专利名称：一种缆索机器人爬升机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于特种机器人领域，具体涉及一种用于爬升斜拉桥缆索的本体机构。
背景技术：
斜拉桥缆索是斜拉桥上的主要受力构件之一，我们国家维护斜拉桥的手段是人工完成，存在维护工期长，成本高，有一定的危险性等情况。研究缆索机器人，除了提高劳动生产率外，还可以提高生产的安全性，减少人工高空作业的危险。缆索机器人的研究在世界范围内来看，都处于初期阶段。国内率先开展缆索机器 人研究工作的是上海、武汉等数所研究机构研制了多种类型的缆索机器人，如电驱动摩式、气动蠕动式等样机，取得初步成功。但是这些机器人大多通过交流电驱动，并且体积较大，随着机器人的上升，电源线的重量大大制约了机器人的爬升能力。
发明内容本实用新型的目的是提供一种可沿任意缆索爬升的、结构简单的缆索机器人爬升机构。本实用新型所提供的缆索机器人爬升机构包括机架、驱动电机、减速机构、滚动轮、控速机构，该爬升机构上下对称设置；上驱动电机7、下驱动电机I分别与左上机架6、左下机架3固连，上驱动电机7、下驱动电机I的输出端通过小齿轮轴分别与上减速机构8、下减速机构2相连；上减速机构8、下减速机构2分别与左上机架6、左下机架3固连；上滚动轮轴11、下滚动轮轴16的左端分别穿过左上机架6、左下机架3与上减速机构8、下减速机构2的大齿轮轴相连，上滚动轮轴11、下滚动轮轴16的右端穿过右上机架13、右下机架14与上控速机构12、下控速机构15的控制管22相连；上滚动轮9、下滚动轮17分别设置在上滚动轮轴11、下滚动轮轴16的中段，上滚动轮9和下滚动轮17与缆索10贴合；上控速机构12、下控速机构15分别与右上机架13、右下机架14固连；左下机架3与左上机架6相连，右上机架13与右下机架14相连。所述下控速机构15包括控速机构外壳18、控制弹簧19、离心锤头20、离心锤柄21和控制管22 ;所述控制弹簧19、离心锤头20、离心锤柄21和控制管22安装在下控速机构外壳18内；所述控制管22安装在下滚动轮轴16上；所述控制弹簧19 一端安装在下滚动轮轴16上，另一端连接离心锤柄21 ;所述离心锤头20与离心锤柄21相连；下控速机构15与上控速机构12结构相同。所述左上机架6与左下机架3以及右上机架13与右下机架14通过螺栓5连接，螺栓5外设有调节弹簧4 ;所述驱动电机为直流电机。为保证爬升机构适用于不同直径的缆索，螺栓5外有调节弹簧4，用于调节机架之间的距离。爬升机构的初始预紧力可通过调节螺栓来实现。缆索机器人爬升机构接到爬升指令时，电机通过减速机构得到合理的速度，减速机构输出端与滚动轮同轴，爬升机构开始爬升。爬升时下控速机构15的离心锤头20和离心锤柄21在控制弹簧19的作用下与外壳分离，不产生摩擦力。上控速机构作同样动作。缆索机器人爬升机构到达顶部后，限位传感器发出到顶信号，控制模块接到信号后给驱动电机反转指令，爬升机构开始下降。当机器人爬升机构因重力作用而下降速度过快时，下控速机构15的离心锤头20和离心锤柄21在离心力作用下，克服控制弹簧19的拉力，离心锤头20和离心锤柄21沿着控制管22外伸与外壳18接触，摩擦力增加，促使下滚动轮轴16速度下降。上控速机构作同样动作。本实用新型的有益技术效果是结构简单，运动灵活，体积小，重量较轻，适用范围广。加上缆索检测系统可用于检测缆索内的钢丝断裂情况；加上涂装系统可以给缆索外表美化。
图I本实用新型结构示意图。图2下控速机构的结构示意图。图中1_下电机，2-下减速机构，3-左下机架，4-调节弹簧，5-螺栓，6-左上机架，7-上电机，8-上减速机构，9-上滚动轮，10-缆索，11-上滚动轮轴，12-上控速机构，13-右上机架，14-右下机架，15-下控速机构，16-下滚动轮轴，17-下滚动轮，18-控速机构外壳，19-控制弹簧，20-离心锤头，21-离心锤柄，22-控制管。
具体实施方式
以下通过实施例和附图详细说明本实用新型的技术方案。本实用新型包括电机，减速机构，机架，连接螺栓，滚动轮，控速机构等组成。如图I所示，机架包括四个，分别是左下机架3、左上机架6、右下机架14、右上机架13，每个机架的横断面形状是“L”型，合金材料，四个机架分别通过三组螺栓相连，螺栓外套有调节弹簧4，可保证爬升机构适用于不同直径的缆索。下电机I通过螺栓连接在左下机架3上，下减速机构2通过螺钉连接固定在左下机架3上，下电机I的输出端与下减速机构2的小齿轮同轴，小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮的输出轴端与下滚动轮轴16同轴。