本發(fā)明涉及斜拉橋纜索維護(hù)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種斜拉橋纜索爬行機(jī)器人的機(jī)電裝置。

背景技術(shù)：

纜索是斜拉橋的主要受力構(gòu)件之一，纜索的狀態(tài)與橋梁的安全密切相關(guān)，因此需定期對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，用于橋梁纜索檢測(cè)的自動(dòng)化裝備一直備受關(guān)注。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)或消除影響斜拉橋的安全隱患，需定期對(duì)纜索進(jìn)行檢測(cè)。目前橋梁纜索例行檢測(cè)最常見項(xiàng)目為纜索表面保護(hù)層的完好情況和纜索的震動(dòng)擺幅。

現(xiàn)已有的一些纜索爬行機(jī)器人存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量重、體積大、加工工藝復(fù)雜、出現(xiàn)螺旋式爬行、難以適應(yīng)直徑發(fā)生較大變化的纜索等問題，不僅成本高、效率低、準(zhǔn)確率低且危險(xiǎn)性大。因此，研制一種斜拉橋纜索爬行機(jī)器人的機(jī)電裝置，作為搭載相應(yīng)檢測(cè)設(shè)備的平臺(tái)，用以完成對(duì)纜索的定期檢測(cè)任務(wù)已成為當(dāng)務(wù)之急。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是，提供一種斜拉橋纜索爬行機(jī)器人的機(jī)電裝置，該機(jī)電裝置可解決現(xiàn)有機(jī)器人自重過大、檢測(cè)時(shí)卡死以及螺旋式爬行的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種斜拉橋纜索爬行機(jī)器人的機(jī)電裝置，包括爬升裝置，所述爬升裝置包括環(huán)形的上固定架和下固定架，所述上固定架和所述下固定架分別包括兩個(gè)可開合鏈接到一起的支架板，所述上固定架與所述下固定架之間安裝有移步電機(jī)，所述上固定架與所述下固定架還分別安裝有手爪電機(jī)，所述手爪電機(jī)的主軸穿過所述上固定架或所述下固定架連接一個(gè)電磁制動(dòng)器，所述手爪電機(jī)的主軸的端部分別與一個(gè)連桿的中部固定連接，所述連桿的兩端分別固定安裝有圓柱體橡膠塊和圓弧形鐵片，防偏裝置包括底座，所述底座固定安裝于所述上固定架或下固定架，所述底座開設(shè)有通孔；導(dǎo)向桿貫穿所述通孔與所述底座滑動(dòng)連接，所述導(dǎo)向桿一端固定安裝有限位環(huán)，所述限位環(huán)與所述底座相抵靠，所述導(dǎo)向桿的另一端固定設(shè)有軸承座，所述軸承座轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有一個(gè)軸承，所述底座與所述軸承座之間夾壓有套設(shè)于導(dǎo)向桿上的彈簧。

作為一種該井的方式，所述上固定架和所述下固定架上的手爪電機(jī)分別設(shè)有三個(gè)或三個(gè)以上，所述上固定架和所述下固定架上的手爪電機(jī)均勻分布。

作為一種該井的方式，所述上固定架和所述下固定架上相鄰的兩個(gè)手爪電機(jī)之間均設(shè)有一個(gè)所述防偏裝置。

作為一種該井的方式，所述圓弧形鐵片設(shè)有多個(gè)調(diào)節(jié)螺孔，多個(gè)所述調(diào)節(jié)螺孔繞所述上固定架或所述下固定架的中心分布。

作為一種該井的方式，所述移步電機(jī)設(shè)有三個(gè)或三個(gè)以上。

作為一種該井的方式，所述上固定架的兩個(gè)支架板分別通過上扣合板和螺紋緊固件連接，所述下固定架的兩個(gè)支架板分別通過下扣合板和螺紋緊固件連接。

作為一種該井的方式，所述上固定架和所述下固定架分別固定安裝有電磁鐵，所述電磁鐵位于所述圓弧形鐵片的下方。

作為一種該井的方式，所述上固定架和所述下固定架分別固定安裝有與所述圓柱體橡膠塊相對(duì)應(yīng)的行程開關(guān)。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果：

