氣動蠕動式纜索機器人爬升裝置制造方法及圖紙

一種氣動蠕動式纜索機器人爬升裝置，上體和下體沿圓周均布三個安裝塊，其上分別安裝由夾緊氣缸及夾緊爪構成的夾緊機構、導向氣缸及導向輪組成的導向機構，并通過移動機構和支撐機構連接，采用氣缸驅動、地面控制和監視。本實用新型專利技術裝卸調整方便，可靠性高，適用于任意傾斜度和形狀的纜索，可用于大型斜拉橋纜索維護機器人，對纜索進行檢測、涂裝和清洗，亦可用于管道、電線桿等的維護。（*該技術在2009年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術是一種氣動蠕動式纜索機器人爬升裝置，用于大跨斜拉橋纜索上維護、監測作業，屬于機器人
斜拉橋作為現代橋梁的新型式，在世界范圍內得到了廣泛的應用。作為斜拉橋主要受力構件之一的纜索長期暴露在空氣中，經風吹雨淋日曬，纜索表面的聚乙烯護套將會產生不同程度的硬化和開裂現象，給護套內的鋼絲束帶來銹斑、斷絲等嚴重的問題，同時，由于隨機風振、雨振，使纜索內的鋼絲產生微摩擦，繼而引起嚴重的斷絲問題，給斜拉橋埋下嚴重的隱患。由于斜拉橋是最近幾十年才興起的新橋型，與斜拉橋的主要受力構件纜索相配套的維護措施還很不完善。斜拉橋纜索有圓柱形、平行六棱柱形和螺旋六棱柱形等多類型式，纜徑有多種規格，外層一般有聚乙烯套作防護，其標高高、距離長，傾斜度由30°至近90°。另外，盡管在纜索的兩端施加了很大的拉力，但由于自重作用與蠕變，纜索仍有一定的撓度。現有技術中，對管外機器人和電線檢測機器人已有研究，這些管外機器人爬行的管道一般只能用于水平面上的剛性管道，牽引力小，對于斜拉橋這種標高較高、柔性較大纜索，其爬升能力顯然不夠，遠不能滿足纜索維護的要求。而電線檢測機器人主要由幾個較小的車輪和四條履帶組成，由小電機驅動，只能在一定傾斜度的電線上移動及跨越繃緊電線的鐵塔，不能應用在纜索上。根據國際聯機檢索，還未見有纜索維護相關機器人的報道。本技術的目的是要提供一種纜索維護機器人爬升裝置，使之結構簡單、裝卸方便，能在纜索上平穩夾緊和移動，工作可靠性高。為實現這樣的目的，本技術設計的氣動蠕動式纜索機器人爬升裝置，采用氣缸作為驅動器，夾緊機構產生指向纜索中心的夾緊力，導向、支撐等機構使機器人在纜索上徑向定心、導向、承受徑向和軸向載荷，移動機構實現蠕動移動動作。具體的結構如下本技術主要包括上體、下體和氣動閥，上體和下體沿圓周均布三個安裝塊，其上分別安裝由夾緊氣缸及氣缸上的夾緊爪構成的夾緊機構、導向氣缸及導向輪組成的導向機構，上體和下體通過移動機構和支撐機構連接，氣動閥通過氣管和控制電線連通壓力氣源和地面控制臺，并由控制臺實現機器人爬升裝置的夾緊、導向和蠕動動作。移動機構中有移動氣缸連通上體和下體，同時支撐機構中有兩組支撐軸與支撐座連通上體和下體，支撐座內還裝有直線運動軸承，以使整體結構能沿非線性纜索移動。上體和下體至少有一個夾緊于纜索上，由移動機構驅動爬升裝置蠕動(上升或下降)。導向、支撐等機構使爬升裝置在纜索上徑向定心、導向、承受徑向和軸向載荷，提高機器人對纜索的非線性適應能力。以下通過實施例和附圖詳細說明本技術的技術方案。附圖說明圖1為本技術整體結構示意圖。如圖所示，爬升裝置主要包括上體1、下體2及氣動閥4，上體1和下體2都有各自的沿圓周均布的三個安裝塊3，其上分別安裝有夾緊機構與導向機構，上體1和下體2間由移動機構和支撐機構等連接，氣動閥4通過氣管接壓力氣源，由地面控制臺經控制電線操縱控制通斷，繼而實現機器人的夾緊、導向和蠕動動作。移動機構由兩只移動氣缸6實現移動功能，氣缸6上部的活塞桿端頭通過浮動接頭12連接于上體1，缸體由中央軸耳9連接于下體2。支撐機構由兩組支撐軸5與支撐座15等組成，支撐軸5連接于上體1，支撐座15經彈性墊16與下體2相連。支撐座15內裝有直線運動軸承14，在支撐軸5隨上體1沿支撐座15移動時，繞軸線擺動并承受徑向力，從而消除移動氣缸6的徑向力，使整體結構能沿非線性纜索移動。上體1和下體2間另由四件螺桿17支撐連接。夾緊機構由三只徑向均布的夾緊氣缸11及氣缸上的夾緊爪8等構成，夾緊爪8采用與纜索表面有較大靜摩擦系數的硬橡膠制成，使機器人在纜索上可靠夾緊，上體1和下體2共有夾緊氣缸11六只。