本實(shí)用新型涉及應(yīng)用在大型斜拉橋纜索檢測(cè)的故障機(jī)器人，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種具有摩擦機(jī)構(gòu)的磁吸附檢測(cè)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，大跨度的橋梁的建造和使用變得廣泛。其中，斜拉橋是大跨度橋梁中使用最普遍的一種。例如位于江蘇省的蘇通大橋、法國(guó)的諾曼底大橋、香港的昂船洲大橋。纜索是斜拉橋的主要受力構(gòu)件，但是由于纜索的表面長(zhǎng)期暴露在大氣之中，受到風(fēng)吹、日曬、雨淋和環(huán)境污染的侵蝕，其表面會(huì)受到較嚴(yán)重的破壞，加速了整座斜拉橋的老化程度，大大減少了斜拉橋的使用壽命。因此，對(duì)纜索的有效維護(hù)是十分必要的。目前，對(duì)斜拉橋纜索的定期檢測(cè)以及維修主要還是依靠人工來(lái)完成，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。

近幾年，許多科研機(jī)構(gòu)在爬索機(jī)器人領(lǐng)域研究中取得了成就。其中上海交通大學(xué)研究設(shè)計(jì)的特種機(jī)器人（專利號(hào)為99252056.8），這款特種機(jī)器人能有效的完成涂裝維護(hù)功能，能部分滿足檢測(cè)要求；但是由于其自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用電纜供電的方式，不適合高空作業(yè)，且效率很低。此外，該機(jī)器人沒(méi)有設(shè)計(jì)相關(guān)的回收機(jī)構(gòu)，當(dāng)機(jī)器人由于電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，機(jī)器人會(huì)因自身重力作用下降速度過(guò)快而損壞機(jī)器人本體，對(duì)在下面的操作人員的安全也構(gòu)成了威脅。另外，需要利用外加“夾緊力”。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種具有摩擦機(jī)構(gòu)的磁吸附檢測(cè)機(jī)器人，該具有摩擦機(jī)構(gòu)的磁吸附檢測(cè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高空纜索運(yùn)行穩(wěn)定；另外，在電池耗盡或者電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，能有效將爬行機(jī)器人安全回收。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種具有摩擦機(jī)構(gòu)的磁吸附檢測(cè)機(jī)器人，包括移動(dòng)小車、磁吸附機(jī)構(gòu)和防落裝置。

移動(dòng)小車包括兩個(gè)側(cè)架、移動(dòng)底盤和至少兩個(gè)滾輪；移動(dòng)底盤將兩個(gè)側(cè)架固定連接，至少一個(gè)滾輪為驅(qū)動(dòng)輪。

磁吸附機(jī)構(gòu)設(shè)置在移動(dòng)底盤上，磁吸附機(jī)構(gòu)能將移動(dòng)小車吸附在纜索上。

防落裝置包括摩擦機(jī)構(gòu)和滾柱式超越離合器。

摩擦機(jī)構(gòu)通過(guò)滾柱式超越離合器與其中一個(gè)滾輪的滾輪軸相連接。

摩擦機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸、摩擦壁、摩擦塊和導(dǎo)桿；摩擦壁為圓環(huán)形，同軸固定設(shè)置在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸的外周；位于摩擦壁內(nèi)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上沿周向呈輻射狀設(shè)置有若干根導(dǎo)桿；每根導(dǎo)桿上滑動(dòng)連接一個(gè)摩擦塊；當(dāng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每個(gè)摩擦塊均能與摩擦壁的內(nèi)壁面摩擦配合。

所述磁吸附機(jī)構(gòu)包括軛鐵、螺桿、彈簧、磁鐵、螺母和活動(dòng)墊板；螺桿從下至上依次穿過(guò)軛鐵、移動(dòng)底盤和活動(dòng)墊板，并用螺母固定，螺桿與移動(dòng)底盤之間為間隙配合；彈簧套裝在位于軛鐵和移動(dòng)底盤兩者之間的螺桿上，磁鐵吸附在軛鐵的底部。

所述磁吸附機(jī)構(gòu)還包括磁鐵套，磁鐵套套裝在磁鐵的底部。

所述磁鐵套的邊緣呈圓弧形。

所述軛鐵的底部吸附有兩個(gè)磁鐵。

所述磁鐵為銣鐵硼永磁鐵。

所述滾輪為三個(gè)，其中兩個(gè)滾輪為驅(qū)動(dòng)輪，一個(gè)滾輪為從動(dòng)輪；從動(dòng)輪與其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪通過(guò)同步輪和同步帶相連接。

