基于平行四邊形獨(dú)立懸掛的纜索檢測(cè)機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于平行四邊形獨(dú)立懸掛的纜索檢測(cè)機(jī)器人，包括車體、設(shè)置在車體上的獨(dú)立懸掛裝置、安裝在獨(dú)立懸掛裝置上的車輪，獨(dú)立懸掛裝置包括平行設(shè)置的兩組平行四邊形框架、連接兩組平行四邊形框架的拉力傳遞軸、與拉力傳遞軸連接的預(yù)緊彈簧，平行四邊形框架由依次連接的第一連桿、第二連桿、第二連桿和第四連桿依次連接而成。第一水平連桿一端與車輪輪軸連接，另一端在與中間連桿連接的同時(shí)與拉力傳遞軸連接，第二水平連桿與中間連桿的連接端設(shè)置在車體上，預(yù)緊彈簧一端與拉力傳遞軸連接，另一端固定連接在車體上。
【專利說(shuō)明】基于平行四邊形獨(dú)立懸掛的纜索檢測(cè)機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是基于平行四邊形獨(dú)立懸掛的纜索檢測(cè)機(jī)器人，屬于機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)、交通事業(yè)的迅速發(fā)展，大跨度橋梁的發(fā)展也越來(lái)越快，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。斜拉橋、懸索橋建成后，其主要受力構(gòu)件之一的纜索長(zhǎng)期暴露在空氣之中，纜索表面的聚乙烯(PE)保護(hù)層將出現(xiàn)不同程度的硬化老化等破壞現(xiàn)象，纜索內(nèi)部鋼絲束也因空氣中的水分和其他酸性物質(zhì)而受到腐蝕，嚴(yán)重者甚至出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，危及橋梁的安全。至今國(guó)內(nèi)外已經(jīng)發(fā)生過(guò)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(shí)例，為了降低纜索的維修費(fèi)用，避免單根或全體纜索腐蝕而換索，定期的纜索內(nèi)外部檢查、修復(fù)都是必須的。
[0003]至今對(duì)斜纜索的檢查和維護(hù)方式還相對(duì)比較落后，早期是利用卷?yè)P(yáng)機(jī)使設(shè)備沿纜索移動(dòng)，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)或儲(chǔ)存以作分析；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(dòng)摩擦輪壓緊使機(jī)器人連續(xù)爬升或氣驅(qū)動(dòng)氣缸夾緊蠕動(dòng)爬升，利用隨帶的噴涂、磁檢測(cè)等裝置，實(shí)現(xiàn)了在役纜索的涂裝、內(nèi)部檢測(cè)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、能量消耗較大等缺點(diǎn)。
[0004] 申請(qǐng)人:已經(jīng)提出過(guò)3件關(guān)于應(yīng)用于斜拉橋纜索的檢測(cè)機(jī)器人的專利申請(qǐng)(200620016413.X,200810142308.4,200810019166.2)，但是之前的機(jī)器人是分別針對(duì)于光索和帶螺旋線纜索，通用性不強(qiáng)，且爬螺旋線纜索機(jī)器人由于繞索旋轉(zhuǎn)，效率不高。此專利主要針對(duì)這一問(wèn)題，提出了一種基于平行四邊形懸掛的纜索檢測(cè)機(jī)器人，能夠順利的在光索上爬行，同時(shí)也具備爬螺旋索的能力，越障性能優(yōu)越。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明提供一種能夠爬升光索和帶螺旋線的索，并對(duì)索面的凸起等情況有一定越障能力的基于平行四邊形獨(dú)立懸掛的纜索檢測(cè)機(jī)器人。
