上移动机构(7)由导向轴2(9)、液压阻尼缸2(6)及气动缸组2(10)构成，下移动机构⑷由导向轴I (14)、液压阻尼缸1(3)及气动缸组1(13)构成,气动缸组2 (10)、气动缸组I (13)及液压阻尼缸2 (6)、液压阻尼缸1(3)构成气液阻尼回路，可实现机器人的连续升降。
2.按权利要求I所述连续行进式气动缆索维护机器人，其特征在于，所述下移动机构(4)与上移动机构(7)运动方向相反，且速度差值始终保持恒定。
3.按权利要求I所述连续行进式气动缆索维护机器人，其特征在于，所述液压阻尼缸2(6)与液压阻尼缸1(3)行程比为2 I。
4.按权利要求I所述连续行进式气动缆索维护机器人，其特征在于，所述液压阻尼缸2(6)与液压阻尼缸1(3)活塞杆和活塞的面积比均为I : 2。
5.按权利要求I所述连续行进式气动缆索维护机器人，其特征在于，所述液压阻尼缸2(6)与液压阻尼缸1(3)的上下两腔充满油液用油管将其并联起来。
全文摘要
本发明主要由上体、下体及喷涂机构组成，通过上移动机构、下移动机构将此三部分连接起来。上体安装有上体夹紧机构和上体导向机构，下体安装有下体夹紧机构和下体导向机构；上体导向机构及下体导向机构保证装置的中心线在爬升过程中保持与缆索轴线重合。上移动机构由导向轴2、液压阻尼缸2及气动缸组2构成，下移动机构由导向轴1、液压阻尼缸1及气动缸组1构成。气动缸组2、气动缸组1及液压阻尼缸2、液压阻尼缸1构成气液阻尼回路，可实现机器人的连续升降。本发明具有行进速度稳定连续、对缆索适应能力强等特点，为提高机器人缆索喷涂作业质量提供了技术保障。
文档编号E01D19/10GK102787562SQ20111033619
公开日2012年11月21日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者刘小勇, 吴慧, 姜生元, 尹庆娟, 李建永, 李荣丽, 臧静 申请人:北华大学