連續行進式氣動纜索維護機器人的製作方法

2024-03-04 17:11:15

專利名稱：連續行進式氣動纜索維護機器人的製作方法
技術領域：
本發明是一種連續行進式氣動纜索維護機器人，主要用於斜拉橋纜索的防腐及噴塗等作業。
背景技術：
斜拉橋是最近幾十年興起的新型橋型，具有良好的抗震性和經濟性，目前世界範圍已擁有各式斜拉橋400餘座，其中我國擁有190餘座。承重纜索作為斜拉橋的主要受力構件，暴露在大氣之中，長期受到風吹、日曬、雨淋和環境汙染的侵蝕，其表面的防護層極易受到破壞，防護層的破損會引起周圍介質對內部鋼索產生電化腐蝕，進而威脅到纜索的使 用壽命，定期對纜索表面進行塗漆是目前纜索維護的主要方式之一。纜索維護機器人塗膜作業質量的好壞將直接影響到纜索的使用壽命。纜索機器人的研究在世界範圍內來看，還處於初期階段。調查分析，現有纜索維護機器人的爬纜機構的運動方式大體可分為摩擦輪連續滾動式、夾緊蠕動式兩種。上海交通大學呂恬生教授領導的課題組在國內率先開展了這方面的研究工作，成功研製了採用電動全驅動摩擦輪式、氣動蠕動式兩種機器人樣機，並在S市兩個大橋上進行了實驗。基本滿足一般的使用要求，但也存在結構複雜，上升、下降都需要消耗大量的能源的缺點。因此，高效且能夠連續移動的纜索維護機器人的研製具有重要的意義。

發明內容
本發明目的是提供一種代替施工人員對纜索進行維護噴塗等相關作業的連續行進式氣動纜索維護機器人。為實現上述目的，本發明採用的技術方案為本發明主要由上體(5)、下體(2)及噴塗機構(8)組成，通過上移動機構(7)、下移動機構(4)將此三部分連接起來。上體(5)安裝有上體夾緊機構(11)和上體導向機構
(12)，下體⑵安裝有下體夾緊機構(16)和下體導向機構(15)，上體導向機構(12)及下體導向機構(15)保證裝置的中心線在爬升過程中保持與纜索軸線重合。上移動機構(7)由導向軸2 (9)、液壓阻尼缸2 (6)及氣動缸組2(10)構成，下移動機構(4)由導向軸1(14)、液壓阻尼缸I (3)及氣動缸組I (13)構成，氣動缸組2 (10)、氣動缸組I (13)及液壓阻尼缸2 (6)、液壓阻尼缸1(3)構成氣液阻尼迴路，可實現機器人的連續升降。所述下移動機構(4)與上移動機構(7)運動方向相反，且速度差值始終保持恆定。所述氣動缸組2 (10)、氣動缸組I (13)及液壓阻尼缸2 (6)、液壓阻尼缸1(3)構成氣液阻尼迴路。所述液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸1(3)行程比為2 I。所述液壓阻尼缸2 (6)與液壓阻尼缸1(3)活塞杆和活塞的面積比均為I : 2。所述液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸1(3)的上下兩腔充滿油液用油管將其並聯起來。本發明具有行進速度穩定連續、對纜索適應能力強等特點，為提高機器人纜索噴塗作業質量提供了技術保障。