技術(shù)方案:本發(fā)明的基于平行四邊形四輪獨(dú)立懸掛的纜索檢測(cè)機(jī)器人，包括車體、設(shè)置在所述車體上的獨(dú)立懸掛裝置、安裝在所述獨(dú)立懸掛裝置上的車輪，所述獨(dú)立懸掛裝置包括平行設(shè)置的兩組平行四邊形框架、連接所述的兩組平行四邊形框架的拉力傳遞軸、與所述拉力傳遞軸連接的預(yù)緊彈簧，平行四邊形框架由依次連接的第一水平連桿、第一斜拉桿、第二水平連桿和第二斜拉桿依次連接而成，所述第一水平連桿與第二水平連桿平行，所述第一斜拉桿和第二斜拉桿平行，第一水平連桿一端與車輪輪軸連接，另一端在與第一斜拉桿連接的同時(shí)與拉力傳遞軸連接，第二水平連桿與第二斜拉桿的連接端設(shè)置在車體上，所述預(yù)緊彈簧一端與拉力傳遞軸連接，另一端固定連接在車體上。
[0006]本發(fā)明中，車體上設(shè)置至少四個(gè)獨(dú)立懸掛裝置，每個(gè)所述獨(dú)立懸掛裝置上安裝一個(gè)車輪，所有的車輪中至少有一個(gè)為與動(dòng)力裝置連接的主動(dòng)輪。
[0007]本發(fā)明的一種優(yōu)選方案中，拉力傳遞軸與預(yù)緊彈簧連接的部位設(shè)置有深度不同的多個(gè)環(huán)形溝槽，預(yù)緊彈簧通過(guò)連接在不同的環(huán)形溝槽中實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)緊拉力的微調(diào)。
[0008]本發(fā)明的一種優(yōu)選方案中，車體由對(duì)應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)車架組合而成，所述的兩個(gè)車架對(duì)稱設(shè)置在纜索兩側(cè)，并通過(guò)聯(lián)接件連接組合為一體，兩個(gè)車架上安裝的獨(dú)立懸掛裝置和車輪沿纜索對(duì)稱設(shè)置。
[0009]本發(fā)明的上述優(yōu)選方案中，聯(lián)接件由車架上的可調(diào)節(jié)凹槽和定位螺栓構(gòu)成，兩個(gè)車架上的可調(diào)節(jié)凹槽的槽孔對(duì)齊后用定位螺栓固定連接，所述可調(diào)節(jié)凹槽上設(shè)置一排平行的槽孔，以實(shí)現(xiàn)車體環(huán)抱半徑的調(diào)節(jié)。
[0010]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)區(qū)別之前的整體懸掛系統(tǒng)，由于本機(jī)器人利用了獨(dú)立懸掛的技術(shù)，機(jī)器人的四個(gè)輪子都是單獨(dú)的通過(guò)彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在側(cè)板上，提高了輪子在纜索表面的附著力，同時(shí)增大了機(jī)器人輪子的半徑，從而提升了機(jī)器人的爬升和越障性能，機(jī)器人完全能夠適用于光索和螺旋索等各種索面，當(dāng)纜索由于破損等原因出現(xiàn)凸起、毛刺等情況時(shí)，機(jī)器人依然能夠越過(guò)障礙，不會(huì)卡死在纜索表面。
[0011](2)相比于整體懸掛，這種外掛式獨(dú)立懸掛系統(tǒng)能夠使車輪貼近小車主體，省下空間的同時(shí)減輕了小車的質(zhì)量，減少了車身受到的沖擊，從而提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性；同時(shí)，在機(jī)器人遇到障礙時(shí)，獨(dú)立懸掛的機(jī)器人能夠單個(gè)車輪響應(yīng)，單獨(dú)跳動(dòng)，互不影響，從而減小機(jī)器人整體車身的傾斜和振動(dòng)，提高了機(jī)器人在纜索上檢測(cè)過(guò)程的穩(wěn)定性。
[0012](3)由于機(jī)器人的輪子固定在支撐連桿上，而支撐連桿平行于側(cè)板連接桿，由于機(jī)器人的懸掛是平行四邊形結(jié)構(gòu)且側(cè)板連接桿垂直于纜索表面，保證了支撐連桿同樣垂直于纜索表面，這樣彈簧提供的拉力可以最大程度的轉(zhuǎn)化為車輪在纜索表面附著力，同時(shí)能夠防止車輪的側(cè)偏等情況。
[0013](4)機(jī)器人的預(yù)緊力調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，彈簧一端連接在機(jī)器人側(cè)板上的預(yù)留孔內(nèi)，另一端則勾在帶不同深度環(huán)形溝槽的拉力傳遞軸上，通過(guò)改變拉簧所鉤的不同深度的環(huán)形溝槽，即改變彈簧的初始安裝長(zhǎng)度，可以變拉簧的拉力，從而提供不同的預(yù)緊力，使得機(jī)器人的主動(dòng)輪能夠獲得足夠的摩擦力，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人爬升。
