一种缆索检测机器人及应用该机器人的缆索检测方法

1.本发明涉及检测领域，具体是一种缆索检测机器人及应用该机器人的缆索检测方法。


背景技术：

2.在我国，拱桥、斜拉桥和悬索桥采用了大量缆索来承担梁体荷载。缆索一般由高强钢丝或钢绞线构成，外面通过材料包裹防止锈蚀。在自然条件下，缆索表面材料会逐渐老化开裂，导致雨水蓄积在缆索内，使得内部高强钢丝或钢绞线锈蚀。在中下承式拱桥、斜拉桥和悬索桥中，缆索是梁体的主要承重构件。如若缆索发生断裂，会影响车辆和行人安全，造成生命财产损失。因此有必要定期对该类桥梁的缆索进行检测，及时发现锈蚀缆索。
3.传统的桥梁缆索检测基本利用桥检车或者挂篮使得检测人员可以近距离检查缆索表面情况。这种方法费时费力，具有较大的危险性。有时受空间、器械限制，检查工作未必能覆盖缆索全部表面。同时载人挂篮过大的重量也会对缆索表面带来损伤，因此亟待解决。


技术实现要素：

4.为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种缆索检测机器人，实现了对缆索表面的自动检测；本发明还提供了一种应用该机器人的缆索检测方法。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种缆索检测机器人，包括如下组成部分：
7.紧固圈，同轴套设在缆索外且可沿缆索长度方向运动；
8.螺纹杆，沿平行缆索轴线方向固定在紧固圈上并与紧固圈空转配合，各螺纹杆环绕缆索均匀布置且各螺纹杆的螺旋齿均与缆索表面抵接，各螺旋齿与缆索间的摩擦力合力大于该机器人自身所受重力；
9.驱动部，驱动各所述螺纹杆同步转动；
10.检测模块，固定在紧固圈上，用于在紧固圈沿缆索长度方向运动时检测缆索表面情况。
11.作为本发明进一步的方案：所述紧固圈包括彼此配合后形成圆环状构造的弧板，紧固圈共有两组，布置在螺纹杆的前后两端。
12.作为本发明再进一步的方案：各所述弧板上凸设有第一固定板以及第二固定板，螺杆依次贯穿相邻弧板上的第一固定板以及第二固定板后，通过紧固螺母将相邻两组弧板锁紧固定。
13.作为本发明再进一步的方案：各所述弧板上沿平行缆索方向开设有安装孔供螺纹杆的杆端穿过，各所述螺纹杆上杆身前后两端均设有轴肩，轴肩与两所述紧固圈抵接以防止螺纹杆沿轴向窜动。
14.作为本发明再进一步的方案：所述螺纹杆共有三组，所述弧板与螺纹杆数量对应。
15.作为本发明再进一步的方案：所述螺旋齿的齿面上包覆有避免损伤缆索的柔性材
料。
16.作为本发明再进一步的方案：所述柔性材料为包覆在螺旋齿表面的橡胶。
17.作为本发明再进一步的方案：所述驱动部包括固定在各螺纹杆杆端的传动齿轮以及驱动至少一组传动齿轮转动的驱动电机，各传动齿轮之间通过传动链条同步传动。
18.应用一种缆索检测机器人的缆索检测方法，包括如下步骤：
19.s1、测量缆索的直径，选用与缆索直径相匹配的紧固圈，将紧固圈、螺纹杆、驱动电机、传动齿轮以及传动链条组装后形成缆索检测机器人，将缆索检测机器人安装到缆索上；
20.s2、旋紧紧固螺母以调整螺纹杆和缆索之间的接触面压力，确保各螺旋齿与缆索间的摩擦力合力大于缆索检测机器人自身所受重力；
21.s3、启动驱动电机从而带动各螺纹杆转动，通过调整螺纹杆的转速来调节缆索检测机器人在缆索上的行进速度，通过调整螺纹杆的转动方向来调节缆索检测机器人的行进方向；
22.s4、检测模块随缆索检测机器人沿缆索长度方向行进时，实时拍摄回传缆索表面信息以便于后期分析。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.1、本发明通过更换不同直径的紧固圈即可适应不同尺寸缆索的检测作业，调整螺纹杆与缆索之间的接触面压力，使得摩擦力大于机器人的下滑力后，启动驱动部驱动各螺纹杆同步转动，即可使机器人沿缆索长度方向上升或下降作业，从而实现对缆索表面的快速自动检测作业，运动姿态简单，且机器人可适用于倾斜作业以及铅垂作业。
25.2、本发明的紧固圈由多组弧板组成形成圆环状构造，便于拆卸安装，紧固圈在螺纹杆前后两端共设置两组，将螺纹杆夹持在两组紧固圈之间使其与紧固圈空转配合，提高了机器人行进过程中螺纹杆的稳定性。
26.3、本发明相邻的两组弧板之间通过螺杆锁紧固定，旋紧紧固螺母即可调节螺旋齿与缆索之间的预紧力，安装方便；整个机器人通过传动齿轮和传动链条的配合，只需要一个驱动电机即可驱动各螺旋杆同步转动，无需复杂的供电和控制系统即可实现缆索的检测作业，调整电机轴的转速即可调节机器人的行进速度，调整电机轴的旋转方向即可调节机器人的行进方向，机器人整体结构简单紧凑，成本较低。
27.4、本发明在螺旋齿上包覆有橡胶材料，避免机器人行进过程中对缆索造成损伤。
附图说明
