技术领域
[0001] 本
发明属于特种机器人领域，更具体地说，是涉及一种用于缆索检测与维护的爬缆机器人。
背景技术
[0002]
斜拉桥作为现代
桥梁的新形式，在世界范围内得到了广泛的应用。作为斜拉桥主要受
力构件之一的缆索长期暴露在空气中，经
风吹雨淋日晒，缆索表面的聚乙烯护套将会产生不同程度的硬化和开裂现象，给护套内的
钢丝束带来锈斑、断丝等严重问题；同时由于随机风振、雨振，使缆索内的钢丝产生微摩擦，继而引起严重的断丝问题，给斜拉桥埋下严重的隐患。由于斜拉桥是最近几十年才兴起的新桥型，与斜拉桥的主要受力构件缆索相配套的缆索维护措施还很不完善。
[0003] 早期对缆索的检测与维护采用卷扬机拖动吊篮小车以人工的方式。吊篮小车作业方式的缺点为：1．小车重量大，吊篮小车加上两位工作人员重达七八百公斤，并且为了减小提升力，采用了坚硬的尼龙轮压在缆索上，这不仅会刮落底涂层，而且会擦伤缆索表面的PE防护层，严重时甚至会剪断钢丝；2．施工工期长、成本高，清洗
涂装一座大桥上全部缆索的工期达数月之久，并且各种
费用较高；3．工人工作的环境极端恶劣，工作人员在一百多米的高空作业，不仅面临大风、难于通讯的情况，而且会有人员伤亡事故的发生。
[0004] 近几年来，由上海交通大学研制的多款
气动、电动
缆索机器人较以前有较大的改进，基本满足一般的使用要求，但也有机械结构和控制系统复杂，意外事故机器人难以自动返回地面，实际操作不便，因此未能得到广泛的应用。
发明内容
[0005] 针对现有爬缆机器人在意外断电时难以自动返回地面、机器人在正常返回地面时耗用大量
能源以及返回时速度难以
自动调节的问题，本发明提供一种爬缆机器人。
[0006] 为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
[0007] 一种爬缆机器人，包括
机架、滚轮、
主轴、
滚动轴承A、
同步带轮A、同步带、同步带轮B、同步
电机，机架上设置有
滚动轴承A、同步电机，主轴装配于滚动轴承A中，主轴一端与同步带轮A相连，滚轮装配于主轴上，滚轮圆弧面压于缆索表面，同步带轮B装配于同步电机主轴上，同步带轮A和同步带轮B都与同步带相
啮合，还包括回程机构，所述的回程机构由间隙性
制动机构和增速传动机构构成。
[0008] 所述的间隙性制动机构包括
制动盘、
法兰盘、摩擦
块、
制动钳体、制动轴、调节
弹簧、调节
螺母A、调节块、调节轴、调节螺母B、滚子、滚子轴，所述的法兰盘通过键装配于主轴上，所述的制动盘的通孔穿过主轴，并通过
螺栓与法兰盘连接；所述的制动钳体与机架固连，所述的制动轴上设有
螺纹，并穿过制动钳体的预留光孔，其一端固连摩擦块，另一端通过螺纹旋入调节块中；所述的制动轴上设有与其相啮合的调节螺母A，并在调节螺母A与制动钳体之间设有调节弹簧，其与调节块相啮合的一端设有光孔；所述的调节块上设有螺纹通孔，螺纹通孔中装配有调节轴；所述的调节螺母B装配于调节轴上，并对顶于调节块上；所述的滚子通过滚子轴装配在调节轴上。
[0009] 所述的增速传动机构包括圆锥
齿轮A、圆
锥齿轮B、
传动轴、滚动轴承B、
凸轮，所述的圆锥齿轮A通过键与主轴连接，所述的滚动轴承B固连于机架上，所述的传动轴装配于滚动轴承B中，所述的圆锥齿轮B通过键与传动轴的一端连接，并与圆锥齿轮A相啮合，所述的凸轮通过键与传动轴另一端连接。
[0010] 所述的制动盘的边缘设有若干
散热孔，所述的回程机构的数量为1～2个。
[0011] 相比于
现有技术，本发明的有益效果为：（1）本发明在回程时，利用主轴带动增速传动机构运行，由于增速传动机构的增速作用，使得增速传动机构的输出转速远大于主轴转速，从而增大了间隙性制动机构的工作
频率，使得机器人在下降过程中减速更为明显。
[0012] （2）本发明利用主轴带动增速传动机构运行，增速传动机构带动间隙性制动机构运行，间隙性制动机构反作用于与主轴相连的制动盘，构成了一个闭环反馈系统，从而能够实现转速的自动调节；又由于主轴的转速决定了机器人的下降速度，因此机器人的下降速度能够实现自动调节，实现了机器人接近于匀速降落。