(5)機(jī)器人的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分尺寸、形狀一致，是模塊化的一個(gè)整體，同時(shí)與機(jī)器人的側(cè)板連接簡(jiǎn)單，易拆裝。這樣使得機(jī)器人能夠快速、便捷的更換這兩部分。如果在施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)動(dòng)力不足或越障能力不足等情況，可以使用兩組主動(dòng)，兩組從動(dòng)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，可以迅速提高機(jī)器人的爬升能力和越障性能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的從動(dòng)輪懸掛示意圖；
圖3為本發(fā)明的主動(dòng)輪懸掛示意圖；
圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)斜視圖；
圖中有:車體1、獨(dú)立懸掛裝置2、聯(lián)接件3、纜索4、第一水平連桿21、第一斜連桿22、第二水平連桿23、第二斜連桿24、車輪輪軸25、齒輪箱26、主動(dòng)軸27、電機(jī)支撐桿28、拉力傳遞軸29、可調(diào)節(jié)凹槽31、螺母32、主動(dòng)輪251、齒輪箱蓋261、大齒輪262、中間軸263、中間齒輪264、小齒輪265、電機(jī)266、從動(dòng)輪271、預(yù)緊彈簧291。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例和說(shuō)明書附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0016]如圖1至圖4所示，本發(fā)明的一種基于平行四邊形獨(dú)立懸掛的纜索檢測(cè)機(jī)器人，該機(jī)器人包括車體1、設(shè)置在所述車體上的獨(dú)立懸掛裝置2、安裝在所述獨(dú)立懸掛裝置2上的車輪271，所述獨(dú)立懸掛裝置包括平行設(shè)置的兩組平行四邊形框架、連接所述的兩組平行四邊形框架的拉力傳遞軸29、與所述拉力傳遞軸29連接的預(yù)緊彈簧291，平行四邊形框架由依次連接的第一水平連桿21、第一斜拉桿22、第二水平連桿23和第二斜拉桿24依次連接而成，所述第一水平連桿21與第二水平連桿23平行，所述第一斜拉桿22和第二斜拉桿24平行，第一水平連桿21 —端與車輪輪軸連接，另一端在與第一斜拉桿22連接的同時(shí)與拉力傳遞軸29連接，第二水平連桿23與第二斜拉桿24的連接端設(shè)置在車體上，所述預(yù)緊彈簧291 一端與拉力傳遞軸29連接，另一端固定連接在車體上。其中，第一水平連桿21與第一斜拉桿22之間、第二水平連桿23與第二斜拉桿24之間、第一水平連桿21與第四斜拉桿24和車體I之間都通過(guò)塞打螺栓和螺母連接，使連桿之間可以繞螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)。第一水平連桿21與車體I之間用螺栓螺母連接，將四邊形結(jié)構(gòu)固定在車體I上，保證第一水平連桿21、第二水平連桿23垂直于車體I和拉索4表面，在同樣的條件下機(jī)器人因此能夠提供最大的正壓力在拉索4表面,保證了動(dòng)力的充足。
[0017]進(jìn)一步，第一斜拉桿22與第二斜拉桿23采用的是叉狀結(jié)構(gòu)，兩根連桿兩端的槽口可以對(duì)第一水平連桿21和第二水平連桿24起到限位的作用，保證水平連桿和斜連桿之間的角度小于90度，防止四邊形結(jié)構(gòu)在意外情況下出現(xiàn)的非正常角度，損壞機(jī)器人。