28.图1为本发明的结构示意图。
29.图2为本发明中各紧固圈组装完成后的结构示意图。
30.图3为本发明中各紧固圈拆卸后的结构示意图。
31.图中：
32.1、缆索；
33.2、螺纹杆；21、螺旋齿；
34.3、紧固圈；31、弧板；32、第一固定板；33、第二固定板；
35.34、螺杆；35、紧固螺母；
36.41、驱动电机；42、传动齿轮；43、传动链条；
37.5、检测模块。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.请参阅图1～3，本发明实施例中，一种缆索检测机器人及应用该机器人的缆索检测方法，缆索检测机器人包括两组紧固圈3，两组紧固圈3形状不限，作为螺纹杆2的固定源，同轴套设在缆索1外即可。
40.紧固圈3优选为由三组弧板31组成，各弧板31配合后呈圆环状构造。弧板31具有一定弹性使得相邻弧板31的板面可小幅滑动，从而微调紧固圈3的直径。紧固圈3优选为钢圈。
41.各弧板31的板面上沿平行缆索1方向开设有安装孔供螺纹杆2的杆端穿过，螺纹杆2的杆身两端均凸设有轴肩，两组轴肩分别与两紧固圈3的弧板31板面抵接，从而对螺纹杆2轴向限位，防止螺纹杆2沿轴向窜动。
42.为方便定位各弧板31，弧板31的板面上凸设有第一固定板32以及第二固定板33，螺杆34贯穿相邻弧板31上的第一固定板32以及第二固定板33后，通过紧固螺母35将相邻两组弧板31锁紧。螺杆34与弧板31数量对应，均为三组。通过旋紧紧固螺母35，即可对紧固圈3直径微调节，从而调整螺纹杆2与缆索1之间的接触面压力。
43.螺纹杆2与弧板31数量对应，设置有三组，环绕缆索1均匀布置，通过旋紧紧固螺母35，使得螺纹杆2的螺旋齿21与缆索1抵接，确保各螺旋齿21与缆索1之间的摩擦力合力大于该机器人自身所受重力，以防止该机器人沿缆索滑落。
44.为防止伤害缆索1，在螺纹杆2的螺旋齿21上优选包覆有橡胶材料，橡胶材料可替换为其他柔性材料，避免划伤缆索1即可。
45.各螺纹杆2的同一侧杆端设置有相同尺寸的传动齿轮42，各传动齿轮42之间通过传动链条43连接。紧固圈3上设置有驱动电机41，驱动电机41驱动其中一组螺纹杆2转动，该组螺纹杆2转动的同时，通过传动齿轮42和传动链条43带动另外两组螺纹杆2同步转动。
46.各螺纹杆2的驱动形式不限，采用常见的驱动源驱动各螺纹杆2同步转动即可。
47.紧固圈3上还设置均匀设置有三组检测模块5，紧固圈3沿缆索1长度方向运动时，检测模块5实时拍摄缆索1表面情况并记录传回，便于后期分析。
48.缆索检测方法则包括如下步骤：
49.s1、测量缆索1的直径，选用与缆索1直径相匹配的紧固圈3，将紧固圈3、螺纹杆2、驱动电机41、传动齿轮42以及传动链条43组装后形成缆索检测机器人，将缆索检测机器人安装到缆索1上；
50.s2、旋紧紧固螺母35以调整螺纹杆2和缆索1之间的接触面压力，确保各螺旋齿21与缆索1间的摩擦力合力大于缆索检测机器人自身所受重力；
51.s3、启动驱动电机41从而带动各螺纹杆2转动，通过调整螺纹杆2的转速来调节缆索检测机器人在缆索1上的行进速度，通过调整螺纹杆2的转动方向来调节缆索检测机器人的行进方向；
52.s4、检测模块5随缆索检测机器人沿缆索1长度方向行进时，实时拍摄回传缆索1表面信息以便于后期分析。
53.以上结合具体实施例描述了本技术的基本原理，但是，需要指出的是，在本技术中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本技术的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本技术为必须采用上述具体的细节来实现。
54.本技术中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
55.还需要指出的是，在本技术的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本技术的等效方案。
56.提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本技术。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本技术的范围。因此，本技术不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
57.为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本技术的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。