可自适应索径的单向传动爬索机器人及使用方法与流程

本发明涉及爬索机器人，特别涉及一种可自适应索径的单向传动爬索机器人及使用方法。

背景技术：

1、桥索在桥梁结构中扮演着重要的角色，对于桥梁的安全性、稳定性和使用寿命具有决定性的影响，桥索是桥梁结构中的重要受力构件，能够承受桥面传来的荷载，并通过拉力、压力和剪力等力学效应，将荷载传递到桥梁的支撑结构上，从而保证桥梁的稳定性，其次桥索对于桥梁的刚度和稳定性也有重要影响，容易理解，桥索的刚度越大，桥梁的整体刚度就越大，能够承受更大的荷载和更复杂的环境条件。同时，桥索的稳定性也直接关系到桥梁的安全性和使用寿命，此外桥索在桥梁美学中也扮演着重要的角色。在一些景观桥梁中，桥索的设计和布置往往成为整座桥梁的亮点，能够给人们留下深刻的印象，因此在桥索的维护是日常维护中的重点。

2、在日常维护过程中，通过由维护人员沿着桥索观察是否有断裂、变形、锈蚀或其他损伤，以及索体的振动情况等，定期检查可以及时发现潜在的问题，并采取相应的措施进行修复和预防，然而这一维护方法不仅费时费力，且一般桥梁高度较高，难以对维护人员的安全性得到保证。

3、桥索一般是下端较粗、上端较细，以实现桥索在不同部分的受力需求，并确保桥的整体稳定性和安全性，这反而导致得市面上的爬索机器人爬索至下端与上端交接处无法继续执行维护任务，且爬索机器人大多数采用电机驱动，这使得机器人的移动完全取决于电机的性能或者电机是否能够正常工作，当出现由于控制信号丢失或者控制动力系统出现故障时，常常机器人会卡在高空无法取下。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种可自适应索径的单向传动爬索机器人及其使用方法，通过感知模块感知滚轮与桥索的外壁的实时压力，判断模块判断实时压力与预设压力的差值，若差值为正值则控制所述抵接组件朝向所述空腔一侧转动，若差值为负值则控制所述抵接组件远离所述空腔一侧转动，使得可自适应索径的单向传动爬索机器人能够实现不同桥索杆径的爬索任务，通过弹簧和电机准备控制弹簧的伸长量，以提供准确的推动，使得滚轮与桥索表面形成有效的接触，进而能够在桥索的下端与上端交接处实现继续爬索，同时离合传动系统避免了机器人卡在高空无法取下的情况出现，解决高空桥索的检修问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提出的一种可自适应索径的单向传动爬索机器人，包括：

3、机器人本体，所述机器人本体自竖向贯穿以形成空腔；

4、抵接组件，所述抵接组件的一端转动连接于所述机器人本体上、另一端设有滚轮，所述抵接组件转动后自竖向形成夹角，所述抵接组件设有多个，多个所述抵接组件每两个为一对，每对的所述抵接组件间隔设置于所述机器人本体的周测，每对的两个所述抵接组件分布于所述机器人本体的顶部与底部；

5、电机，所述电机用于驱动所述滚轮转动，所述电机与蜗杆连接，所述滚轮与蜗轮连接，所述蜗轮与蜗杆之间设有离合传动系统；

6、感知模块，所述感知模块用于感知所述滚轮与桥索的外壁的实时压力；

7、以及判断模块，所述判断模块用于实现判断实时压力与预设压力的差值，若差值为正值则控制所述抵接组件朝向所述空腔一侧转动，若差值为负值则控制所述抵接组件远离所述空腔一侧转动，使所述爬索机器人能够实现不同桥索杆径的爬索任务。