[0018]進(jìn)一步，所述車體上設(shè)置至少四個(gè)獨(dú)立懸掛裝置2，每個(gè)所述獨(dú)立懸掛裝置上安裝一個(gè)車輪271，所有的車輪中至少有一個(gè)為與動(dòng)力裝置連接的主動(dòng)輪251。如圖2所示，是本發(fā)明的從動(dòng)輪懸掛示意圖，從動(dòng)輪271固定在從動(dòng)軸25上，從動(dòng)輪271與從動(dòng)軸25之間通過(guò)軸承連接，并利用從動(dòng)軸上的軸肩和軸用擋圈固定從動(dòng)輪271軸向位置。如圖3所示，是本發(fā)明的主動(dòng)輪懸掛示意圖，在主動(dòng)輪251的懸掛部分，齒輪箱26的結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)部分，一部分與第二水平連桿23的結(jié)構(gòu)相同，并與其他三根連桿組成四邊形結(jié)構(gòu)，另一部分裝配齒輪組和電機(jī)266,同時(shí)，電機(jī)支撐座28與齒輪箱26類似,結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)部分,一部分與其他三根連桿組成四邊形結(jié)構(gòu)，另一部分支撐電機(jī)266,使電機(jī)穩(wěn)定。在動(dòng)力傳遞上，電機(jī)266的輸出軸與小齒輪265連接，與中間齒輪264配合，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)減速，中間齒輪264固定在中間軸263上，與大齒輪262配合，實(shí)現(xiàn)第二級(jí)減速，將動(dòng)力傳遞到主動(dòng)軸27上。齒輪組的軸和電機(jī)軸一端固定在齒輪箱26上,另一端固定在齒輪箱蓋261上,實(shí)現(xiàn)軸向定位。
[0019]進(jìn)一步，拉力傳遞軸29與預(yù)緊彈簧291連接的部位設(shè)置有深度不同的多個(gè)環(huán)形溝槽，如圖4所示，預(yù)緊彈簧291 —端連接在機(jī)器人車體I上的預(yù)留孔內(nèi)，另一端拉在機(jī)器人的拉力傳遞軸29上，預(yù)緊彈簧291連接在不同的環(huán)形溝槽中可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)預(yù)緊彈簧291的初始拉伸長(zhǎng)度，從而可以實(shí)現(xiàn)預(yù)緊拉力的微調(diào)，使得機(jī)器人能夠緊緊地抱住拉索，提升主動(dòng)輪251上的摩擦力，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人上下爬行。
[0020]進(jìn)一步，機(jī)器人車體I由對(duì)應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)車架組合而成，所述的兩個(gè)車架對(duì)稱設(shè)置在纜索4的兩側(cè)，并通過(guò)聯(lián)接件3連接組合為一體，兩個(gè)車架上安裝的獨(dú)立懸掛裝置2和車輪271沿纜索4對(duì)稱設(shè)置。聯(lián)接件3通過(guò)一組螺栓螺母與機(jī)器人車體I連接。聯(lián)接件3由車架上的可調(diào)節(jié)凹槽31和定位螺栓構(gòu)成，兩個(gè)車架上的可調(diào)節(jié)凹槽31的槽孔對(duì)齊后用定位螺栓固定連接，所述可調(diào)節(jié)凹槽31上設(shè)置一排平行的槽孔，利用定位螺栓固定在可調(diào)節(jié)凹槽的31的不同位置，以實(shí)現(xiàn)車體I環(huán)抱半徑的調(diào)節(jié)。
[0021]本發(fā)明的纜索檢測(cè)機(jī)器人在拉索4上遇到障礙時(shí)，主動(dòng)輪251、三個(gè)從動(dòng)輪271車輪單獨(dú)跳動(dòng)，互不相干，能減小車身的傾斜和震動(dòng)，同時(shí)，這種獨(dú)立懸掛系統(tǒng)質(zhì)量輕，減少了車身受到的沖擊，從而提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。