圖I是連續行進式氣動纜索維護機器人結構組成原理圖；圖2是連續行進式氣動纜索維護機器人氣動系統原理圖；圖3是連續行進式氣動纜索維護機器人上升過程動作分解圖。圖中1、纜索,2、下體,3、液壓阻尼缸1,4、下移動機構,5、上體,6、液壓阻尼缸2,
7、上移動機構，8、噴塗機構，9、導向軸2，10、氣動缸組2，11、上體夾緊機構，12、上體導向機構，13、氣動缸組1，14、導向軸1，15、下體導向機構，16、下體夾緊機構，17、單向閥，18、二位二通電磁換向閥，19、壓力繼電器，20、二位五通電磁換向閥，21、單向閥，22、單向閥，23、二位五通電磁換向閥，24、單向閥，25、單向閥，26、壓力繼電器，27、壓力繼電器，28、下移動缸組，29、上移動缸組，30、液壓單向節流閥，31、蓄能器，32、液壓單向節流閥。
具體實施例方式下面利用附圖對本裝置作進一步描述參見圖I、圖2、圖3所示，本發明主要由上體(5)、下體⑵及噴塗機構⑶組成，通過上移動機構(7)、下移動機構(4)將此三部分連接起來。上體(5)安裝有上體夾緊機構(11)和上體導向機構(12)，下體(2)安裝有下體夾緊機構(16)和下體導向機構(15)；上體導向機構(12)及下體導向機構(15)保證裝置的中心線在爬升過程中保持與纜索軸線重合；上移動機構(7)由導向軸2(9)、液壓阻尼缸2(6)及氣動缸組2(10)構成，下移動機構(4)由導向軸I (14)、液壓阻尼缸1(3)及氣動缸組I (13)構成，氣動缸組2 (10)、氣動缸組1(13)及液壓阻尼缸2 (6)、液壓阻尼缸1(3)構成氣液阻尼迴路，可實現機器人的連續升降。所述連續行進式氣動纜索維護機器人上升過程動作節拍分解為a下體夾緊機構
(16)夾緊，b上體夾緊機構(11)鬆開，c上移動缸組(29)以速度V勻速縮回，下移動缸組
(28)以2v速度伸出，機器人本體以速度V勻速上升；d上體夾緊機構(11)夾緊，e下體夾緊機構(16)鬆開，f上移動缸組(29)以速度V伸出，下移動缸組(28)以2v速度縮回，機器人本體以速度V勻速上升。如此重複，機器人實現連續恆速爬升。機器人下降時改變動作節拍循環程序，就可實現連續恆速下降。所述連續行進式氣動纜索維護機器人氣動控制系統採用由上體移動缸組(29)、下體移動缸組(28)兩組移動缸組構成的同步定比速度分配迴路，上體移動缸組(29)、下體移動缸組(28)分別由規格相同的氣動缸組2(10)、氣動缸組1(13)及液壓阻尼缸2 )、液壓阻尼缸I (3)構成氣液阻尼迴路，液壓阻尼缸2 (6)與液壓阻尼缸I (3)行程比為2 1，活塞杆和活塞的面積比均為I : 2，液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸I (3)的上下兩腔充滿油液用油管將其並聯起來，在上移動缸組(29)、下移動缸組(28)實現伸縮動作時，液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸1(3)起到阻尼限速和實時速度等比分配的作用。在液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸I (3)的連接油管上分別安裝了液壓單向節流閥(30)、液壓單向節流閥(32)，通過對兩個節流閥口開度的調節與設定，既控制了機器人整體的移動速度，又有效地解決了兩個移動缸組活塞杆在伸出和縮回行程中速度不匹配的問題。分別用壓力繼電器(26)和壓力繼電器(27)檢測兩個夾緊執行氣缸的鎖緊壓力；用單向閥(17)、單向閥(21)、單向閥
(22)、單向閥(24)、單向閥(25)將夾緊缸迴路、移動缸組迴路及噴塗迴路進行了壓力隔離；壓力繼電器(19)實時監測地面泵站對機器人本體的供氣壓力，蓄能器(31)作為臨時動力源；在夾緊缸迴路中的二位五通電磁換向閥(20)、二位五通電磁換向閥(23)和主迴路中的二位二通電磁換向閥(18)，均採用失電有效的控制方式，以確保機器人在系統掉電情況能 夠安全地依附在纜索(I)上。隨著氣路的洩露，由操作人員拉動機器人臍纜的支撐鋼絲，使機器人安全緩慢下滑。
權利要求
1.一種連續行進式氣動纜索維護機器人，其特徵在於它主要由上體(5)、下體(2)及噴塗機構(8)組成，通過上移動機構(7)、下移動機構(4)將此三部分連接起來；上體(5)安裝有上體夾緊機構(11)和上體導向機構(12)，下體(2)安裝有下體夾緊機構(16)和下體導向機構(15)，上體導向機構(12)及下體導向機構(15)保證裝置的中心線在爬升過程中保持與纜索軸線重合；上移動機構(7)由導向軸2(9)、液壓阻尼缸2(6)及氣動缸組2(10)構成，下移動機構⑷由導向軸I (14)、液壓阻尼缸1(3)及氣動缸組1(13)構成,氣動缸組2 (10)、氣動缸組I (13)及液壓阻尼缸2 (6)、液壓阻尼缸1(3)構成氣液阻尼迴路，可實現機器人的連續升降。
2.按權利要求I所述連續行進式氣動纜索維護機器人，其特徵在於，所述下移動機構(4)與上移動機構(7)運動方向相反，且速度差值始終保持恆定。
3.按權利要求I所述連續行進式氣動纜索維護機器人，其特徵在於，所述液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸1(3)行程比為2 I。
4.按權利要求I所述連續行進式氣動纜索維護機器人，其特徵在於，所述液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸1(3)活塞杆和活塞的面積比均為I : 2。
5.按權利要求I所述連續行進式氣動纜索維護機器人，其特徵在於，所述液壓阻尼缸2(6)與液壓阻尼缸1(3)的上下兩腔充滿油液用油管將其並聯起來。
全文摘要
本發明主要由上體、下體及噴塗機構組成，通過上移動機構、下移動機構將此三部分連接起來。上體安裝有上體夾緊機構和上體導向機構，下體安裝有下體夾緊機構和下體導向機構；上體導向機構及下體導向機構保證裝置的中心線在爬升過程中保持與纜索軸線重合。上移動機構由導向軸2、液壓阻尼缸2及氣動缸組2構成，下移動機構由導向軸1、液壓阻尼缸1及氣動缸組1構成。氣動缸組2、氣動缸組1及液壓阻尼缸2、液壓阻尼缸1構成氣液阻尼迴路，可實現機器人的連續升降。本發明具有行進速度穩定連續、對纜索適應能力強等特點，為提高機器人纜索噴塗作業質量提供了技術保障。
文檔編號E01D19/10GK102787562SQ20111033619
公開日2012年11月21日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者劉小勇, 吳慧, 姜生元, 尹慶娟, 李建永, 李榮麗, 臧靜 申請人:北華大學