該爬行機(jī)器人的結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，可在斜拉橋纜索上自動(dòng)爬行，該機(jī)器人設(shè)有防偏裝置，當(dāng)機(jī)器人發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，纜索表面觸碰防偏裝置的軸承，軸承受力使導(dǎo)向桿向外側(cè)推移，在復(fù)位彈簧的作用下，使機(jī)器人回位并處于平衡狀態(tài)，從而始終保持爬行機(jī)器人的對(duì)中爬行運(yùn)動(dòng)，避免爬行機(jī)器人的中心位置偏離纜索中心，避免纜索觸碰環(huán)形板。

由于在v形連桿安裝圓弧形鐵片的一端預(yù)備多個(gè)螺孔，使得作業(yè)半徑的調(diào)節(jié)范圍大，可以根據(jù)纜索半徑變化的需要選擇螺孔固定圓弧形鐵片。

由于有電磁制動(dòng)器和電磁鐵的雙重制動(dòng)作用，制動(dòng)能力、可靠性大大提高。

由于行程開關(guān)的作用，大大減小了手爪電機(jī)反轉(zhuǎn)后的空行程、降低能耗、提高作業(yè)效率。

附圖說明

圖1為實(shí)施例機(jī)器人扣合板打開后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例機(jī)器人扣合板扣合后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例機(jī)器人的防偏裝置示意圖；

圖5為實(shí)施例機(jī)器人的夾緊機(jī)構(gòu)示意圖；

圖6為實(shí)施例控制中心電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為實(shí)施例機(jī)器人爬升時(shí)的工作流程圖；

圖8為實(shí)施例機(jī)器人下降時(shí)的工作流程圖；

圖中：1-下吊環(huán)螺母；2-第一螺栓；31、32-下扣合板；4-下環(huán)形板；5-上吊環(huán)螺母；61、62-上扣合板；7-第二螺栓；8-上環(huán)形板；9-防偏裝置；91-定位環(huán)；92-底座；93-彈簧；94-d型桿；95-螺母；96-銷軸；97-軸承；10-下圓柱體橡膠塊；11-下行程開關(guān)；12-下電磁制動(dòng)器；13-下手爪電機(jī)主軸；14-下部v形連桿；15-下圓弧形鐵片；151-螺孔；16-下電磁鐵；17-下手爪電機(jī)；18移步電機(jī)；20-上手爪電機(jī)；21-上行程開關(guān)；22-上電磁制動(dòng)器；23-上手爪電機(jī)主軸；24-上電磁鐵；25-上圓弧形鐵片；26-上部v形連桿；27-上圓柱體橡膠塊。

具體實(shí)施方式

如圖1～圖5所示，一種斜拉橋纜索爬行機(jī)器人的機(jī)電裝置，包括固定架和與固定架固接的移步電機(jī)18。固定架分為上、下固定架，在上、下固定架一側(cè)設(shè)有上、下手爪電機(jī)(20、17)，另一側(cè)設(shè)有上、下電磁制動(dòng)器(22、12)。上、下手爪電機(jī)的主軸(23、13)分別穿過上、下固定架，與相對(duì)應(yīng)的電磁制動(dòng)器連接。電機(jī)主軸上分別安裝v形連桿(26、14)，v形連桿(26、14)的兩端分別固接圓柱體橡膠塊(27、10)和圓弧形鐵片(25、15)。固定架通過環(huán)形板(8、4)與扣合板(31、32、61、62)鏈接形成開合式結(jié)構(gòu)。移步電機(jī)18上端固定于上固定架的下側(cè)，下端固定于下固定架的下側(cè)，三個(gè)移步電機(jī)18沿著固定架周向均勻分布。上固定架由兩個(gè)環(huán)形板與兩個(gè)扣合板組成，分別為上環(huán)形板8與上扣合板(61、62)。下固定架也由兩個(gè)環(huán)形板與兩個(gè)扣合板組成，分別為下環(huán)形板4與下扣合板(31、32)。這四個(gè)環(huán)形板分別通過螺栓螺母固定在移步電機(jī)的兩端上，使之組成一個(gè)整體框架結(jié)構(gòu)。圓柱體橡膠塊(27、10)通過螺栓螺母固定于v形連桿(26、14)的上下兩側(cè)。

