專利名稱：纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于斜拉橋檢測和維護(hù)的爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，屬于大橋檢測裝置。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，計算分析工具及建造技術(shù)的進(jìn)步，斜拉橋作為現(xiàn)代橋 梁的新型式，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。斜拉索是斜拉橋的一個重要組成 部分，橋跨結(jié)構(gòu)的重量和橋上活載，絕大部分或全部通過斜拉索傳遞到塔柱上。 最為主要受力構(gòu)件之一的斜拉索長期暴露在空氣中，經(jīng)風(fēng)吹日曬不可避免會出現(xiàn) 腐蝕現(xiàn)象。至今國內(nèi)外已發(fā)生過幾起通車僅幾年就因纜索腐蝕嚴(yán)重而導(dǎo)致斜拉橋 全部換索的不幸工程實例，如委內(nèi)瑞拉的Maracibo橋、英國的Wye橋、廣州海 印橋和濟(jì)南黃河公路橋等。為了降低纜索的維修費用，避免單根或全體纜索腐蝕 而換索，定期的纜索內(nèi)外部檢査、修復(fù)都是必須的。
至今對斜拉索的檢査和維護(hù)方式還相對比較落后，早期是利用巻揚機(jī)使設(shè)備 沿纜索移動，記錄測試數(shù)據(jù)或儲存以作分析；雖然近幾年上海交通大學(xué)機(jī)器人研 究所利用特種機(jī)器人技術(shù)，采用電驅(qū)動摩擦輪壓緊使機(jī)器人連續(xù)爬升或氣驅(qū)動氣 缸夾緊蠕動爬升，利用隨帶的噴涂、磁檢測等裝置，實現(xiàn)了在役纜索的涂裝、內(nèi) 部檢測等作業(yè)，但是這兩種機(jī)器人還有諸多不足之處例如比較笨重(電驅(qū)動摩 擦輪壓緊連續(xù)爬升的自重達(dá)150kg，氣驅(qū)動氣缸夾緊蠕動爬升的自重達(dá)130kg); 能量消耗較大。此類爬升機(jī)器人一般適用于纜索噴涂作業(yè)；在維修、檢測作業(yè)中，
過大的自重使得它們存在安全隱患，因此未能得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種靈巧，能耗低，上下運動控制方便的纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于包括自鎖夾緊機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊爬升機(jī) 構(gòu)及底板，自鎖夾緊機(jī)構(gòu)至少具有兩個，分別對應(yīng)設(shè)置于該機(jī)器人結(jié)構(gòu)的上部和 下部，曲柄滑塊爬升機(jī)構(gòu)固定于底板的下部，連接其中一個自鎖夾緊機(jī)構(gòu)，另一 個自鎖夾緊機(jī)構(gòu)則固定于底板的上部，曲柄滑塊爬升機(jī)構(gòu)通過其連接的自鎖夾緊 機(jī)構(gòu)及底板，帶動另外一個自鎖夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行爬升。
自鎖夾緊機(jī)構(gòu)由連接構(gòu)件和夾持件構(gòu)成，連接構(gòu)件用于連接夾持件與曲柄滑 塊爬升機(jī)構(gòu)或底板，夾持件用以夾持纜索，具有兩個以上的夾持部件，以形成穩(wěn) 定的夾持力，曲柄滑塊爬升機(jī)構(gòu)則是由滑塊與曲柄構(gòu)成，滑塊連接自鎖夾緊機(jī)構(gòu) 的連接構(gòu)件，使得二者一起作爬升運動。
具體地說，上述的自鎖夾緊機(jī)構(gòu)由定夾件、動夾件、動夾件滾輪、步進(jìn)電機(jī)、 擺桿滑輪、擺桿、凸輪槽架、凸輪執(zhí)行件組成。擺桿中間通過定軸固定在支架上， 擺桿的中間有擺桿導(dǎo)軌，擺桿滑輪的上部穿過該導(dǎo)軌，步進(jìn)電機(jī)帶動凸輪執(zhí)行件 在凸輪槽架的凸輪槽內(nèi)沿行程運動，從而使與凸輪槽架固聯(lián)的擺桿繞定軸轉(zhuǎn)動與 纜索之間形成一個楔角，該楔角使得自鎖夾緊機(jī)構(gòu)隨著位置的變化，擺桿滑輪和
動夾件滾輪夾緊或放松其所夾持的纜索；