導向機構由三只與夾緊氣缸11平行的導向氣缸10及導向輪7組成，導向氣缸10分別驅動導向輪7，使機器人在纜索上定心，并分別隨上體1和下體2在纜索上移動，上體1和下體2共有導向氣缸10六只。氣管和控制電線由鋼絲繩支撐，與地面控制臺和氣源相接。上體和下體上都開有安裝口，供機器人在纜索上安裝后，再由連接板13連為整體。爬升裝置安裝在機器人小車18上，小車應能使機器人根據纜索的傾斜角靈活轉動并有一定的安裝高度，作業時拆掉小車。根據纜索的直徑變化、非線性和因自重引起的偏置，分別調整上、下體安裝塊3的安裝位置，完成機器人在纜索上的安裝。圖2為本技術結構圖1中A-A剖視圖。如圖所示，本專利技術的上體1有沿纜索19的圓周均布的三個安裝塊3，每個安裝塊3上裝有由夾緊氣缸11及夾緊爪8構成的夾緊機構、與夾緊氣缸11平行的導向氣缸10及導向輪7組成的導向機構，夾緊爪8使機器人在纜索19上可靠夾緊，導向輪7使機器人在纜索19上定心并移動。本專利技術的下體同樣有沿纜索19的圓周均布的三個安裝塊3，并在其上裝有夾緊機構和導向機構。上體和下體共有夾緊氣缸11六只、導向氣缸10六只，上體和下體用四件螺桿17支撐連接。圖3為本技術結構圖1中所示B處支撐機構的局部放大剖面圖。圖中，支撐機構由支撐軸5與支撐座15等組成，支撐軸5連接于上體1，支撐座15經彈性墊16與下體2相連。支撐座15內裝有直線運動軸承14。在支撐軸5隨上體1沿支撐座15移動時，繞軸線擺動并承受徑向力，從而消除移動氣缸的徑向力，使整體結構能沿非線性纜索移動。圖4是本技術的上升過程分解圖。本技術采用蠕動爬升方式，其動作節拍為(1)下體夾緊缸夾緊；(2)上體夾緊缸松開；(3)提升氣缸活塞桿伸出，上體上升；(4)上體夾緊缸夾緊；(5)下體夾緊缸松開；(6)提升氣缸缸體上升，下體上升。如此重復，實現連續爬升。機器人下降時改變動作節拍循環。本技術利用氣缸產生的指向纜索的夾緊、導向力和平行于纜索的驅動力，使機器人在纜索上夾緊和蠕動，結構及控制都較簡單，適應能力強，適用于任意傾斜度和形狀的纜索；通過提高氣源壓力或選用較大的氣缸直徑，可使機器人承載能力足夠大；調節氣路中的節流閥，可調節移動速度；即使停電停氣，機器人仍可夾緊于纜索上而不致下落，可靠性高。本技術不僅適用于大型斜拉橋纜索機器人，對纜索進行檢測、涂裝和清洗等維護工作，亦可用于管道、電線桿維護機器人。權利要求1.一種氣動蠕動式纜索機器人爬升裝置，主要包括上體1、下體2及氣動閥4，其特征在于上體1和下體2沿圓周均布三個安裝塊3，其上分別安裝由夾緊氣缸11及夾緊爪8構成的夾緊機構、導向氣缸10及導向輪7組成的導向機構，移動氣缸6的活塞桿端頭通過浮動接頭12連接于上體1，缸體由中央軸耳9連接于下體2，支撐軸5連接于上體1，內裝直線運動軸承14的支撐座15經彈性墊16與下體2相連。2.一種如權利要求1所說的氣動蠕動式纜索機器人爬升裝置，其特征在于所說的氣動閥4通過氣管和控制電線與地面控制臺和氣源連接。3.一種如權利要求1所說的氣動蠕動式纜索機器人爬升裝置，其特征在于所說的上體1和下體2上都開有安裝口，由連接板13連為整體。專利摘要一種氣動蠕動式纜索機器人爬升裝置,上體和下體沿圓周均布三個安裝塊,其上分別安裝由夾緊氣缸及夾緊爪構成的夾緊機構、導向氣缸及導向輪組成的導向機構,并通過移動機構和支撐機構連接,采用氣缸驅動、地面控制和監視。本技術裝卸調整方便,可靠性高,適用于任意傾斜度和形狀的纜索,可用于大型本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氣動蠕動式纜索機器人爬升裝置，主要包括上體１、下體２及氣動閥４，其特征在于上體１和下體２沿圓周均布三個安裝塊３，其上分別安裝由夾緊氣缸１１及夾緊爪８構成的夾緊機構、導向氣缸１０及導向輪７組成的導向機構，移動氣缸６的活塞桿端頭通過浮動接頭１２連接于上體１，缸體由中央軸耳９連接于下體２，支撐軸５連接于上體１，內裝直線運動軸承１４的支撐座１５經彈性墊１６與下體２相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂恬生，謝文華，張家樑，王樂天，姚香根，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：實用新型
國別省市：31[中國|上海]