圓弧形鐵片(25、15)正下方為電磁鐵(24、16)，此電磁鐵(24、16)安裝在環(huán)形板(8、4)上。圓弧形鐵片(25、15)與電磁鐵(24、16)相對(duì)面之間距離為0.2～0.3mm。上固定架的上側(cè)、下固定架的下側(cè)分別安裝有三個(gè)行程開關(guān)(21、11)，沿著固定架外邊沿周向均勻分布，行程開關(guān)觸點(diǎn)正對(duì)著圓柱體橡膠塊(27、10)的中心位置。

上、下固定架在位于移步電機(jī)18的一側(cè)均安裝有防偏裝置9，其沿著上、下固定架均勻周向分布，并與左右相鄰兩個(gè)電磁制動(dòng)器(22、12)距離相等。防偏裝置由定位環(huán)91、底座92、彈簧93、d型桿94、螺母95、銷軸96和軸承97組成。d型桿94一端為導(dǎo)向桿，另一端為軸承座。底座92固定于上、下固定架之上，d型桿94穿過底座92，外側(cè)由定位環(huán)91實(shí)現(xiàn)軸向定位，內(nèi)側(cè)安裝彈簧93，內(nèi)側(cè)頂端凹槽口處通過銷軸96、螺母95安裝軸承。

作業(yè)安裝時(shí)，分別將下吊環(huán)螺母5、上吊環(huán)螺母1擰開，第一螺栓2、第二螺栓7松開，機(jī)器人即為打開模式(如圖1所示)，上環(huán)形板8、下環(huán)形板4可繞第一螺栓2、第二螺栓7轉(zhuǎn)動(dòng)。將處于打開狀態(tài)的機(jī)器人套上纜索后，將下扣合板(31、32)上扣合板(61、62)向內(nèi)靠攏，擰緊下吊環(huán)螺母5、上吊環(huán)螺母1，并擰緊第一螺栓2、第二螺栓7，即完成機(jī)器人爬行前的作業(yè)安裝(其扣合狀態(tài)如示意圖2所示)。

結(jié)合圖6至圖8共同所示，機(jī)器人收到爬升信號(hào)時(shí)，其操作步驟如下：

1、控制中心首先控制三個(gè)下手爪電機(jī)17及與其相對(duì)于的三個(gè)下電磁制動(dòng)器12通電，且控制三個(gè)下手爪電機(jī)17正轉(zhuǎn)，下手爪電機(jī)主軸13帶動(dòng)下部v形連桿14向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于下部v形連桿14末端上下兩側(cè)的下圓柱體橡膠塊10接觸纜索并受力后產(chǎn)生形變，使下圓柱體橡膠10塊產(chǎn)生足夠大的摩擦力夾緊纜索。

2、在確保下圓柱體橡膠塊10夾緊纜索到位、產(chǎn)生足夠大的變形后，控制中心通過其內(nèi)部的定時(shí)器設(shè)定合適的時(shí)間參數(shù)，控制三個(gè)下手爪電機(jī)17以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器12同時(shí)斷電，同時(shí)三個(gè)下電磁鐵16通電。下電磁制動(dòng)器12斷電、下電磁鐵通16電后產(chǎn)生阻力，防止下圓柱體橡膠塊10恢復(fù)原狀，從而防止機(jī)器人滑落。此時(shí)控制中心控制三個(gè)移步電機(jī)18正傳，將上固定架沿著上升的方向推移，推移動(dòng)作完成后，控制中心切斷三個(gè)移步電機(jī)18電源的同時(shí)，控制三個(gè)上手爪電機(jī)20以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器22同時(shí)通電，且控制上手爪電機(jī)20正轉(zhuǎn)，上手爪電機(jī)主軸23帶動(dòng)上部v形連桿26向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于上部v形連桿26末端上下兩側(cè)的上圓柱體橡膠塊27接觸纜索并受力后產(chǎn)生形變，使上圓柱體橡膠塊27產(chǎn)生足夠大的摩擦力夾緊纜索。

