一种用于桥梁检测的摩擦轮驱动机械臂伸缩机构的制作方法

本发明涉及铁桥梁检测领域，具体涉及一种用于桥梁检测的摩擦轮驱动机械臂伸缩机构。

背景技术：

1、桥梁、隧道智能检测车是一种专为定期检测桥梁和隧道状况而设计的设备。通过高分辨率相机对混凝土表面裂缝进行细致检测，根据裂缝的形态特征如形状、长度、宽度、深浅以及位置，对桥梁和隧道的早期病害进行评估和判断。车辆配备可伸缩的机械臂，通常由多层空心管构成，在工作时处于水平状态。目前，常见的自动伸缩机构有多级齿轮齿条副、多级链轮链条副、气缸、液压缸或多阶钢丝绳牵引结构等。然而，对于超长水平伸缩臂来说，实现自动伸缩仍然是一项技术挑战，由于结构复杂、故障率高且难以承受齿轮齿条副、链轮链条副或液压缸的重量。而本发明所提出的摩擦轮驱动的伸缩臂解决方案，克服了以往其他解决方案中结构冗杂，重量大且故障率高的问题，使得机械臂收缩更加简要、可靠。由于机械臂伸缩过程中对于精度及稳定性要求不高，因此摩擦轮也可用于该检测场景下机械臂的收缩。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有的大长度机械臂伸缩机构存在结构冗杂，重量大且故障率高的问题，进而提供一种用于桥梁检测的摩擦轮驱动机械臂伸缩机构。

2、本发明的技术方案是：

3、一种用于桥梁检测的摩擦轮驱动机械臂伸缩机构，它包括水平臂1、检测仪器6、若干组摩擦轮组、若干个伸缩臂和若干组直线导轨，水平臂1和伸缩臂均为横截面呈矩形的空心杆状结构，水平臂1内部插设有由外向内依次套装的若干个伸缩臂，所述若干个伸缩臂的边长由外向内依次递减，水平臂1左右两侧通过一组直线导轨与内侧相邻伸缩臂可滑动连接，每个伸缩臂左右两侧通过一组直线导轨与内侧相邻伸缩臂可滑动连接，水平臂1一端的上下两侧安装有一组摩擦轮组，伸缩臂一端的上下两侧安装有一组摩擦轮组，安装在水平臂1和伸缩臂端部的所述摩擦轮组中的上下两个摩擦轮与内侧相邻伸缩臂外表面滚动配合，检测仪器6安装在最内侧的伸缩臂末端处。

4、进一步地，水平臂1末端的上臂板和下臂板中部分别开设有对称布置的两个摩擦轮安装槽一，每个摩擦轮安装槽一两侧的上臂板或下臂板上分别加工有轮座连接孔一。

5、进一步地，伸缩臂的数量为两个，所述两个伸缩臂由外向内依次为伸缩臂一3和伸缩臂二5，伸缩臂一3同轴套设在伸缩臂二5的外部；

6、伸缩臂一3末端的上臂板和下臂板中部分别开设有对称布置的两个摩擦轮安装槽二，每个摩擦轮安装槽二两侧的上臂板或下臂板上分别加工有轮座连接孔二；

7、伸缩臂二5末端的上臂板和下臂板中部分别开设有对称布置的两个摩擦轮安装槽三，每个摩擦轮安装槽三两侧的上臂板或下臂板上分别加工有轮座连接孔三。

8、进一步地，摩擦轮组的数量为两组，所述两组摩擦轮组由外向内依次为摩擦轮组一2和摩擦轮组二4，

9、摩擦轮组一2中的两个摩擦轮分别安装在伸缩臂一3末端的两个摩擦轮安装槽二内；

10、摩擦轮组二4中的两个摩擦轮分别安装在伸缩臂二5末端的两个摩擦轮安装槽三内。

11、进一步地，摩擦轮组一2和摩擦轮组二4均为轮毂式驱动轮。

12、进一步地，轮毂式驱动轮包括轮座固定环一100、伺服电机101、电机外壳102、驱动轮安装座一103、轮毂本体104、轮毂端板105、轮毂支撑环一106、轮毂支撑环二107、轮毂支承轴承一108、轮毂支承轴承二109、转子支承轴承1010、传动架1011、轮座固定环二1012、转子连接端板1013、驱动轮安装座二1014、轮座支承轴承1015和传动架连接环1016；

