CN102605713A - 一种桥梁拉索上爬行的仿生机器人 - Google Patents
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Abstract
一种桥梁拉索上爬行的仿生机器人，包括框架机构、爬行小车机构以及导向机构， 框架机构与爬行小车机构通过套筒机构相连接；导向机构通过一个叉架与框架机构相连接；爬行小车机构共有三组，三组小车机构沿框架的圆周方向均布，每组小车机构包括套筒机构、轮架机构、锥齿轮机构、蜗轮蜗杆机构，导向机构的叉架通过螺栓结构与框架相连，叉架与导向架通过螺栓相连，导向架与紧贴在缆索上的导向轮通过小心轴相连；蜗轮蜗杆机构和锥齿轮在结构中作为传动装置，二者均具有既精确又比较大的传动比，故可以大倍数放大电机转矩并达到精确定位的目的。
Description
技术领域
本发明属于一种机器人，具体来说是能在桥梁拉索上爬行，并具有一定越障能力，完成一系列检测，维护等作业的拉索爬行机器人。
背景技术
斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。目前为止我国建成或正在施工的大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。拉索是斜拉桥主要受力构件之一，在役期间其工作环境复杂，所以桥梁桥缆索的定期检测是一项重要的工作。现在对斜拉桥缆索检修和维护的方法仍以人工目测作业为主，缺乏客观性。本发明的目的是发展一套能在拉索上自动爬行的运动机构，能负载检测设备对桥梁拉索进行检测与维护。
现有的爬杆结构或爬杆机器人，如弹簧式爬杆机，申请号为02131021.1；爬杆机器人系统，申请号为200910230679.2，这些发明虽具有结构简单、运行平稳的、制造容易、使用轻便、可适应障碍物杆件的攀爬的优点；但均存在越障碍能力不够，负载能力低，缺乏遇到突发故障后的自锁能力等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种桥梁拉索上爬行的仿生机器人，这种机器人能够代替施工人员，搭载相应装备可以对拉索进行定期检修的机器人。因此，需要综合考虑，在能实现越障的同时，增加整个爬杆机器人的载重能力，和提供准确的位置控制。
本发明的仿生机器人包括框架机构、爬行小车机构以及导向机构。所述框架机构与爬行小车机构通过套筒机构相连接；所述导向机构通过一个叉架与框架机构相连接。
所述框架机构包括有两组框架，框架为钢条焊成，二者通过螺栓连接。
所述爬行小车机构共有三组，三组小车机构沿框架的圆周方向均布。包括套筒机构、轮架机构、锥齿轮机构、蜗轮蜗杆机构，所述套筒机构的弹簧棒与框架螺纹连接，通过螺栓与轮架机构连接；轮架机构通过心轴与轮子相连，轮子直接紧贴在缆索上；锥齿轮机构的锥齿轮A直接与电机相连，锥齿轮B与蜗杆A啮合，上述的电机固定在轮架机构上；蜗轮蜗杆机构中蜗杆A与蜗杆B通过两端的轴承架与轮架机构固联，蜗杆A与蜗杆B在中间由连接套固联，蜗杆A和B再与套在心轴A上的蜗轮进行啮合。
所述导向机构的叉架通过螺栓结构与框架相连，叉架与导向架通过螺栓相连，导向架与紧贴在缆索上的导向轮通过小心轴相连。
蜗轮蜗杆机构和锥齿轮在结构中作为传动装置，二者均具有既精确又比较大的传动比，故可以大倍数放大电机转矩并达到精确定位的目的。
本发明利用比较简单的蜗轮蜗杆传递动力，结构简单，传动比大，而且蜗轮蜗杆的传动位置精确，利于将破损位置准确的采集下来。并且能够携带检测设备对缆索表面进行检测诊断；或安装相关装置对缆索进行检测，维护等工作。
附图说明
图1为俯视图；
图2是整体装配图；
图3是装配图的局部放大图。
图中：1 框架，2 框架，3 爬行小车机构，4 套筒机构，5 弹簧棒，6 轮架机构，7 心轴，8 轮子，9 蜗杆，10 电机，11锥齿轮，12蜗轮，13轴承架，14 连接套，15叉架，16导向架，17导向轮，18小心轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明
图1中包括框架1和框架2、爬行小车机构3，框架1和框架2通过螺栓连接；框架和爬行小车机构通过中间的套筒机构4连接起来。
图2中爬行小车机构3有三组，三组爬行小车机构沿框架1的圆周均匀分布。套筒机构4通过弹簧棒5与框架相连，然后再通过螺栓与轮架机构6相连，如此即通过套筒传递给轮架夹持力。
图3中轮子8通过心轴7与轮架机构6相连接，进而轮子可以得到从套筒传递过来的夹持力；锥齿轮机构中的锥齿轮11A直接与电机10相连，锥齿轮11B与锥齿轮11A相啮合，上述电机10固联在轮架机构6上；蜗轮蜗杆机构中蜗杆9A与蜗杆9B的两端通过两个轴承架13与轮架机构6固联，蜗杆9A与蜗杆9B的中间由连接套14固联，然后蜗杆9在与套在心轴7B上的蜗轮12进行啮合，最终将动力传递给轮子。
图3中导向机构中的叉架15与框架1相连接，叉架15与导向架16又通过螺栓相连，导向架16与紧贴在缆索上的导向轮17通过小心轴18相连，进而完成对机器的导向作用。
上述结构均采用轻质铝合金或高强度塑料。
机器人的允许载重量≥10Kg，可以在上面搭载图像传感器实时地采集缆索表面的图像信息来检查有无缺陷，并且可以安装一些辅助装置对缆索进行其他维护工作。
上述装置当电机停止转动时，通过蜗轮蜗杆的自锁性能可以使爬杆机器人停留在原位，套筒结构通过弹簧的夹持力使装置固定在缆索上，并且由于弹簧和导向机构的作用，进而机器人有一定的越障能力。
本发明的仿生机器人能够代替施工人员，搭载相应装备可以对拉索进行定期检修的机器人，在实现越障的同时，提高了整个爬杆机器人的载重能力，并能提供准确的位置控制。
Claims (1)
1.一种桥梁拉索上爬行的仿生机器人，包括框架机构、爬行小车机构以及导向机构，其特征是：
所述框架机构与爬行小车机构通过套筒机构相连接，框架机构包括有两组框架，框架为钢条焊成，二者通过螺栓连接；
所述导向机构通过一个叉架与框架机构相连接，导向机构的叉架通过螺栓结构与框架相连，叉架与导向架通过螺栓相连，导向架与紧贴在缆索上的导向轮通过小心轴相连；
所述爬行小车机构共有三组，三组小车机构沿框架的圆周方向均布，每组小车机构包括套筒机构、轮架机构、锥齿轮机构、蜗轮蜗杆机构，其中套筒机构的弹簧棒与框架螺纹连接，通过螺栓与轮架机构连接；轮架机构通过心轴与轮子相连，轮子直接紧贴在缆索上；锥齿轮机构的锥齿轮A直接与电机相连，锥齿轮B与蜗杆A啮合，电机固定在轮架机构上；蜗轮蜗杆机构中蜗杆A与蜗杆B通过两端的轴承架与轮架机构固联，蜗杆A与蜗杆B在中间由连接套固联，蜗杆A和B再与套在心轴A上的蜗轮进行啮合。
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Publications (1)
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Application publication date: 20120725 |