应用于爬索机器人的固定双爪装置的制作方法

本实用新型涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种应用于爬索机器人的固定双爪装置。

背景技术：

缆索作为拉索在悬空场合广泛应用，可靠性非常重要。

在日常生活中，缆索长时间暴露在空气中，受到风吹、日晒、雨淋和环境污染的侵蚀，会使得缆索的表面PE保护层出现硬化或破损的现象，继而引起内部钢丝束或钢绞线受到腐蚀，甚至可能会出现断丝的现象，另一方面，由于风振、雨振等原因，缆索内部的钢丝束产生摩擦，引起钢丝磨损，严重者也会发生断丝现象，严重危害的人们的安全。随着这些桥梁服役时间的延长，对拉索、悬索等的检测需求也不断增加，对其表面保护层损伤的检测尤为重要，及时发现并维护，更有利于保护索内钢丝，增加索体使用寿命，维护大桥安全。随着桥梁建设的不断发展，新的大型斜拉索、悬索桥得到广泛的应用。而缆索作为该种桥梁的主要受力机构，其好坏直接决定着桥梁的使用寿命。缆索表面的聚乙烯（PE）保护层长期暴露在江、河、湖、海上面和山谷的空气中，会出现不同程度的老化硬化等破坏。同时由于江海面上风大、雨急，缆索会在风雨作用下产生风雨震，因此现在缆索表面 PE 层制作螺旋线或压花凹坑，或者二者结合使用来减少风雨震对缆索及桥梁的损害，并得到普遍的应用，这同时也给缆索检测带来新的问题。随着这些桥梁服役时间的延长，对拉索、悬索等的检测需求也不断增加，对其表面保护层损伤的检测尤为重要，及时发现并维护，更有利于保护索内钢丝，增加索体使用寿命，维护大桥安全。

维护缆索有爬索机器人和无人机两个方向的方案。近些年来，爬索机器人以对缆索的追随性好、方向和位置可控度高以及经济实用获得较多关注和研究。

有一些科研机构也做了这方面相应的研究，例如专利号为 99252056.8的专利文件公开了一种电驱动缆索维护机器人爬升机构，该机器人能较好的完成涂装维护功能，但是结构复杂，比较笨重，且采用电缆供电，受工作环境影响大，适合高空长索作业环境，且检测效率很低。这些机器人能够部分的满足检测要求，但是检测效率较低，对桥梁占用时间长，影响交通。

目前已经公开的技术方案以及其他现有技术普遍存在着以下问题：（1）维护过程中，滚轮与缆索之间的机械力，本身就会造成缆索损害的风险；（2）缆索上可能存在设置的附着物，或者缆索经过维护的薄弱环节，爬索机器人无法绕开的缺陷；（3）有些爬索机器人想用于电线杆的维护，但电线杆上常有多种附着物，现有的爬索机器人无法绕开。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种应用于爬索机器人的固定双爪装置，减轻维护作业对缆索的损害，同时能快速准确地避开障碍。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种应用于爬索机器人的固定双爪装置，它包括结构相同的前爪和后爪、前爪掌和后爪掌以及机身；

所述前爪包括相对设置的主前爪和副前爪，所述前爪掌包括一端与主前爪固定连接的主前爪掌和一端与副前爪固定连接的副前爪掌，所述前爪掌上设有前爪夹紧机构；

所述机身上设有前爪机架和后爪机架，所述前爪通过前爪掌与前爪机架的一端固定连接，所述后爪通过后爪掌与后爪机架的一端固定连接；

所述后爪掌上设有后爪夹紧结构，所述后爪夹紧机构的结构与前爪夹紧机构的结构相同。

一种应用于爬索机器人的固定双爪装置，所述主前爪和副前爪相对的内侧面为圆弧形状，所述前爪呈抱箍状。

一种应用于爬索机器人的固定双爪装置，所述前爪夹紧机构包括驱动电机和驱动丝杠，所述驱动电机与驱动丝杠一端相连接，所述驱动丝杠通过丝杠螺母设置在副前爪掌上。

一种应用于爬索机器人的固定双爪装置，所述前爪掌上设置有带防脱盖的前爪夹紧主导杆和前爪夹紧副导杆，所述夹紧主导杆和前爪夹紧副导杆均与副前爪掌滑动连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用固定双爪结构智能控制，减轻与缆索表面接触对缆索带来的摩擦损坏，避开缆索表面的障碍。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型应用于爬索机器人的结构示意图。