3、在確保上圓柱體橡膠塊27夾緊纜索到位、產(chǎn)生足夠大的變形后，控制中心控制三個(gè)上手爪電機(jī)20以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器22斷電、同時(shí)三個(gè)上電磁鐵24通電，上電磁制動(dòng)器22斷電、上電磁鐵通24電后產(chǎn)生阻力，防止上圓柱體橡膠塊27恢復(fù)原狀，從而防止機(jī)器人滑落。

4、控制中心控制三個(gè)下手爪電機(jī)17以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器12通電、三個(gè)下電磁鐵16斷電，且控制三個(gè)下手爪電機(jī)17反轉(zhuǎn)，下手爪電機(jī)主軸13帶動(dòng)下部v形連桿14向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于下部v形連桿14末端上下兩側(cè)的下圓柱體橡膠塊10脫離纜索，經(jīng)過設(shè)定的時(shí)間觸發(fā)下行程開關(guān)后，三個(gè)下手爪電機(jī)17以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器12斷電，下手爪電機(jī)17停止反轉(zhuǎn)。在這個(gè)過程中，纜索表面與至少一個(gè)防偏裝置的軸承97開始接觸，軸承受力使d型桿94向外側(cè)推移，由于有彈簧93的彈力作用，d型桿94向外側(cè)推移的距離有限，直到纜索表面與上、下固定架的各三個(gè)防偏裝置的軸承9同時(shí)受力，其受力處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

5、控制中心控制三個(gè)移步電機(jī)18同時(shí)反轉(zhuǎn)，將下固定架沿著上升的方向拉升，拉升動(dòng)作完成后，控制中心切斷三個(gè)移步電機(jī)18電源的同時(shí)，控制三個(gè)下手爪電機(jī)17以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器12通電，且控制下手爪電機(jī)17正轉(zhuǎn)，下手爪電機(jī)主軸13帶動(dòng)下部v形連桿14向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于下部v形連桿14末端上下兩側(cè)的下圓柱體橡膠塊10接觸纜索并受力后產(chǎn)生形變，使下圓柱體橡膠塊10產(chǎn)生足夠大的摩擦力夾緊纜索。

6、在確保下圓柱體橡膠塊10夾緊纜索到位、產(chǎn)生足夠大的變形后，控制中心控制三個(gè)下手爪電機(jī)17以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器12斷電、同時(shí)三個(gè)下電磁鐵16通電，下電磁制動(dòng)器12斷電、下電磁鐵16通電后產(chǎn)生阻力，防止下圓柱體橡膠塊10恢復(fù)原狀，從而防止機(jī)器人滑落。

此過程為機(jī)器人爬升的一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的描述。

機(jī)器人收到下降信號(hào)時(shí)，其操作步驟如下：

1、控制中心首先控制三個(gè)上手爪電機(jī)20及其相對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器22通電，且控制三個(gè)上手爪電機(jī)20正轉(zhuǎn)，上手爪電機(jī)主軸23帶動(dòng)上部v形連桿26向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于上部v形連桿26末端上下兩側(cè)的上圓柱體橡膠塊27接觸纜索并受力后產(chǎn)生形變，使上圓柱體橡膠塊27產(chǎn)生足夠大的摩擦力夾緊纜索。