[0013] （3）本发明在意外断电时，由于失去工作动力源，电机停止运行，但回程机构利用机器人自身重力开始工作，使得机器人接近于匀速下落，从而防止机器人因高速下降造成冲缆事故发生，避免对大桥造成伤害。
[0014] （4）本发明在需正常返回地面时，关闭电源，利用机器人自身重力作用，回程机构开始工作，使机器人安全返回地面，可节约大量能源。
附图说明
[0015] 图1为本发明的主视图；图2为图1中沿A—A的剖视图；
图3为图1中Ⅰ的局部放大图；
图4为图3中Ⅱ的局部放大图；
图5为图2中的B向视图；
图6为图3中沿C—C的剖视图。
[0016] 图中：1—缆索，2—机架，3—滚轮，4—主轴，5—滚动轴承A，6—同步带轮A，7—同步带，8—同步带轮B，9—同步电机，10—制动盘，11—法兰盘，12—摩擦块，13—制动钳体，14—制动轴，15—调节弹簧，16—调节螺母A，17—调节块，18—调节轴，19—调节螺母B，20—滚子，21—滚子轴，22—圆锥齿轮A，23—圆锥齿轮B，24—传动轴，25—滚动轴承B，26—凸轮，Ⅰ—回程机构，Ⅲ—间隙性制动机构，Ⅳ—增速传动机构。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图对本发明进行详细描述。
[0018] 如图1、图2、图3、图5、图6所示，爬缆机器人包括机架2、滚轮3、主轴4、滚动轴承A5、同步带轮A6、同步带7、同步带轮B8、同步电机9，机架2上设置有滚动轴承A5、同步电机9，主轴4装配于滚动轴承A5中，主轴4一端与同步带轮A6相连，滚轮3装配于主轴4上，滚轮3圆弧面压于缆索1表面，同步带轮B8装配于同步电机9主轴上，同步带轮A6和同步带轮B8都与同步带7相啮合，还包括回程机构Ⅰ，所述的回程机构Ⅰ由间隙性制动机构Ⅲ和增速传动机构Ⅳ构成。
[0019] 如图3、图4所示，所述的间隙性制动机构Ⅲ包括制动盘10、法兰盘11、摩擦块12、制动钳体13、制动轴14、调节弹簧15、调节螺母A16、调节块17、调节轴18、调节螺母B19、滚子20、滚子轴21，所述的法兰盘11通过键装配于主轴4上，所述的制动盘10的通孔穿过主轴4，并通过螺栓与法兰盘11连接；所述的制动钳体13与机架2固连，所述的制动轴14上设有螺纹，并穿过制动钳体13的预留光孔，其一端固连摩擦块12，另一端通过螺纹旋入调节块17中；所述的制动轴14上设有与其相啮合的调节螺母A16，并在调节螺母A16与制动钳体13之间设有调节弹簧15，其与调节块17相啮合的一端设有光孔；所述的调节块17上设有螺纹通孔，螺纹通孔中装配有调节轴18；所述的调节螺母B19装配于调节轴18上，并对顶于调节块17上；所述的滚子20通过滚子轴21装配在调节轴18上。
[0020] 如图3所示，所述的增速传动机构Ⅳ包括圆锥齿轮A22、圆锥齿轮B23、传动轴24、滚动轴承B25、凸轮26，所述的圆锥齿轮A22通过键与主轴4连接，所述的滚动轴承B25固连于机架2上，所述的传动轴24装配于滚动轴承B25中，所述的圆锥齿轮B23通过键与传动轴24的一端连接，并与圆锥齿轮A22相啮合，所述的凸轮26通过键与传动轴24另一端连接。
[0021] 所述的制动盘10的边缘设有若干散热孔，所述的回程机构Ⅰ的数量为1～2个。
[0022] 机器人在斜拉桥上工作，当出现意外断电情况或者需要正常断电返回时，回程机构Ⅰ开始工作；机器人由于自身重力作用快速下降，主轴4高速旋转；此时主轴4带动增速传动机构Ⅳ运行，增速传动机构Ⅳ带动间隙性制动机构Ⅲ运行，间隙性制动机构Ⅲ反作用于与主轴4相连的制动盘10，由于摩擦块12与制动盘10的摩擦作用，使得主轴4的转速降低，从而使得机器人的下降速度得到降低。
[0023] 同时由于增速传动机构Ⅳ的增速作用，使得增速传动机构Ⅳ的输出转速远大于主轴4转速，从而增大了间隙性制动机构Ⅲ的工作频率，使得机器人在下降过程中减速更为明显，让机器人下降更为安全。
[0024] 而主轴4带动增速传动机构Ⅳ运行，增速传动机构Ⅳ带动间隙性制动机构Ⅲ运行，间隙性制动机构Ⅲ反作用于与主轴4相连的制动盘10，构成了一个闭环反馈系统，从而能够实现转速的自动调节；又由于主轴4的转速决定了机器人的下降速度，因此，机器人的下降速度能够实现自动调节，即实现接近于匀速降落。
[0025]
