[发明专利]缆索巡视机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业机器人技术领域，具体涉及一种用于缆索检查维护的缆索巡视机器人。

背景技术

斜拉桥具有跨度大、造型美观、建造方便等诸多优点，作为现代桥梁的新形式，在世界范围内得到了广泛的应用。斜拉桥的主要受力构件之一是缆索，其制造及安装成本约占桥梁投资的25%左右。由于缆索长期处于风振、雨振、变载荷及污染的环境中，不可避免的会出现钢丝绳锈蚀、应变松弛断股情况。为提高钢丝绳的使用寿命，拉索制造商在钢缆上增加了防腐蚀体系。目前广泛采用的是每根小钢丝首先采用镀锌和涂油保护，然后许多小钢丝制成钢丝绳后在外面缠绕高强度聚酯带进行保护，最后在外部热缩包覆两层PE层形成护套，与空气隔离。但随着时间的推移，PE护套将会老化、鼓包、开裂。一旦内部的钢丝绳曝露接触到空气，缆索将很快锈蚀断裂。由于缆索锈蚀而造成桥梁损坏的例子是很多的。著名的委内瑞拉Maracaibo桥采用混凝土包裹防腐蚀体系的缆索，在建成16年后发现锚固端严重锈蚀而更换缆索，当时耗时2年，耗资5000万美元。德国汉堡的科尔布兰德斜拉桥，由于腐蚀严重，建成第3年，就更换了所有的缆索，耗资6000万美元，为原造价的4倍。美国Pascokenewick斜拉桥采用将钢丝绳置于聚乙烯管中并往管内注入水泥浆，然后在聚乙烯管外又缠绕有聚氯乙烯条带的防腐蚀体系，原估计使用寿命为25年，由于受紫外线作用，仅3-5年就全部失效了。我国广州海印大桥仅使用6年半，济南黄河公路大桥使用13年等就因缆索腐蚀，不得不全部换索。桥梁一旦出现断索，将造成不可预计的严重后果。但盲目的固定周期进行换索，势必又会带来极大的社会资源浪费，因为更换一根缆索的成本是桥梁建设时期安装一根缆索几倍。因此有必要研究一种能对在役缆索进行准确、高效检测的方法和手段。通过对缆索的定期检查，获得比较真实的在役缆索工作状况，进而指导缆索的维护工作，制定科学的缆索更换周期，提高斜拉桥的使用安全性。这一工作势必带来显著的社会效益和巨大的经济效益。尽管目前尚无简单、快捷、可靠的斜拉索检测方法，但桥梁业主单位依然要采取一些方法对在役斜拉索的工作情况进行相关的检查。现有对斜拉索进行常规检查的方法主要包括有：人工望远镜目测法、小型斜拉桥的脚手架检查法、大型斜拉桥的卷扬机拖拽设备检测法、大型斜拉桥的吊篮载人检测法、定期更换少量缆索的理化检测法、斜拉索检测专用机器人法等。随着机器人技术的发展，采用小型专用机器人对斜拉索进行检测应该是最佳的选择，国内诸多科研院所对此进行了研究。斜拉索检测机器人主要包括爬缆机械本体系统、运动控制系统、检测视频传输与接收系统，其中机械本体系统是技术的核心与关键。