其中：

前爪1、副前爪1.1、主前爪1.2、缆索2、前爪掌3、副前爪掌3.1、主前爪掌3.2、丝杠螺母3.3、前爪夹紧机构4、驱动电机4.1、驱动丝杠4.2、机身5、后爪12、后爪掌13、后爪夹紧机构14、后爪机架15、检测装置20、作业装置21。

具体实施方式

实施例1：

参见图1-2，本实用新型涉及的一种应用于爬索机器人的固定双爪装置，它包括前爪1、前爪掌3、前爪夹紧机构4、机身5、前爪收放丝杠6、爬索驱动电机7、角向定位杆9、前爪机架10、前爪收放驱动电机11、后爪12、后爪掌13、后爪夹紧机构14、后爪机架15和爬索驱动丝杠17。

所述前爪1包括主前爪1.2和副前爪1.1，所述主前爪1.2和副前爪1.1相对的内侧面优先选用圆弧形状，以适应缆索2外表面PE保护层的圆形外廓，因此前爪1呈抱箍状；

所述前爪掌3包括主前爪掌3.2和副前爪掌3.1，所述主前爪掌3.2一端与主前爪1.2固定连接，所述副前爪掌3.1一端与副前爪1.1固定连接，所述前爪掌3上设有前爪夹紧机构4，所述前爪夹紧机构4包括驱动电机4.1和驱动丝杠4.2，所述驱动电机4.1与驱动丝杠4.2一端相连接，所述驱动丝杠4.2通过丝杠螺母3.3设置在副前爪掌3.1上；

为了工作可靠，所述前爪掌3上设置有带防脱盖的前爪夹紧主导杆18和前爪夹紧副导杆19，所述夹紧主导杆18和前爪夹紧副导杆19均与副前爪掌3.1滑动连接。

所述前爪1通过前爪掌3与前爪机架10的一端固定连接，所述前爪机架10设置在机身5上，所述前爪机架10上设有前爪收放丝杠6，所述前爪收放丝杠6一端与前爪收放驱动电机11连接，所述前爪收放丝杠6上通过前爪收放螺母8设置有爬索驱动电机7。

所述后爪12的结构与前爪1的结构相同，所述后爪掌13的结构与前爪掌3的结构相同，所述后爪夹紧机构14的结构与前爪夹紧机构4的结构相同。

所述后爪12通过后爪掌13与后爪机架15的一端固定连接，所述后爪机架15间接设置在机身5上，所述后爪机架15与爬索驱动电机7之间设有爬索驱动丝杠17连接，所述爬索驱动丝杠17的一端通过驱动螺母16与后爪机架15连接，所述后爪机架15与前爪机架10之间设有角向定位杆9。

所述前爪1上设有若干检测装置20和作业装置21，所述检测装置20可以是视觉传感器、速度传感器、陀螺仪、加速度传感器、超声波传感器、海拔高度检测仪、气体检测仪、位移传感器、微波测距传感器、漏磁传感器、正弦传感器、温度传感器、湿度传感器、位置传感器、风力传感器、重量传感器、力传感器、光传感器、酸度仪、气体样本采集器等；所述作业装置21可以是喷涂系统、清洗系统、PE修复系统等。

所述机身5上设有核心处理器和保护装置，所述核心处理器建立缆索维护台账，避免修复位置受力，统计缆索损坏和失效的规律，修复方法的效果。安全、科学、经济地安排维护作业，为大修、更新缆索、采购、设计缆索的材料、状态、品牌、动力配置提供原始数据；核心处理器根据检测到的数据发出指令，采集所处空间气体样本，供分析缆索变化因素；核心处理器根据检测到的重量、电力以及近期电力与工作结果数据，提示供电和可负担任务；执行任务过程中，根据已经执行任务的缆索状况，例如长度、坡度、动力消耗，估算返回需要的动力，及时返回，避免过度电力消耗造成不易顺利返回；核心处理器根据检测到的重量、以及坡度等参数，决定施力元件在缆索上的正压力，通过控制正压力，减少动力消耗和对缆索的伤害；高空电机故障不能运动时，核心处理器控制机器人通过不断调整抱紧力，使机器人依靠重力以恒定速度滑行到地面，进行维修。