下滚动轮轴16与下滚动轮17通过键连接，保证两者同轴，为保证下滚动轮17轴向固定，在下滚动轮轴16的右端适当部分加工有外螺纹，安装套螺母。下滚动轮轴16的右端从右下机架伸出。如图2所示，下控速机构15由控速机构外壳18，控制弹簧19，离心锤头20，离心锤柄21和控制管22组成。控制弹簧19，离心锤头20，离心锤柄21和控制管22安装在下控速机构外壳18内。控制管22与下滚动轮轴16上的孔是过盈配合，控制弹簧19 一端安装在下滚动轮轴16上，另一端连接离心锤柄21 ;离心锤头20与离心锤柄21通过螺纹相连。上控速机构12与下控速机构15结构相同。控速机构外壳18和离心锤头20选用耐磨耐高温材料，离心锤柄21和控制管22采用45号钢，控制弹簧19选用拉力弹簧，其拉力计算应保证离心锤头20和离心锤柄21在重力作用下仍与控速机构外壳18留有间隙。缆索机器人爬升机构接到爬升指令时，驱动下电机I和上电机2，电机的输出通过齿轮减速机构得到合理的速度，带动下滚动轮轴16和上滚动轮轴11上的下滚动轮17和上滚动轮9滚动,机构滚动所需的初始摩擦力由螺栓预紧产生。爬升机构以3米/分钟的速度爬升，爬升时控速机构不产生摩擦力。缆索机器人爬升机构到达顶部后，限位传感器发出到顶信号，单片机控制模块接 到信号后给下电机I和上电机2反转指令，爬升机构开始下降。由于下降过程中重力作用，为了避免机器人爬升机构下降速度过快或电机失控，当速度大于6米/分钟时，在离心力作用下，离心锤头20和离心锤柄21克服控制弹簧19的拉力，沿着控制管22外伸与外壳18接触，摩擦力增加，滚动轮轴速度下降，离心力变小，离心锤头20与控速机构外壳18分离，摩擦力消失。如此反复，保证爬升机构速度不超过设定的最大值。
权利要求1.一种缆索机器人爬升机构，该爬升机构包括机架、驱动电机、减速机构、滚动轮、控速机构，其特征在于该爬升机构上下对称设置；上驱动电机(7)、下驱动电机(I)分别与左上机架(6)、左下机架(3)固连，上驱动电机(7)、下驱动电机(I)的输出端通过小齿轮轴分别与上减速机构(8)、下减速机构(2)相连；上减速机构(8)、下减速机构(2)分别与左上机架(6)、左下机架(3)固连；上滚动轮轴(11)、下滚动轮轴(16)的左端分别穿过左上机架(6)、左下机架(3 )与上减速机构(8 )、下减速机构(2 )的大齿轮轴相连，上滚动轮轴(11)、下滚动轮轴(16)的右端穿过右上机架(13)、右下机架(14)与上控速机构(12)、下控速机构(15)的控制管(22 )相连；上滚动轮(9 )、下滚动轮(17 )分别设置在上滚动轮轴(11)、下滚动轮轴(16 )的中段，上滚动轮(9 )和下滚动轮(17 )与缆索(IO )贴合；上控速机构(12 )、下控速机构(15)分别与右上机架(13)、右下机架(14)固连；左下机架(3)与左上机架(6)相连，右上机架(13)与右下机架(14)相连。
2.根据权利要求I所述的一种缆索机器人爬升机构，其特征在于所述的下控速机构 (15)包括控速机构外壳(18)、控制弹簧(19)、离心锤头(20)、离心锤柄(21)和控制管(22);所述控制弹簧(19)、离心锤头(20)、离心锤柄(21)和控制管(22)安装在下控速机构外壳(18)内；所述控制管(22)安装在下滚动轮轴(16)上；所述控制弹簧(19) 一端安装在下滚动轮轴(16)上，另一端连接离心锤柄(21);所述离心锤头(20)与离心锤柄(21)相连；所述的下控速机构(15)与上控速机构(12)结构相同。
3.根据权利要求I所述的缆索机器人爬升机构，其特征在于所述的左上机架(6)与左下机架(3)以及右上机架(13)与右下机架(14)通过螺栓(5)连接。
4.根据权利要求3所述的一种缆索机器人爬升机构，其特征在于所述的螺栓(5)外设有调节弹簧(4)。
5.根据权利要求I所述的缆索机器人爬升机构，其特征在于所述驱动电机为直流电 机。
专利摘要本实用新型公开了一种缆索机器人爬升机构，属于特种机器人领域。该爬升机构包括驱动电机、减速机构、滚动轮和控速机构；驱动电机是直流电机，固定在机架上，通过齿轮减速机构带动滚动轮爬升，滚动轮轴的另一端有控速机构。爬升机构的顶部有限位传感器，控速机构是离心式控速机构，该离心式控速机构由离心锤，控制弹簧，外壳和控制管组成，外壳安装在机架上，控制弹簧与离心锤相连安装在控制管内。该爬升机构经过扩展可进行缆索喷涂或缆索内部钢丝检测作业，本实用新型具有结构简单、运动灵活、体积小、重量较轻以及适用范围广的特点。
文档编号E01D19/10GK202530373SQ201220082958
公开日2012年11月14日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者贾黎明 申请人:安徽工业大学