一种基于弹性框架的高空缆索爬升机构及机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于大跨斜拉桥拉索或其它高空杆类、输电线类结构故障检测的机器人，特别是一种基于弹性框架的高空缆索爬升机构。
【背景技术】
[0002]现有技术的机器人都是旋转自由度不可控，因此不能完成整个外圆柱面检测。
[0003]另外，已有机器人大都结构复杂，重量大，爬升能力不强，越障能力也不强；适应不同管径时调整麻烦，如当管径不同时，机构的姿态不同，弹簧的伸长长度不同，为保证滚轮压紧力恒定，需要经常更换弹簧，调整相当麻烦。
[0004]另外，缆索由于长期使用，环境恶劣，表面防护层经常出现破损，导致内部钢丝断开并翘起来。爬升机器人在经过这些障碍时极易被挂住，被迫停留在高空缆索上，无法成功返回地面。而爬升机器人停留在高空缆索上，本身就很危险。
【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，而提供一种重量轻，控制安装方便，负载能力强，管径适应性好，越障能力强的基于弹性框架的高空缆索爬升机构及机器人。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种基于弹性框架的高空缆索爬升机构，包括左半驱动部件、右半驱动部件以及将左半驱动部件和右半驱动部件相连接的连接装置，左半驱动部件和右半驱动部件均包括三个滚轮和弹簧，左半驱动部件和右半驱动部件上的三个滚轮均通过弹簧连接，呈“V”字型的悬臂式支撑结构；左半驱动部件和右半驱动部件上的三个滚轮均一一对应设置，形成三个驱动轮组；每个滚轮均能为驱动轮，每个驱动轮组中的两个滚轮能同向或反向转动；每个滚轮均呈锥形，每个滚轮与缆索相接触的一侧均设置有条纹。
[0007]所述连接装置为若干根连接杆。
[0008]所述连接杆有三根，三根连接杆相互平行，每个驱动轮组中包含一根所述连接杆，每个驱动轮组中的连接杆均与两个滚轮同轴设置，并与两个滚轮转动连接。
[0009]每个所述驱动轮组中两个滚轮上的条纹偏转方向相反。
[0010]还包括下降限速装置，该下降限速装置与任意一个滚轮的轮轴轴端相连接。
[0011]所述下降限速装置包括制动器外壳、制动器转子、离心弹簧和离心块，其中制动器转子、离心弹簧和离心块均设置在制动器外壳内，离心块与制动器转子相铰接，离心块与制动器转子之间设置有离心弹簧。
所述下降限速装置包括定子、叶轮、压紧弹簧、固定盘和球阀，定子和固定盘同轴套装在轮轴轴端的外周；固定盘邻近定子的一侧沿圆周方向设置有若干个锥形阀芯；定子从内向外依次设置有相互贯通的液压腔、内侧盲孔和外侧盲孔；液压腔内设置有套装在轮轴轴端上的叶轮；内侧盲孔内设置有球阀；外侧盲孔邻近固定盘的一端设置有与锥形阀芯相配合的锥形阀孔。
[0012]所述下降限速装置还包括同轴套装在轮轴轴端上的增速器。
[0013]还包括障碍感应装置，障碍感应装置固定设置在爬升机构的顶部和/或底部，障碍感应装置包括至少两个感应开关，每个感应开关均包括探针和开关体，每根探针包括一段弧形探头和至少一根针阀，针阀的一端与弧形探头固定连接，针阀的另一端与开关体浮动连接，针阀能触动开关体中开关量信号的导通与断开；至少两段弧形探头同轴设置，且能围合形成一个环状结构。
[0014]每根所述针阀上均同轴设置有若干个球形触点，开关体内设置有与球形触点数量相等的球窝；球窝的容积大于球形触点的体积，当球形触点与球窝任一点接触时，均能触动开关体中开关量信号的导通。