每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)軸之間通過(guò)電磁離合器相連接。

本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)后，具有如下有益效果：

1.本實(shí)用新型滾輪加工成“V”型，在增加了與纜索的接觸面積的同時(shí)，也能有效避免機(jī)構(gòu)偏離拉索的現(xiàn)象。

2.本實(shí)用新型應(yīng)用磁吸附機(jī)構(gòu)，借助纜索的磁力來(lái)提供磁吸附力。該吸附機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、吸附力強(qiáng)、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。磁吸附機(jī)構(gòu)與纜索是非接觸狀態(tài)，在將小車主體與纜索穩(wěn)定固定的同時(shí)，減小了爬升的阻力，當(dāng)遇到障礙時(shí)，壓縮磁吸附機(jī)構(gòu)上的彈簧，使小車的主體有足夠的空間越過(guò)障礙。

3.本實(shí)用新型的防落裝置利用離心力摩擦原理來(lái)控制機(jī)器人的下降速度。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，維修方便。不但減輕小車本體的負(fù)載量，而且起到節(jié)約動(dòng)力投資，降低產(chǎn)品成本的作用。當(dāng)機(jī)構(gòu)發(fā)生斷電或者電氣故障下滑時(shí)，電磁離合器分離，在重力作用下，摩擦輪式機(jī)器人沿著纜索下降，與防落裝置連接的滾輪反轉(zhuǎn)，滾柱式超越離合器內(nèi)環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)滾柱式超越離合器工作原理，此時(shí)滾柱式超越離合器閉合，帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)變速箱增速，依靠摩擦機(jī)構(gòu)中的摩擦塊轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊圓柱形的摩擦壁產(chǎn)生摩擦力，此時(shí)摩擦力產(chǎn)生一個(gè)反力矩平衡機(jī)器人上的主動(dòng)力矩，以此達(dá)到限制下滑速度的效果。

附圖說(shuō)明

圖1顯示了本實(shí)用新型一種具有摩擦機(jī)構(gòu)的磁吸附檢測(cè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示了本實(shí)用新型中磁吸附機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3顯示了磁吸附機(jī)構(gòu)與移動(dòng)底盤的裝配示意圖。

圖4顯示了本實(shí)用新型中防落裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5顯示了本實(shí)用新型中變速箱的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中有：

1.第一滾輪；2.第二滾輪；3.第三滾輪；4.磁吸附機(jī)構(gòu)；41.軛鐵；42.螺桿；43.彈簧；44.磁鐵；45.磁鐵套；46.螺母；47.活動(dòng)墊板；5.移動(dòng)底盤；6.齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；61.齒輪一；62.齒輪二；7.變速箱；71.大齒輪；72.小齒輪；8.摩擦機(jī)構(gòu)；81.摩擦壁；82.摩擦塊；83.導(dǎo)桿；84.旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸；9.第一電機(jī)；10.第二電機(jī)；11.同步輪；12.同步帶；13.側(cè)架；14.第一滾輪軸；15.第二滾輪軸；16.第三滾輪軸；17.滾柱式超越離合器；18.支架；19.第一電磁離合器；20.第二電磁離合器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體較佳實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1所示，一種具有摩擦機(jī)構(gòu)的磁吸附檢測(cè)機(jī)器人，包括移動(dòng)小車、磁吸附機(jī)構(gòu)4和防落裝置。

移動(dòng)小車包括兩個(gè)側(cè)架13、移動(dòng)底盤和至少兩個(gè)滾輪。

本申請(qǐng)中滾輪的數(shù)量，優(yōu)選設(shè)置為三個(gè)。三個(gè)滾輪依次為第一滾輪1、第二滾輪2和第三滾輪3。第一滾輪套裝在第一滾輪軸14上，第二滾輪套裝在第二滾輪軸15上，第三滾輪套裝在第三滾輪軸16上。

其中，第一滾輪和第三滾輪為驅(qū)動(dòng)輪，第二滾輪為從動(dòng)輪。第二滾輪與第三滾輪之間通過(guò)同步輪11和同步帶12相連接。

另外，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)軸之間通過(guò)電磁離合器相連接。具體為：第一滾輪由第一電機(jī)9所驅(qū)動(dòng)，第一電機(jī)9與第一滾輪軸之間通過(guò)第一電磁離合器19相連接。第三滾輪由第二電機(jī)10所驅(qū)動(dòng)，第二電機(jī)10與第三滾輪軸之間通過(guò)第二電磁離合器20相連接。

