[发明专利]履带式拉索自动爬升机构及其控制系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种缆索维护设备，特别是一种斜拉桥缆索上作业的缆索维护机器人拉索自动爬升机构及其控制系统，属于机器人技术领域。

背景技术：

拉索检测维修机器人是以拉索作为支承点，能沿着拉索自动爬升、下降，对拉索进行摄像、损伤检测及各种维护的智能机械。它是对桥梁或其他建筑拉索进行检测维护的最新技术及发展方向。拉索自动爬升系统是拉索检测维修机器人的基础，现有拉索自动爬升系统技术的不足主要有：

1、当采用电动爬升方式时采用轮式爬升行走装置，行走可靠性和稳定性较差，爬升机构负重能力较差，当工程使用的拉索较陡时(与地面夹角大于60度)，或者拉索表面损坏情况较严重时轮式行走爬升机构很难在拉索上行走，无法进行检测维修工作；

2、爬升机构的控制采用普通有线控制，需要拖带动力线及控制线，爬升机构带线工作爬升能力差，工况适应性差。当工程使用的拉索较长时(大于200米)，带线行走的爬升机构无法到达拉索的远端进行检测维修工作，无法适应在刮风、下雨等恶劣工况下使用。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种履带式拉索自动爬升机构及其控制系统，该爬升机构能在拉索表面稳定、可靠地爬升及下降，该机构动力分布合理，负重能力强，行走装置对拉索的压紧平衡调节方便，其控制系统技术先进，操作简便，可以实现无线或有线控制。

解决上述技术问题的技术方案是：一种履带式拉索自动爬升机构，包括外框架、安装在外框架上的爬升行走装置和压紧调节装置：

所述的外框架为筒形，其中一面做成铰接式，可以自由开闭；

所述的爬升行走装置包括n套具有履带式拉索爬升行走装置结构的驱动轮组和m套导向轮组，n套驱动轮组和m套导向轮组通过导向芯轴或是均布地或是对称地安装在外框架的安装面上，行走装置的n套驱动轮组和m套导向轮组通过导向芯轴可以相对于外框架做径向的移动；

所述的压紧调节装置有n+m个，分别安装在外框架的安装面上、用于调节爬升行走装置的各套驱动轮组和导向轮组对拉索的压紧力，n为2～20之间能被2或3整除的数，m为0或2～20之间能被2或3整除的数。

所述的外框架外缘横截面外缘形状或为四边形或为正六边形或为圆形。

其进一步技术方案是：所述的每套驱动轮组包括由驱动轮、从动轮、压紧轮组、安装框架和行走履带组成的行走部分和履带张紧机构；

驱动轮和从动轮是能通过行走履带同步传递动力、外圈带相同齿形的圆柱形结构，驱动轮侧向通过键安装有传动齿轮，用来接受从电动机或其他动力机械传递来的动力；

压紧轮组的各个轮体外表加工有直径和拉索相同或相近的圆弧面或倒圆角的折弯面；

安装框架是两侧板下部加工有轮轴安装叉口、横截面为倒U字型形的框架，其两侧板上中部安装有连接铰链；

行走履带是环形柔性带结构，其与驱动轮、从动轮配合的内表面带有与驱动轮和从动轮外圈相同的齿型，其与拉索表面接触的外表面带有能增加摩擦系数的条纹；

驱动轮、从动轮、压紧轮组通过各自的轮轴安装在安装框架的两块侧板中间，两侧用螺母夹紧固定，其中驱动轮安装在前上部，从动轮安装在后上部，压紧轮组的各个压紧轮安装在底部的同一高度上，行走履带套装在驱动轮、从动轮和压紧轮组的外围，其内齿与驱动轮和从动轮的外齿相配合，整个行走装置可以绕着连接铰链单向自由摆动。

所述的每个压紧调节装置包括导向芯轴、调节螺柱、导向螺母和压紧弹簧，导向螺母与外框架的安装面垂直地安装在框架的安装面上、调节螺柱安装在导向螺母上、导向芯轴穿入调节螺柱中心的导向长孔中并限位，压紧弹簧套在导向芯轴的外部并安装在调节螺柱和爬升行走装置的各驱动轮组和导向轮组铰链之间，旋动调节螺柱通过压紧弹簧调节爬升行走装置的各驱动轮组和导向轮组对拉索的压紧力。

其更进一步技术方案是：所述的履带式拉索自动爬升机构的爬升控制系统主要由一台上位机、一台下位机及其两台无线数传服务器组成；

所述的上位机包括1台作为主控制器的上位机CPU单元、人机界面和24VDC电源模块和控制台，其作用是：用于整个系统的启停控制，它包括：控制电机的启停、正反转、速度调整和位置调整等动作，同时还能接收来自爬升机搭载的下位机反馈回来的现场数据，通过人机界面将下位机反馈数据显示出来；

所述的下位机包括1台作为主控制器的下位机CPU单元、1块I/O扩展卡和1块24VDC电源模块，它能接收来自上位机的指令并控制n台电机驱动器同步完成驱动动作，同时处理来自爬升机构机载编码器等传感器的数据和n台电机驱动器的反馈数据，将这些数据回传至上位机