[0022]本發(fā)明的纜索檢測(cè)機(jī)器人的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分尺寸、形狀一致，是模塊化的一個(gè)整體，同時(shí)與機(jī)器人的主體I連接簡(jiǎn)單，易拆裝。這樣使得機(jī)器人能夠快速、便捷的更換這兩部分。如果在施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)動(dòng)力不足或越障能力不足等情況，可以增加主動(dòng)輪懸掛的個(gè)數(shù)，可以迅速提高機(jī)器人的爬升能力和越障性能。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干可以預(yù)期的改進(jìn)和等同替換，這些對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求進(jìn)行改進(jìn)和等同替換后的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于平行四邊形獨(dú)立懸掛的纜索檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于，該機(jī)器人包括車體(I)、設(shè)置在所述車體(I)上的獨(dú)立懸掛裝置(2)、安裝在所述獨(dú)立懸掛裝置(2)上的車輪(271)，所述獨(dú)立懸掛裝置(2)包括平行設(shè)置的兩組平行四邊形框架、連接所述的兩組平行四邊形框架的拉力傳遞軸(29)、與所述拉力傳遞軸(29)連接的預(yù)緊彈簧(291)，平行四邊形框架由依次連接的第一水平連桿(21)、第一斜拉桿(22)、第二水平連桿(23)和第二斜拉桿(24)依次連接而成，所述第一水平連桿(21)與第二水平連桿(23)平行，所述第一斜拉桿(22)和第二斜拉桿(24)平行，第一水平連桿(21) —端與車輪輪軸(25)連接，另一端在與第一斜拉桿(22)連接的同時(shí)與拉力傳遞軸(29)連接，第二水平連桿(23)與第二斜拉桿(24)的連接端設(shè)置在車體上，所述預(yù)緊彈簧(291)—端與拉力傳遞軸(29)連接，另一端固定連接在車體(I)上。
2.按照權(quán)利要求1所述的基于平行四邊形獨(dú)立懸掛的纜索檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于，所述車體上設(shè)置至少四個(gè)獨(dú)立懸掛裝置(2)，每個(gè)所述獨(dú)立懸掛裝置上安裝一個(gè)車輪(271)，所有的車輪中至少有一個(gè)為與動(dòng)力裝置連接的主動(dòng)輪(251)。
3.按照權(quán)利要求1所述的基于平行四邊形獨(dú)立懸掛的纜索檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于，所述拉力傳遞軸(29)與預(yù)緊彈簧(291)連接的部位設(shè)置有深度不同的多個(gè)環(huán)形溝槽，預(yù)緊彈簧(291)通過(guò)連接在不同的環(huán)形溝槽中實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)緊拉力的微調(diào)。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的基于平行四邊形獨(dú)立懸掛的纜索檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于，所述車體(I)由對(duì)應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)車架組合而成，所述的兩個(gè)車架對(duì)稱設(shè)置在纜索(4)兩側(cè)，并通過(guò)聯(lián)接件(3)連接組合為一體，兩個(gè)車架上安裝的獨(dú)立懸掛裝置(2)和車輪(271)沿纜索(4)對(duì)稱設(shè)置。
5.按照權(quán)利要求4所述的基于平行四邊形獨(dú)立懸掛的纜索檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于，所述聯(lián)接件(3)由車架上的可調(diào)節(jié)凹槽(31)和定位螺栓構(gòu)成，兩個(gè)車架上的可調(diào)節(jié)凹槽(31)的槽孔對(duì)齊后用定位螺栓固定連接，所述可調(diào)節(jié)凹槽(31)上設(shè)置一排平行的槽孔，以實(shí)現(xiàn)車體(I)環(huán)抱半徑的調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】E01D19/10GK104131511SQ201410332561
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】王興松, 戴蘇亞, 王蔚 申請(qǐng)人:武漢恒興通檢測(cè)有限公司, 東南大學(xué)