根據(jù)爬升力需要，可以僅設(shè)置一個(gè)滾輪為驅(qū)動(dòng)輪，也可將三個(gè)滾輪均設(shè)置為驅(qū)動(dòng)輪。

側(cè)架優(yōu)選為兩段式結(jié)構(gòu)，移動(dòng)底盤5優(yōu)選有兩個(gè)，兩個(gè)移動(dòng)底盤將兩個(gè)側(cè)架固定連接。

每個(gè)移動(dòng)底盤上優(yōu)選固定設(shè)置一個(gè)磁吸附機(jī)構(gòu)，磁吸附機(jī)構(gòu)能將移動(dòng)小車吸附在纜索上。

磁吸附機(jī)構(gòu)包括軛鐵41、螺桿42、彈簧43、磁鐵44、磁鐵套45、螺母46和活動(dòng)墊板47。

每個(gè)磁吸附機(jī)構(gòu)均優(yōu)選包括兩根螺桿。每根螺桿均從下至上依次穿過(guò)軛鐵、移動(dòng)底盤和活動(dòng)墊板，并用螺母固定，螺桿與移動(dòng)底盤之間為間隙配合。

位于軛鐵和移動(dòng)底盤兩者之間的每根螺桿上均套裝一根彈簧。

每個(gè)軛鐵的底部?jī)?yōu)選吸附一對(duì)磁鐵，磁鐵均優(yōu)選為銣鐵硼永磁鐵。每個(gè)磁鐵的底部套裝一根磁鐵套，磁鐵套的邊緣均優(yōu)選呈圓弧形。

當(dāng)遇到障礙擠壓磁鐵套時(shí)，彈簧壓縮，磁鐵沿著螺桿伸縮。當(dāng)越過(guò)障礙后，依靠彈簧將磁鐵壓回原位置，調(diào)節(jié)螺桿上的螺母可改變磁吸附結(jié)構(gòu)與纜索之間的間隙。

防落裝置包括齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6、變速箱7、摩擦機(jī)構(gòu)8和滾柱式超越離合器17。

齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括相互嚙合的齒輪一61和齒輪二62，齒輪一通過(guò)滾柱式超越離合器與其中第二滾輪軸相連接；齒輪二通過(guò)變速箱與摩擦機(jī)構(gòu)相連接。

摩擦機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸81、摩擦壁81、摩擦塊82和導(dǎo)桿83。

摩擦壁優(yōu)選為圓環(huán)形，摩擦壁的外壁通過(guò)支架18固定在側(cè)架13上，摩擦壁且同軸套裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸的外周。

位于摩擦壁內(nèi)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上沿周向呈輻射狀設(shè)置有若干根導(dǎo)桿；每根導(dǎo)桿上滑動(dòng)連接一個(gè)摩擦塊；當(dāng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每個(gè)摩擦塊均能與摩擦壁的內(nèi)壁面摩擦配合。

機(jī)器人爬升時(shí)，滾柱式超越離合器處于分離狀態(tài)，防落裝置的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不與第二滾輪接觸，即不工作。

當(dāng)機(jī)器人出現(xiàn)斷電或系統(tǒng)電氣故障時(shí)，摩擦輪式機(jī)器人在重力的作用下沿著纜索方向下降，第二滾輪反轉(zhuǎn)，滾柱式超越離合器內(nèi)環(huán)逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)滾柱式超越離合器工作原理：當(dāng)內(nèi)圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾柱被楔緊而帶動(dòng)外圈轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器接合；當(dāng)內(nèi)圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾柱退入寬槽部位，外圈則不動(dòng)，離合器分離，此時(shí)滾柱式超越離合器閉合，第二滾輪與防落裝置的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)接觸工作，輪式爬升機(jī)器人的第二滾輪軸反轉(zhuǎn)下降時(shí)帶動(dòng)滾柱式超越離合器，通過(guò)變速箱中如圖5所示的大齒輪和小齒輪，實(shí)現(xiàn)加速，依靠摩擦機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸84帶動(dòng)連接摩擦塊82的導(dǎo)桿83轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使摩擦塊82在摩擦壁內(nèi)腔旋轉(zhuǎn)，此時(shí)產(chǎn)生的離心力使摩擦塊82壓緊摩擦壁81產(chǎn)生摩擦力，此時(shí)摩擦力產(chǎn)生一個(gè)反力矩平衡第二滾輪上的主動(dòng)力矩，達(dá)到限制下滑速度的效果。依靠機(jī)器人自身的重力緩慢平穩(wěn)的下滑，從而實(shí)現(xiàn)高空回收的目的。

以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。