[0015]本发明采用上述结构后，具有如下有益效果:
1.上述每个滚轮均能为驱动轮，每个滚轮组中的两个滚轮能同向或反向转动。因此，当同向转动时，机器人爬升；当反向转动时，机器人不爬升，绕缆索中心角速度旋转，通过对两侧滚轮转速与转向变化的控制，从而实现爬升和旋转的两个运动的叠加，进而实现整个外圆柱面的检测，检测更加完整全面，具有重要的意义。
[0016]2.安装便利:将左半驱动部件或右半驱动部件与连接杆连接为一个整体，并放置在缆索的一侧；然后在与另一半驱动部件进行拼装，然后拧紧压紧螺栓即可使滚轮压紧在缆索上，从而控制安装方便。
[0017]3.零部件少，重量轻，可以为多滚轮驱动，负载能力强。另外，可以通过在滚轮上设置条纹，增加滚轮与缆索间摩擦力，进一步提升负载能力。
[0018]4.管径适用能力强:通过调整每个驱动组件中两个滚轮的间距来适应不同的管径，在机构的可调整范围内，缆索与滚轮中心距保持不变。即爬升不同外径缆索时，机构的姿态不变，能够保持弹簧力的恒定不变，这点对于稳定爬升尤为重要。
[0019]5.动态制动下降:通过对锥形阀孔(也即阻尼孔)开口度的调节，实现对下降速度的调节，当机器人爬升不同倾角的缆索时，更具有实际的意义。流体阻尼，与机械式摩擦制动相比，热稳定性好，适合长时间，长距离制动，制动力不会衰减。另外，当采用第一种或第三种下降限速装置时，制动力的大小将能随下降速度的增加而增加，下降速度和制动力是一个动态平衡的过程，能够实现匀速或者近似匀速下降。
[0020]6.越障能力强:当缆索表面防护层出现破损，如内部钢丝断开翘起时，很容易将机器人挂住，使其停留在高空不能返回地面。本申请中，每个驱动组件中两个滚轮分开设置，中间没有直接连接，两个对应滚轮间预留出很大的空间，这个空间将有利于跨过翘起来的钢丝，且滚轮对翘起来的钢丝等障碍，还具有滚压效应，不会被挂住，能够顺利返回地面。
[0021]7.上述障碍感应装置的设置，能覆盖缆索整个外圆周，能对缆索外圆柱面进行360°全周向的故障检测，检测无死角。同时，感应开关碰到任何形状的障碍均能够被灵敏地触发，产生报警开关量信号。且整体结构小巧，可靠，重量轻，有利于高空作业。
【附图说明】
[0022]图1显示了本发明一种基于弹性框架的高空缆索爬升机构的结构示意图；
图2显示了左半驱动部件的结构示意图； 图3显示了本发明高空缆索爬升机构另一种实施例的结构示意图；
图4显示了本发明高空缆索机器人的结构示意图；
图5显示了第一种下降限速装置的立体结构示意图；
图6显示了图5的纵向剖视图；
图7显示了图5中制动器转子的立体结构示意图；
图8显示了图5中离心块的立体结构示意图；
图9显示了第二种下降限速装置的结构示意图；
图10显示了图9中定子的剖面结构示意图；
图11显示了第三种下降限速装置的结构示意图；
图12显示了障碍感应装置的立体结构示意图；
图13显示了感应开关的立体结构示意图；
图14显示了感应开关的立体剖面结构示意图；
图15显示了右半驱动部件与缆索的安装结构示意图；
图16显示了左半驱动部件与图15中缆索安装的结构示意图；
图17显示了图16中通过调节压紧螺栓使滚轮与缆索表面压紧的结构示意图；
图18显示了现有技术中V字型滚轮越障时的结构示意图；
图19显示了本发明中滚轮越障时的结构示意图；
图20显示了本发明高空缆索爬升机构越障能力分析示意图；
图21显示了两侧滚轮同向转动时的结构示意图；
图22显示了滚轮的侧视图；
图23显示了两侧滚轮反向转动时的结构示意图。
[0023]其中有: