爬索機(jī)器人回收設(shè)備的制造方法
【專利說明】
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人回收技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是爬索機(jī)器人回收設(shè)備。
[【背景技術(shù)】]
[0002]斜拉橋以其優(yōu)美的外觀及良好的抗震性越來越得到橋梁設(shè)計(jì)師的青睞。斜拉橋的主要受力構(gòu)件是纜索，但其長期暴露在大氣之中，受到風(fēng)吹、日曬、雨淋和環(huán)境污染的侵蝕，其表面會(huì)受到較嚴(yán)重的破壞，這會(huì)對(duì)整座斜拉橋帶來不利的影響。因此，對(duì)纜索的有效維護(hù)是十分必要的。目前斜拉橋纜索的檢測(cè)具有很大的潛在市場，研宄爬索機(jī)器人有著重要的意義。
[0003]爬索機(jī)器人的供電方式采用鋰電池供電，鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰電池比傳統(tǒng)的蓄電池能量大，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在的儀器大多采用鋰電池的供電方式。爬索機(jī)器人在檢測(cè)的過程中，如果電力耗盡的話機(jī)器人無法回收，由于爬索機(jī)器人特殊的作業(yè)場合，這種情況下將給爬索機(jī)器人的使用帶來了極大的麻煩，因此研宄爬索機(jī)器人在電力耗盡情況下，如何回收爬索機(jī)器人有著重要的意義。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本實(shí)用新型的目的是提供爬索機(jī)器人回收設(shè)備，實(shí)現(xiàn)爬索機(jī)器人在檢測(cè)作業(yè)過程中，在電力耗盡的情況下，安全回收機(jī)器人。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種爬索機(jī)器人回收設(shè)備，包括爬索機(jī)器人及上位機(jī)，其特征在于，爬索機(jī)器本體的動(dòng)力組件由四組步進(jìn)電機(jī)、四組驅(qū)動(dòng)輪以及兩個(gè)自適應(yīng)調(diào)整輪組成，所述步進(jìn)電機(jī)分別由主動(dòng)力電源以及備用電池供電連接，爬索機(jī)器本體上自帶編碼器，所述編碼器僅與備用電源供電連接，所述備用電池采用鋰電池，下位機(jī)中設(shè)有一個(gè)主動(dòng)力電源采樣芯片以及編碼器采樣芯片，下位機(jī)通過無線方式與上位機(jī)連接，上位機(jī)無線控制連接步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器以及自鎖組件。
[0006]爬索機(jī)器本體的動(dòng)力部分由四組步進(jìn)電機(jī)、四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪以及兩個(gè)自適應(yīng)調(diào)整輪組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸與驅(qū)動(dòng)輪同軸，直接為驅(qū)動(dòng)輪提供動(dòng)力，同時(shí)驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)能夠?qū)C(jī)器人抱緊時(shí)受到的徑向力傳遞到驅(qū)動(dòng)輪支架之上，以避免電機(jī)輸出軸受到徑向力，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪及一個(gè)調(diào)整輪為一組，間隔120度均勻分布于機(jī)身環(huán)上，機(jī)器人主體由上下兩個(gè)機(jī)身環(huán)組成，四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪由于重力作用保持重心最低，能夠消除螺旋上升現(xiàn)象，兩個(gè)自適應(yīng)調(diào)整輪能夠自適應(yīng)纜繩直徑及圓度發(fā)生變化，保證機(jī)器人在跨越障礙物的同時(shí)保持恒定的爬升扭矩。
[0007]爬索機(jī)器人的四個(gè)步進(jìn)電機(jī)在自鎖的時(shí)候，提供足夠的摩擦力可以克服機(jī)器人自身的重力，這樣可以讓爬索機(jī)器人靜止在纜索上，在機(jī)器人滑落過程中，利用步進(jìn)電機(jī)的自鎖功能，當(dāng)機(jī)器人的速度達(dá)到一定值時(shí)候，讓步進(jìn)電機(jī)自鎖。
[0008]步進(jìn)電機(jī)由步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器控制連接，所述步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器設(shè)有電脈沖信號(hào)接收組件，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移。
[0009]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了爬索機(jī)器人在電力耗盡情況下，安全快速回收爬索機(jī)器人，實(shí)用性強(qiáng)。
[【附圖說明】]
[0010]圖1為爬索機(jī)器人的整體框架結(jié)構(gòu)示意圖
[0011]圖2為機(jī)器人動(dòng)力部分結(jié)構(gòu)示意圖
[0012]圖中標(biāo)記說明
[0013]I支承座，2導(dǎo)輪安裝座，3驅(qū)動(dòng)輪導(dǎo)向軸，4機(jī)身圈，5驅(qū)動(dòng)輪組件，6驅(qū)動(dòng)輪架，7機(jī)身聯(lián)桿，8安裝門壓塊1，9安裝門壓塊2，10安裝門，11從動(dòng)輪調(diào)整軸，12壓緊彈簧，13從動(dòng)輪架，14從動(dòng)輪組件，15從動(dòng)輪軸套，16從動(dòng)輪軸。
[【具體實(shí)施方式】]
[0014]現(xiàn)結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述，相信對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是清楚的。
[0015]如圖1所示，爬索機(jī)器人的整體框架如上圖所示，包括爬索機(jī)器本體、步進(jìn)電機(jī)、下位機(jī)以及上位機(jī)，爬索機(jī)器本體的動(dòng)力組件由四組步進(jìn)電機(jī)、四組驅(qū)動(dòng)輪以及兩個(gè)自適應(yīng)調(diào)整輪組成，如圖2所示。所述步進(jìn)電機(jī)分別由主動(dòng)力電源以及備用電池供電連接，爬索機(jī)器本體上自帶編碼器，所述編碼器僅與備用電源供電連接，所述備用電池采用鋰電池，下位機(jī)中設(shè)有一個(gè)主動(dòng)力電源采樣芯片以及編碼器采樣芯片，下位機(jī)通過無線方式與上位機(jī)連接，上位機(jī)無線控制連接步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器以及自鎖組件。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸出軸受到徑向力作用以提供足夠的摩擦力。步進(jìn)電機(jī)由步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器控制連接，所述步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器設(shè)有電脈沖信號(hào)接收組件，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移。
[0016]爬索機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)采用四個(gè)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式，該動(dòng)力系統(tǒng)有專門的動(dòng)力電源，如果該電源耗盡的話，步進(jìn)電機(jī)不能自鎖，將從纜索上滑下來，如果爬索機(jī)器人從200米的高度滑下來的話，滑到地面時(shí)，機(jī)器人的速度將達(dá)到30米/秒的速度，這樣的速度不僅把機(jī)器人摔壞，而且會(huì)給地面工作人員和橋面帶來損壞，如果在機(jī)器人滑落過程中，利用步進(jìn)電機(jī)的自鎖功能，當(dāng)機(jī)器人的速度達(dá)到一定值時(shí)候，讓步進(jìn)電機(jī)自鎖，這時(shí)候步進(jìn)電機(jī)會(huì)停止，然后讓機(jī)器人打開自鎖，接著滑落。采用這種分段回收的方式會(huì)安全的可以將機(jī)器人安全的回收，回收過程如下:
[0017]1.爬索機(jī)器人的電量將要耗盡，系統(tǒng)報(bào)警，采用備用電池
[0018]爬索機(jī)器人的動(dòng)力組件采用四組步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，四組步進(jìn)電機(jī)由主動(dòng)力電源以及鋰電池作為備用電池交替供電，爬索機(jī)器人的下位機(jī)有一個(gè)主動(dòng)力電源采樣芯片用來檢測(cè)爬索機(jī)器人主動(dòng)力電源的剩余電量，采樣頻率為I分鐘/次，下位機(jī)將實(shí)時(shí)剩余電量通過無線傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，上位機(jī)分析實(shí)時(shí)剩余電量的值，計(jì)算判斷該值維持動(dòng)力系統(tǒng)工作時(shí)間，當(dāng)維持動(dòng)力系統(tǒng)工作時(shí)間小于等于5分鐘時(shí)，上位機(jī)報(bào)警，并啟動(dòng)備用電池為步進(jìn)電機(jī)供電進(jìn)行機(jī)器人回收；
[0019]2.分段回收爬索機(jī)器人
[0020]爬索機(jī)器人上面有一個(gè)編碼器，該編碼器是用備用電源供電，這樣可以保證編碼器一直工作，編碼器可以計(jì)算出爬索機(jī)器人的位移，然后對(duì)位移進(jìn)行微分的方法可以計(jì)算出速度，對(duì)編碼器的采樣頻率為0.2秒/次，例如第一次的位移為100米，第二次的位移為100.3米，算下來爬索機(jī)器人的速度為1.5米/秒。
[0021](2)回收時(shí)，上位機(jī)發(fā)出指令切斷步進(jìn)電機(jī)的主電源，爬索機(jī)器人基于自身重力沿索道下滑，通過爬索機(jī)器人上自有的編碼器，獲得爬索機(jī)器人的實(shí)時(shí)位移，繼而計(jì)算出爬索機(jī)器人的實(shí)時(shí)速度，當(dāng)速度達(dá)到2米/秒時(shí)候指令步進(jìn)電機(jī)自鎖，爬索機(jī)器人停止下降，完成第一段回收；
[0022](3)自鎖一秒鐘后，上位機(jī)指令步進(jìn)電機(jī)打開自鎖，爬索機(jī)器人基于自身重力沿索道繼續(xù)下滑，通過爬索機(jī)器人上自有的編碼器，獲得爬索機(jī)器人的實(shí)時(shí)位移，繼而計(jì)算出爬索機(jī)器人的實(shí)時(shí)速度，當(dāng)爬索機(jī)器人速度大于兩米每秒，爬索機(jī)器人上面的單片機(jī)發(fā)出指令讓步進(jìn)電機(jī)自鎖。
[0023]采用這種基于機(jī)器人自身重力的回收方式，可以解決當(dāng)爬索機(jī)器人電力耗盡回收的問題，經(jīng)過多次試驗(yàn)，機(jī)器人在電力耗盡的情況下，可以安全回收，而且速度始終小于2米/秒。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種爬索機(jī)器人回收設(shè)備，包括爬索機(jī)器人及上位機(jī)，其特征在于，爬索機(jī)器本體的動(dòng)力組件由四組步進(jìn)電機(jī)、四組驅(qū)動(dòng)輪以及兩個(gè)自適應(yīng)調(diào)整輪組成，所述步進(jìn)電機(jī)分別由主動(dòng)力電源以及備用電池供電連接，爬索機(jī)器本體上自帶編碼器，所述編碼器僅與備用電源供電連接，所述備用電池采用鋰電池，下位機(jī)中設(shè)有一個(gè)主動(dòng)力電源采樣芯片以及編碼器采樣芯片，下位機(jī)通過無線方式與上位機(jī)連接，上位機(jī)無線控制連接步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器以及自鎖組件。2.如權(quán)利要求1所述爬索機(jī)器人回收設(shè)備，其特征在于，爬索機(jī)器本體的動(dòng)力部分由四組步進(jìn)電機(jī)、四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪以及兩個(gè)自適應(yīng)調(diào)整輪組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸與驅(qū)動(dòng)輪同軸，直接為驅(qū)動(dòng)輪提供動(dòng)力，同時(shí)驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)能夠?qū)C(jī)器人抱緊時(shí)受到的徑向力傳遞到驅(qū)動(dòng)輪支架之上，以避免電機(jī)輸出軸受到徑向力，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪及一個(gè)調(diào)整輪為一組，間隔120度均勻分布于機(jī)身環(huán)上，機(jī)器人主體由上下兩個(gè)機(jī)身環(huán)組成，四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪由于重力作用保持重心最低，能夠消除螺旋上升現(xiàn)象，兩個(gè)自適應(yīng)調(diào)整輪能夠自適應(yīng)纜繩直徑及圓度發(fā)生變化，保證機(jī)器人在跨越障礙物的同時(shí)保持恒定的爬升扭矩。3.如權(quán)利要求1所述爬索機(jī)器人回收設(shè)備，其特征在于，爬索機(jī)器人的四個(gè)步進(jìn)電機(jī)在自鎖的時(shí)候，提供足夠的摩擦力可以克服機(jī)器人自身的重力，這樣可以讓爬索機(jī)器人靜止在纜索上，在機(jī)器人滑落過程中，利用步進(jìn)電機(jī)的自鎖功能，當(dāng)機(jī)器人的速度達(dá)到一定值時(shí)候，讓步進(jìn)電機(jī)自鎖。4.如權(quán)利要求1所述爬索機(jī)器人回收設(shè)備，其特征在于，步進(jìn)電機(jī)由步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器控制連接，所述步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器設(shè)有電脈沖信號(hào)接收組件，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及爬索機(jī)器人回收設(shè)備，設(shè)備包括爬索機(jī)器本體、步進(jìn)電機(jī)、下位機(jī)以及上位機(jī)，爬索機(jī)器本體的動(dòng)力組件由四組步進(jìn)電機(jī)、四組驅(qū)動(dòng)輪以及兩個(gè)自適應(yīng)調(diào)整輪組成，所述步進(jìn)電機(jī)分別由主動(dòng)力電源以及備用電池供電連接，爬索機(jī)器本體上自帶編碼器，所述編碼器僅與備用電源供電連接，所述備用電池采用鋰電池，下位機(jī)中設(shè)有一個(gè)主動(dòng)力電源采樣芯片以及編碼器采樣芯片，下位機(jī)通過無線方式與上位機(jī)連接，上位機(jī)無線控制連接步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器以及自鎖組件。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了爬索機(jī)器人在電力耗盡情況下，安全快速回收爬索機(jī)器人，實(shí)用性強(qiáng)。
【IPC分類】G05D1/02
【公開號(hào)】CN204667184
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520205042
【發(fā)明人】趙榮欣, 吳華勇, 楊春, 穆銘豪, 秦雪濤
【申請(qǐng)人】上海市建筑科學(xué)研究院
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年4月7日