該機(jī)構(gòu)中采用的是帶減速箱的步進(jìn)電機(jī)，具有一定的定位扭矩。當(dāng)凸輪執(zhí)行 件運動到凸輪槽的最下端時，擺桿與纜索之間形成向上爬行自鎖夾緊機(jī)構(gòu)；當(dāng)凸 輪執(zhí)行件運動到凸輪槽的最上端時，楔角消失，解除夾緊狀態(tài)；同時定夾件、動 夾件、動夾件滾輪與滑塊或上大支架構(gòu)成可調(diào)組件使其適用于不同纜索桿徑。曲 柄滑塊爬升機(jī)構(gòu)由滑塊、連桿、曲柄組成。其中上自鎖夾緊機(jī)構(gòu)位于底板上，下 自鎖夾緊機(jī)構(gòu)置于滑塊上。驅(qū)動電機(jī)通過曲柄和連桿驅(qū)動滑塊在導(dǎo)軌上移動，移 動到一定位置后，擺桿滑輪移動到擺桿導(dǎo)軌的上部，使得與滑塊相連接的自鎖夾 緊機(jī)構(gòu)夾緊纜索，因?qū)к壗?jīng)由導(dǎo)軌夾固定在底板上，經(jīng)由曲柄的作用，推動另一 個自鎖夾緊機(jī)構(gòu)向上運動，所以上下自鎖夾緊機(jī)構(gòu)在驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動下可以產(chǎn)生 相對運動，實現(xiàn)爬升動作。
自鎖夾緊機(jī)構(gòu)均勻分布在該機(jī)器人結(jié)構(gòu)的上下方向，以形成均勻的作用力， 便于爬升，設(shè)置三個以上的自鎖夾緊機(jī)構(gòu)是根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行設(shè)定的，便于其可 應(yīng)用于大負(fù)載及爬升困難的情況。
自鎖夾緊機(jī)構(gòu)至少兩個可反向設(shè)置， 一個負(fù)責(zé)向上爬升， 一個負(fù)責(zé)向下爬行。 上述的纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其步進(jìn)電機(jī)通過軸連接于凸輪執(zhí)行件，凸輪執(zhí) 行件的前端活動連接于凸輪槽架上，凸輪槽架上具有部分設(shè)置的導(dǎo)槽，該導(dǎo)槽位 于凸輪槽架靠近步進(jìn)電機(jī)的一側(cè)，并從其底部開設(shè)到中部，凸輪執(zhí)行件的前端設(shè) 置于該導(dǎo)槽中。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，自重較小，能耗低，爬升方便，可適用于纜索爬升的各種 情況。
而且本發(fā)明在應(yīng)用過程中，只需一個24V的直流驅(qū)動電機(jī)和兩個減速步進(jìn)
電機(jī)。在驅(qū)動電機(jī)工作之前，由步進(jìn)電機(jī)來控制夾緊機(jī)構(gòu)的上行或下行狀態(tài)，向 上爬行過程中，步進(jìn)電機(jī)都處于不工作狀態(tài)，只需連續(xù)運行驅(qū)動電機(jī)，控制比較 簡單。還可以方便地調(diào)節(jié)可調(diào)組件使其適用于不同纜索桿徑。


圖1為本發(fā)明實施的結(jié)構(gòu)左視圖，
圖2為本發(fā)明實施的結(jié)構(gòu)主視圖，
圖3為本發(fā)明實施的自鎖夾緊機(jī)構(gòu)組件圖，
圖4為本發(fā)明實施適用于不同纜索桿徑的可調(diào)組件圖，
圖5a為圖3所示步進(jìn)電機(jī)、支架、擺桿滑輪、-擺桿、凸輪槽架及凸輪執(zhí)行 件的連接關(guān)系示意圖5b為圖5a所示結(jié)構(gòu)運動過程一個狀態(tài)的示意圖，
圖5c為圖5a所示結(jié)構(gòu)運動過程另一個狀態(tài)的示意圖。
附圖中l(wèi)-電池盒，2-底板，3-導(dǎo)軌夾，4-導(dǎo)軌，5-滑塊，6-定夾件，7-動夾 件，8-動夾件滾輪，9-連桿，10-驅(qū)動電機(jī)，11-曲柄，12-電機(jī)蓋，13-上大支架， 14-步進(jìn)電機(jī)，15-支架，16-擺桿滑輪，17-擺桿，18-定軸，19-凸輪槽架，20-凸 輪執(zhí)行件；
具體實施例方式
本發(fā)明的實施是一種纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)參見圖1 —圖5，包括上
下兩個自鎖夾緊機(jī)構(gòu)和一個曲柄滑塊爬升機(jī)構(gòu)。自鎖夾緊機(jī)構(gòu)由定夾件6、動夾 件7、動夾件滾輪8、步進(jìn)電機(jī)14、擺桿滑輪16、擺桿17 、凸輪槽架19、凸輪 執(zhí)行件20組成。擺桿17中間通過定軸18固定在支架15上，步進(jìn)電機(jī)14帶動 凸輪執(zhí)行件20在凸輪槽架19的凸輪槽內(nèi)沿行程運動，從而使與凸輪槽架19固 聯(lián)的擺桿17繞定軸18轉(zhuǎn)動與纜索之間形成一個楔角。當(dāng)凸輪執(zhí)行件20運動到 凸輪槽的最下端時，擺桿與纜索之間形成向上的爬行自鎖夾緊結(jié)構(gòu)；當(dāng)凸輪執(zhí)行 件20運動到凸輪槽的另一端時，擺桿與纜索之間的楔角消失，夾緊被破壞。同 時定夾件6、動夾件7、動夾件滾輪8與滑塊5或上大支架13構(gòu)成可調(diào)組件使其 適用于不同纜索桿徑。曲柄滑塊爬升機(jī)構(gòu)由滑塊5、連桿9、曲柄11組成。其中 上自鎖夾緊機(jī)構(gòu)位于底板2上，下自鎖夾緊機(jī)構(gòu)置于滑塊5上。驅(qū)動電機(jī)10通 過曲柄11和連桿9驅(qū)動滑塊5在導(dǎo)軌4上移動，導(dǎo)軌4經(jīng)由導(dǎo)軌夾3固定在底 板2上。