所述机身5安装加速度传感器，当加速度超过设定值时，能够强行切断动力输出，增加抱紧力，防止失控。

所述机身5底部设置有脚轮，便于在地面移动。

本实用新型涉及的一种应用于爬索机器人的固定双爪装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）先把应用于爬索机器人的固定双爪装置移动到所要维护的缆索2附近适当方位，前爪1和后爪12都处于张开位置；

（2）安排前爪1先伸出到握紧缆索2的合理位置，前爪夹紧机构4按照智能指令驱动电机4.1带动驱动丝杠4.2正向旋转，驱动丝杠4.2通过与副前爪掌3.1上的丝杠螺母3.3螺旋传动配合连接，拉动副前爪掌3.1在前爪夹紧主导杆18和前爪夹紧副导杆19引导下接近主前爪掌3.2，继而带动副前爪1.1，准确地靠近主前爪1.2，从而握紧缆索2，通过检测控制驱动电机4.1的参数,调整副前爪1.1与主前爪1.2握紧缆索2的力量，从而使前爪1握紧缆索2；

（3）后爪12与缆索2保持脱开状态，爬索驱动电机7按照智能指令驱动爬索驱动丝杠17正向旋转，爬索驱动丝杠17拉动与其螺旋传动配合的后爪机架15上的驱动螺母16接近前爪1，从而带动后爪12接近前爪1，后爪12到达指定位置停止并通过与前爪1握紧缆索2的方式相同的方式握紧缆索2；

（4）前爪夹紧机构4按照智能指令，驱动电机4.1带动驱动丝杠4.2反向旋转，驱动丝杠4.2通过与丝杠螺母3.3螺旋传动配合连接，推动副前爪掌3.1在前爪夹紧主导杆18和前爪夹紧副导杆19引导下远离主前爪掌3.2；从而带动副前爪1.1，平稳地离开主前爪1.2，松开缆索2，通过智能检测决定的下一个握紧位置及其路径参数控制驱动电机4.1的参数可以调整副前爪1.1与主前爪1.2松开缆索2的张开量(也就是副前爪1.1的位移量），从而使前爪1松开缆索2；

（5）前爪1松开缆索2保持脱开状态，爬索驱动电机7按照智能指令驱动爬索驱动丝杠17反向旋转，爬索驱动丝杠17推动与其螺旋传动配合的后爪机架上的驱动螺母16远离前爪1，从而带动后爪12远离前爪1；由于后爪12与缆索2握紧固定，前爪1相对于缆索2向前运动到达指定位置停止并通过与第二步的方式相同的方式握紧缆索2，实现爬升等指向下一个作业部位向前运动的目的；如此循环，机器人就沿着缆索2向前运动；返回时前爪1接近后爪12、后爪12远离前爪1循环；

（6）当前爪1的前方发现障碍时，第一步：前爪1松开缆索2，前爪收放驱动电机11，根据智能指令确定行程参数和路径，以避开障碍或者不该握紧的缆索2表面，反向旋转驱动前爪收放丝杠6；前爪收放丝杠6驱动与其螺旋运动配合连接的前爪收放螺母8向着靠近缆索2的方向运动，带动与前爪收放螺母8固定连接的后爪支架15向着接近缆索2移动，由于后爪12握紧在缆索2上，前爪1被收回退出缆索2；第二步：爬索驱动电机7根据智能指令确定行程参数和路径，以避开障碍或者不该握紧的缆索2表面，驱动爬索驱动丝杠17和驱动螺母16运动，带动前爪1向前运动越过障碍；到达智能预测无障碍位置，检测是否有故障，假如仍有故障则继续寻找没有故障的部位；第三步：检测确认确无障碍后，前爪收放驱动电机11、前爪收放丝杠6和前爪收放螺母8驱动后爪支架15向内移动，前爪1被放出到适合握紧缆索2的位置；

（7）当后爪12的前方发现障碍时，与前爪1的避障方式相同，前爪收放驱动电机11、前爪收放丝杠6和前爪收放螺母8驱动后爪支架15向着离开缆索2的方向移动，后爪12被收回退出缆索2，在爬索驱动电机7、爬索驱动丝杠17和驱动螺母16的驱动下越过障碍，然后前爪收放驱动电机11、前爪收放丝杠6和前爪收放螺母8驱动后爪支架15向着缆索2移动，后爪12被放出到适合握紧缆索2的位置。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。