13、电机外壳102整体为环形壳体，电机外壳102和轮座固定环一100均套设在伺服电机101上，电机外壳102一端设有沿径向布置的外壳连接环，所述外壳连接环通过多个连接螺钉与轮座固定环一100连接，所述轮座固定环一100外部套设有驱动轮安装座一103，电机外壳102外侧面两端分别套装有轮毂支承轴承一108和轮毂支承轴承二109，轮毂支撑环一106和轮毂支撑环二107分别套装在轮毂支承轴承一108和轮毂支承轴承二109上，轮毂本体104为一端设有环形端板的环形板状结构，轮毂本体104套设在轮毂支撑环一106和轮毂支撑环二107上，轮毂本体104一端的环形端板通过多个连接螺钉与轮毂支撑环一106连接，轮毂本体104另一端设有同轴布置的轮毂端板105，所述轮毂端板105通过多个连接螺钉分别与轮毂本体104和轮毂支撑环二107连接，传动架连接环1016和转子支承轴承1010均套设在伺服电机101转子上，所述转子支承轴承1010上套设有传动架1011，所述传动架1011包括传动轴套以及与传动轴套垂直连接的传动环板，传动架1011的传动轴套上套设有轮座支承轴承1015，所述轮座支承轴承1015上套设有轮座固定环二1012，所述轮座固定环二1012上套设有驱动轮安装座二1014，传动架1011的传动轴套端部通过多个连接螺钉与传动架连接环1016连接，伺服电机101转子端部设有同轴布置的转子连接端板1013，伺服电机101转子端面中心沿轴向加工有螺纹孔，转子连接端板1013通过转子连接螺钉与伺服电机101转子连接，所述转子连接端板1013通过多个连接螺钉与传动架连接环1016连接，驱动轮安装座一103和驱动轮安装座二1014均为l型驱动轮安装座，所述l型驱动轮安装座的纵向板件上加工有轮座固定环安装孔，所述l型驱动轮安装座的横向板件上加工有轮座连接孔四。

14、进一步地，轮毂式驱动轮还包括橡胶套1017，橡胶套1017套装在轮毂本体104外侧面上，橡胶套1017的长度与轮毂本体104的长度相等。

15、进一步地，它还包括多个压力预紧装置，每个l型驱动轮安装座与对应伸缩臂和/或水平臂1的臂板之间设有阵列布置的四个压力预紧装置，每个压力预紧装置包括弹簧200、预紧螺栓201和预紧螺母202，l型驱动轮安装座上的轮座连接孔四以及伸缩臂和/或水平臂1上的轮座连接孔均为阶梯沉孔，弹簧200竖直设置l型驱动轮安装座的横向板件与对应的上臂板和/或下臂板之间，且弹簧200与对应的轮座连接孔四和轮座连接孔同轴布置，弹簧200一端与l型驱动轮安装座的横向板件表面相抵，弹簧200另一端与上臂板和/或下臂板表面相抵，预紧螺栓201由外向内依次插装在轮座连接孔四、弹簧200和轮座连接孔中，预紧螺栓201末端与安装在轮座连接孔中的预紧螺母202螺纹连接。

16、进一步地，直线导轨的数量为两组，所述两组直线导轨由外向内依次为直线导轨一7和直线导轨二8；

17、直线导轨一7包括两个导轨一和四个滑块一，两个导轨一分别沿水平方向对称布置在伸缩臂一3的两侧外表面上，每个导轨一上可滑动安装有两个c型的滑块一，所述c型的滑块一安装在水平臂1的两侧内表面上，每个导轨一的两端均加工有限位结构；

18、直线导轨二8包括两个导轨二和四个滑块二，两个导轨二分别沿水平方向对称布置在伸缩臂二5的两侧外表面上，每个导轨二上可滑动安装有两个c型的滑块二，所述c型的滑块二安装在伸缩臂一3两侧内表面上，每个导轨二的两端均加工有限位结构。

19、进一步地，它还包括两组激光测距仪9；

20、水平臂1末端的两个滑块一上方分别设有第一组激光测距仪9，第一组激光测距仪9中的两个激光测距仪分别安装在水平臂1的两侧内表面上；

21、伸缩臂一3末端的两个滑块二上方分别设有第二组激光测距仪9，第二组激光测距仪9中的两个激光测距仪分别安装在伸缩臂二5的两侧外表面上。

22、本发明与现有技术相比具有以下效果：

23、1、本发明用于桥梁检测的摩擦轮驱动机械臂伸缩机构，使用摩擦轮进行传动，具有结构轻便简单；灵活性好，可容易更换后续部件；摩擦原理传动具备紧急保护效果等优点。本发明中摩擦轮采用“轮毂式”构型设计，主要优点：结构体积小，灵活轻便；轮子在支撑轴系中部，增加支撑橡胶轮的支承刚度；整个模块便于更换。本发明为调整轮子与传动臂预压力，驱动轮安装座设计压力预紧装置，可使其达到设计压力值，保证摩擦轮正常传动。本发明设计中的直线导轨安装在伸缩臂两侧，承受负载和导向功能。安装方式为伸缩臂段两臂外侧安装导轨，外臂内侧安装滑块。为防止滑轨运动可能超出预设范围，故在滑轨两端设有机械限位。

24、2、由于依靠摩擦传动，存在和轮子驱动同样的问题，即在运动过程中，轮子和平面接触点会发生滑动摩擦，无法通过伺服电机编码器反馈来精确判断直线伸缩臂当前伸缩距离，故需要其它测距传感器配合作为反馈信号传递给电机，实现直线距离的较为精准控制。本机构选择激光测距仪，有以下优点：输出速率快；较其它测距仪可供选择量程范围大；精度较高。