实施例1如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，爬缆机器人包括机架2、滚轮3、主轴4、滚动轴承A5、同步带轮A6、同步带7、同步带轮B8、同步电机9，机架2上设置有滚动轴承A5、同步电机9，主轴4装配于滚动轴承A5中，主轴4一端与同步带轮A6相连，滚轮3装配于主轴4上，滚轮3圆弧面压于缆索1表面，同步带轮B8装配于同步电机9主轴上，同步带轮A6和同步带轮B8都与同步带7相啮合，还包括回程机构Ⅰ，所述的回程机构Ⅰ由间隙性制动机构Ⅲ和增速传动机构Ⅳ构成。
[0026] 所述的间隙性制动机构Ⅲ包括制动盘10、法兰盘11、摩擦块12、制动钳体13、制动轴14、调节弹簧15、调节螺母A16、调节块17、调节轴18、调节螺母B19、滚子20、滚子轴21，所述的法兰盘11通过键装配于主轴4上，所述的制动盘10的通孔穿过主轴4，并通过螺栓与法兰盘11连接；所述的制动钳体13与机架2固连，所述的制动轴14上设有螺纹，并穿过制动钳体13的预留光孔，其一端固连摩擦块12，另一端通过螺纹旋入调节块17中；所述的制动轴14上设有与其相啮合的调节螺母A16，并在调节螺母A16与制动钳体13之间设有调节弹簧15，其与调节块17相啮合的一端设有光孔；所述的调节块17上设有螺纹通孔，螺纹通孔中装配有调节轴18；所述的调节螺母B19装配于调节轴18上，并对顶于调节块17上；所述的滚子20通过滚子轴21装配在调节轴18上。
[0027] 所述的增速传动机构Ⅳ包括圆锥齿轮A22、圆锥齿轮B23、传动轴24、滚动轴承B25、凸轮26，所述的圆锥齿轮A22通过键与主轴4连接，所述的滚动轴承B25固连于机架2上，所述的传动轴24装配于滚动轴承B25中，所述的圆锥齿轮B23通过键与传动轴24的一端连接，并与圆锥齿轮A22相啮合，所述的凸轮26通过键与传动轴24另一端连接。
[0028] 所述的制动盘10的边缘设有散热孔，散热孔沿主轴成环形布置，其具体
位置为制动盘10与摩擦块12相互作用处；所述的回程机构Ⅰ的数量为1个。
[0029] 实施例2如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，爬缆机器人包括机架2、滚轮3、主轴4、滚动轴承A5、同步带轮A6、同步带7、同步带轮B8、同步电机9，机架2上设置有滚动轴承A5、同步电机9，主轴4装配于滚动轴承A5中，主轴4一端与同步带轮A6相连，滚轮3装配于主轴4上，滚轮3圆弧面压于缆索1表面，同步带轮B8装配于同步电机9主轴上，同步带轮A6和同步带轮B8都与同步带7相啮合，还包括回程机构Ⅰ，所述的回程机构Ⅰ由间隙性制动机构Ⅲ和增速传动机构Ⅳ构成。
[0030] 所述的间隙性制动机构Ⅲ包括制动盘10、法兰盘11、摩擦块12、制动钳体13、制动轴14、调节弹簧15、调节螺母A16、调节块17、调节轴18、调节螺母B19、滚子20、滚子轴21，所述的法兰盘11通过键装配于主轴4上，所述的制动盘10的通孔穿过主轴4，并通过螺栓与法兰盘11连接；所述的制动钳体13与机架2固连，所述的制动轴14上设有螺纹，并穿过制动钳体13的预留光孔，其一端固连摩擦块12，另一端通过螺纹旋入调节块17中；所述的制动轴14上设有与其相啮合的调节螺母A16，并在调节螺母A16与制动钳体13之间设有调节弹簧15，其与调节块17相啮合的一端设有光孔；所述的调节块17上设有螺纹通孔，螺纹通孔中装配有调节轴18；所述的调节螺母B19装配于调节轴18上，并对顶于调节块17上；所述的滚子20通过滚子轴21装配在调节轴18上。
[0031] 所述的增速传动机构Ⅳ包括圆锥齿轮A22、圆锥齿轮B23、传动轴24、滚动轴承B25、凸轮26，所述的圆锥齿轮A22通过键与主轴4连接，所述的滚动轴承B25固连于机架2上，所述的传动轴24装配于滚动轴承B25中，所述的圆锥齿轮B23通过键与传动轴24的一端连接，并与圆锥齿轮A22相啮合，所述的凸轮26通过键与传动轴24另一端连接。
[0032] 所述的制动盘10的边缘设有散热孔，一部分散热孔沿主轴成环形布置，其具体位置为制动盘10与摩擦块12相互作用处，该散热孔组成的圆的切线处设有另一部分散热孔；所述的回程机构Ⅰ的数量为2个。