8、在一实施例中，抵接组件包括横向杆与斜向杆，所述横向杆与所述机器人本体平行，所述斜向杆倾斜以朝向所述空腔一侧，所述横向杆与所述斜向杆的连接端转动连接于所述机器人本体上，所述斜向杆远离所述连接端一端设有所述滚轮，所述判断模块控制所述横向杆转动以控制所述斜向杆远离或朝向所述空腔一侧转动。

9、在一实施例中，所述判断模块包括控制器和推动件，所述推动件竖向设于所述机器人本体上；

10、所述感知模块包括力学传感器，所述力学传感器设于所述推动件与所述横向杆之间，所述控制器判断所述力学传感器表面的压力，以控制所述推动件竖向往返运动。

11、在一实施例中，所述推动件包括弹簧，所述弹簧上设有弹簧螺帽，所述控制器嵌于所述电机上，所述电机驱动所述弹簧螺帽、以控制弹簧变形量。

12、在一实施例中，所述机器人本体竖向凹设有供所述弹簧放置的导向槽。

13、在一实施例中，所述机器人本体呈镂空设计。

14、在一实施例中，所述机器人本体由多块环状板围合形成。

15、在一实施例中，所述离合传动系统包括主动轮、离合轮和从动轮，所述主动轮与蜗轮啮合，所述从动轮用以驱动滚轮，所述主动轮与从动轮之间通过离合轮以实现离合。

16、在一实施例中，每一滚轮由两动轮组成，两所述动轮远离以形成夹持间隙。

17、按照本发明的第二方面，还提供一种可自适应索径的单向传动爬索机器人的使用方法，包括以下步骤：

18、s1、基于桥索的杆径，预设压力；

19、s2、将可自适应索径的单向传动爬索机器人围绕于桥索；

20、s3、可自适应索径的单向传动爬索机器人启动，通过感知模块感知滚轮与桥索的外壁的实时压力，通过判断模块实时判断压力与预设压力的差值，若差值为正值则控制所述抵接组件朝向所述空腔一侧转动，若差值为负值则控制所述抵接组件远离所述空腔一侧转动；

21、s4、启动电机，以进行桥索检测。

22、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

23、1.本发明技术方案通过感知模块感知滚轮与桥索的外壁的实时压力，判断模块判断实时压力与预设压力的差值，若差值为正值则控制所述抵接组件朝向所述空腔一侧转动，若差值为负值则控制所述抵接组件远离所述空腔一侧转动，使得可自适应索径的单向传动爬索机器人能够实现不同桥索杆径的爬索任务，通过弹簧和电机准备控制弹簧的伸长量，以提供准确的推动，使得滚轮与桥索表面形成有效的接触，进而能够在桥索的下端与上端交接处实现继续爬索，同时离合传动系统避免了机器人卡在高空无法取下的情况出现。

24、2.本发明机器人本体上的多个抵接组件的滚轮能够与桥索形成多点接触，进而自桥索的径向形成一个封闭的力环形成合力，以保证机器人本体与桥索连接的紧密性，进而避免在爬索或返程过程中自桥索上脱离。

25、3.本发明机器人，电机转动预设圈数，进而使得弹簧螺帽引起弹簧发生相应的弹性变形，进而产生预设的弹力，而由于横向杆与斜向杆力矩平衡，即可通过施加正向(竖向向上，弹簧伸长)或反向(竖向向下、弹簧缩回)的弹力，以使得实时的压力趋于预设压力，进而实现滚轮与桥索表面的紧密接触。

26、4.本发明机器人，斜向杆越短则相对空腔转动角度则越大，则更能够有效实现与桥索夹紧，相应地，斜向杆越短转动斜向杆所需要的力就越大，通过对横向杆施加推力，控制斜向杆的转动，则可以通过设置较长的横向杆以实现较小的力完成滚轮对桥索的夹紧。

27、5.本发明机器人，推动件竖向设于机器人本体上，感知模块包括力学传感器，力学传感器设于推动件与横向杆之间，控制器判断力学传感器表面的压力，以控制推动件竖向往返运动。