2、在確保上圓柱體橡膠塊27夾緊纜索到位、產(chǎn)生足夠大的變形后，控制中心通過其內(nèi)部的定時(shí)器設(shè)定合適的時(shí)間參數(shù)，控制三個(gè)上手爪電機(jī)20以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器22同時(shí)斷電，同時(shí)三個(gè)上電磁鐵24通電。上電磁制動(dòng)器22斷電、上電磁鐵24通電后產(chǎn)生阻力，防止上圓柱體橡膠塊27恢復(fù)原狀，從而防止機(jī)器人滑落。此時(shí)控制中心控制三個(gè)移步電機(jī)18正傳，將下固定架沿著下降的方向推移，推移動(dòng)作完成后，控制中心切斷三個(gè)移步電機(jī)18電源的同時(shí)，控制三個(gè)下手爪電機(jī)17以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器12同時(shí)接通，且控制下手爪電機(jī)17正轉(zhuǎn)，下手爪電機(jī)主軸13帶動(dòng)下部v形連桿14向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于下部v形連桿14末端兩側(cè)的下圓柱體橡膠塊10接觸纜索并受力后產(chǎn)生形變，使下圓柱體橡膠塊10產(chǎn)生足夠大的摩擦力夾緊纜索。

3、在確保下圓柱體橡膠塊10夾緊纜索到位、產(chǎn)生足夠大的變形后，控制中心控制三個(gè)下手爪電機(jī)17以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)下電磁制動(dòng)器12斷電、同時(shí)三個(gè)下電磁鐵16通電，下電磁制動(dòng)器12斷電、下電磁鐵16通電后產(chǎn)生阻力，防止下圓柱體橡膠塊10恢復(fù)原狀，從而防止機(jī)器人滑落。

4、控制中心控制三個(gè)上手爪電機(jī)20以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器22通電、三個(gè)上電磁鐵24斷電，且控制三個(gè)上手爪電機(jī)20反轉(zhuǎn)，上手爪電機(jī)主軸23帶動(dòng)上部v形連桿26向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于上部v形連桿26末端上下兩側(cè)的上圓柱體橡膠塊27脫離纜索，經(jīng)過設(shè)定的時(shí)間觸發(fā)上行程開關(guān)后，三個(gè)上手爪電機(jī)20以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器27斷電，上手爪電機(jī)20停止反轉(zhuǎn)。在這個(gè)過程中，纜索表面與至少一個(gè)防偏裝置9的軸承97開始接觸，軸承受力使d型桿94向外側(cè)推移，由于有彈簧93的彈力作用，d型桿94向外側(cè)推移的距離有限，直到纜索表面與上、下固定架的各三個(gè)防偏裝置9的軸承97同時(shí)受力，其受力處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

5、控制中心控制三個(gè)移步電機(jī)18同時(shí)反轉(zhuǎn)，將上固定架沿著下降的方向拉升，拉升動(dòng)作完成后，控制中心切斷三個(gè)移步電機(jī)18電源的同時(shí)，控制三個(gè)上手爪電機(jī)20以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器22通電，且控制上手爪電機(jī)20正轉(zhuǎn)，上手爪電機(jī)主軸23帶動(dòng)上部v形連桿26向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，安置于上部v形連桿26末端上下兩側(cè)的上圓柱體橡膠塊27接觸纜索并受力后產(chǎn)生形變，使上圓柱體橡膠塊27產(chǎn)生足夠大的摩擦力夾緊纜索。

6、在確保上圓柱體橡膠27塊夾緊纜索到位、產(chǎn)生足夠大的變形后，控制中心控制三個(gè)上手爪電機(jī)20以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)上電磁制動(dòng)器22斷電、同時(shí)三個(gè)上電磁鐵24通電，上電磁制動(dòng)器22斷電、上電磁鐵24通電后產(chǎn)生阻力，防止上圓柱體橡膠塊27恢復(fù)原狀，從而防止機(jī)器人滑落。

此過程為機(jī)器人下降的一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的描述。

上述說明凡本發(fā)明所提示的技術(shù)精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應(yīng)屬于本發(fā)明所涵是針對(duì)本發(fā)明較佳可行實(shí)施例的詳細(xì)說明，但實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明的專利申請(qǐng)范圍，蓋專利范圍。