步進(jìn)電機(jī)14通過軸連接于凸輪執(zhí)行件20，凸輪執(zhí)行件20的前端活動連接 于凸輪槽架19上，凸輪槽架19上具有部分設(shè)置的導(dǎo)槽，該導(dǎo)槽位于凸輪槽架 19靠近步進(jìn)電機(jī)的一側(cè)，并從其底部開設(shè)到中部，凸輪執(zhí)行件20的前端設(shè)置于 該導(dǎo)槽中，沿著導(dǎo)槽運動；凸輪槽架19上固定有擺桿17，擺桿17的前端具有 開槽，擺桿滑輪16的一端穿過該開槽，沿著該開槽運動。
本發(fā)明的工作過程如下
卸下一個動夾件7，可將纜索放入該爬升機(jī)器人的自鎖夾緊機(jī)構(gòu)中，接著控 制步進(jìn)電機(jī)14使凸輪執(zhí)行件20運動到凸輪槽架的最下端，擺桿與纜索之間形成 向上爬行的自鎖夾緊機(jī)構(gòu)，然后使用由定夾件6、動夾件7、動夾件滾輪8與滑 塊5或上大支架13構(gòu)成的可調(diào)組件將爬升機(jī)器人安裝在纜索上，最后讓驅(qū)動電 機(jī)IO工作，機(jī)器人在上下自鎖夾緊機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊爬升機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)動作下自動 向上爬升；
當(dāng)該纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)上行時，上下兩自鎖夾緊機(jī)構(gòu)處于相同狀態(tài)，如圖 5a所示，凸輪執(zhí)行件20運動到凸輪槽架的最下端，擺桿與纜索之間形成向上爬 行的自鎖夾緊機(jī)構(gòu)。
當(dāng)該纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)下行時，上下兩自鎖夾緊機(jī)構(gòu)處于不同狀態(tài)，具體 地說，當(dāng)滑塊從最小行程處向最大行程處運動時，上面的自鎖夾緊機(jī)構(gòu)處于如圖
5b所示的狀態(tài)，鎖緊纜索；下面的自鎖夾緊機(jī)構(gòu)，其凸輪執(zhí)行件20向上運動， 凸輪槽架19的上端也向內(nèi)轉(zhuǎn)動，擺桿與纜索之間的楔角減小，并且變換到如圖 5c所示的狀態(tài)，凸輪執(zhí)行件20呈水平位置，凸輪槽架19的軸線與步進(jìn)電機(jī)的 軸線呈垂直狀，擺桿與纜索之間的楔角消失，這樣下面的自鎖夾緊機(jī)構(gòu)可向下運 動；當(dāng)滑塊從最大行程處向最小行程處運動時，上面的自鎖夾緊機(jī)構(gòu)凸輪執(zhí)行件 20向上運動，凸輪槽架19的上端也向內(nèi)轉(zhuǎn)動，擺桿與纜索之間的楔角又消失變 得增加，并變換到如圖5c所示的狀態(tài)(上下自鎖夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，故在此 以同樣的圖示描述其運動過程)，凸輪執(zhí)行件20呈水平位置，凸輪槽架19的軸 線與步進(jìn)電機(jī)的軸線呈垂直狀，擺桿與纜索之間的楔角消失；下面的自鎖夾緊機(jī) 構(gòu)則處于如圖5b所示的狀態(tài)，鎖緊纜索，使得上面的自鎖夾緊機(jī)構(gòu)得以順利下 行。
權(quán)利要求
1、一種纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于包括自鎖夾緊機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊爬升機(jī)構(gòu)及底板，自鎖夾緊機(jī)構(gòu)至少具有兩個，分別對應(yīng)設(shè)置于該機(jī)器人結(jié)構(gòu)的上部和下部，曲柄滑塊爬升機(jī)構(gòu)固定于底板的下部，連接其中一個自鎖夾緊機(jī)構(gòu)，另一個自鎖夾緊機(jī)構(gòu)則固定于底板的上部。
2、 如權(quán)利要求1所述的纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于自鎖夾緊機(jī)構(gòu)由 連接構(gòu)件和夾持件構(gòu)成，連接構(gòu)件用于連接夾持件與曲柄滑塊爬升機(jī)構(gòu)或底板， 夾持件用以夾持纜索，具有兩個以上的夾持部件，曲柄滑塊爬升機(jī)構(gòu)則是由滑塊 與曲柄構(gòu)成，滑塊連接自鎖夾緊機(jī)構(gòu)的連接構(gòu)件。
3、 如權(quán)利要求2所述的纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于上述的連接構(gòu)件 和夾持件為夾件、動夾件滾輪、步進(jìn)電機(jī)、擺桿滑輪、擺桿、凸輪槽架、凸輪 執(zhí)行件組成；擺桿中間通過定軸固定在支架上，擺桿的中間有導(dǎo)軌，擺桿滑輪的 上部穿過該導(dǎo)軌，步進(jìn)電機(jī)帶動凸輪執(zhí)行件在凸輪槽架的凸輪槽內(nèi)沿行程運動， 從而使與凸輪槽架固聯(lián)的擺桿繞定軸轉(zhuǎn)動與纜索之間形成一個楔角；曲柄滑塊爬 升機(jī)構(gòu)由滑塊、連桿、曲柄組成；其中上自鎖夾緊機(jī)構(gòu)位于底板上，下自鎖夾緊 機(jī)構(gòu)置于滑塊上；驅(qū)動電機(jī)通過曲柄和連桿驅(qū)動滑塊在導(dǎo)軌上移動，導(dǎo)軌經(jīng)由導(dǎo) 軌夾固定在底板上。
4、 如權(quán)利要求3所述的纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于夾件又分為動夾 件和定夾件，定夾件、動夾件、動夾件滾輪與滑塊或上大支架構(gòu)成可調(diào)組件。
5、 如權(quán)利要求3所述的纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于底板上有安裝充 電鋰電池的電池盒。
6、 如權(quán)利要求3所述的纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于自鎖夾緊機(jī)構(gòu)的 楔角是由步進(jìn)電機(jī)帶動凸輪執(zhí)行件在凸輪槽架的凸輪槽內(nèi)運動，從而使擺桿繞定 軸轉(zhuǎn)動與纜索之間形成的。
7、 如權(quán)利要求2所述的纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于自鎖夾緊機(jī)構(gòu)可 設(shè)置三個以上，自鎖夾緊機(jī)構(gòu)均勻分布在該機(jī)器人結(jié)構(gòu)的上下方向。
8、 如權(quán)利要求1或2所述的纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于自鎖夾緊機(jī) 構(gòu)至少兩個可反向設(shè)置， 一個負(fù)責(zé)向上爬升， 一個負(fù)責(zé)向下爬行。
9、如權(quán)利要求3所述的纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于步進(jìn)電機(jī)通過軸 連接于凸輪執(zhí)行件，凸輪執(zhí)行件的前端活動連接于凸輪槽架上，凸輪槽架上具有 部分設(shè)置的導(dǎo)槽，該導(dǎo)槽位于凸輪槽架靠近步進(jìn)電機(jī)的一側(cè)，并從其底部開設(shè)到 中部，凸輪執(zhí)行件的前端設(shè)置于該導(dǎo)槽中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種纜索爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于包括自鎖夾緊機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊爬升機(jī)構(gòu)及底板，自鎖夾緊機(jī)構(gòu)至少具有兩個，分別對應(yīng)設(shè)置于該機(jī)器人結(jié)構(gòu)的上部和下部，曲柄滑塊爬升機(jī)構(gòu)固定于底板的下部，連接其中一個自鎖夾緊機(jī)構(gòu)，另一個自鎖夾緊機(jī)構(gòu)則固定于底板的上部。實施本發(fā)明的爬升機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，自重較小，能耗低，爬升方便，可適用于纜索爬升的各種情況。
文檔編號B62D57/00GK101200199SQ20061015760
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月13日
發(fā)明者王興松 申請人:深圳市思韋爾檢測科技有限公司