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鋼絲繩自動(dòng)攀爬機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

發(fā)布時(shí)間：2022-02-11 16:28　文章來源：未知　文章作者：admin　點(diǎn)擊數(shù)：

0引言 在我國礦山工程行業(yè)中，工程人員經(jīng)常會(huì)把提升鋼絲繩看作是一種低值易耗品，對(duì)鋼絲繩的管理和養(yǎng)護(hù)不是很重視。然而鋼絲繩會(huì)涉及到工程和人身的安全，其管理和養(yǎng)護(hù)也是煤


0引言
在我國礦山工程行業(yè)中，工程人員經(jīng)常會(huì)把提升鋼絲繩看作是一種低值易耗品，對(duì)鋼絲繩的管理和養(yǎng)護(hù)不是很重視。然而鋼絲繩會(huì)涉及到工程和人身的安全，其管理和養(yǎng)護(hù)也是煤礦工程安全的重要問題之一。目前鋼絲繩的養(yǎng)護(hù)還是靠人工來完成，存在效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題，因此設(shè)計(jì)一種能夠攜帶清洗養(yǎng)護(hù)裝置的鋼絲繩攀爬機(jī)器人代替人工養(yǎng)護(hù)是本領(lǐng)域急需解決的問題。對(duì)于攀爬鋼絲繩這種細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的機(jī)器人國內(nèi)外有一定的研究。如Ali Baghani等人？設(shè)計(jì)了一種滾輪式爬桿機(jī)器人。該機(jī)器人通過彈簧預(yù)緊力使得機(jī)器人牢牢抓住桿件，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾輪實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的上下攀爬動(dòng)作。Ho Moon Kiml設(shè)計(jì)了一種適用于懸索橋鋼纜檢測(cè)的攀爬機(jī)器人。該機(jī)器人借助電機(jī)推動(dòng)上下兩根傳動(dòng)桿反向運(yùn)動(dòng)，使得滾輪夾緊桿件，再通過滾輪實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的攀爬動(dòng)作。由于輪子存在打滑問題，上述結(jié)構(gòu)均不適合在涂有潤(rùn)滑油的鋼絲繩上使用，因此需要設(shè)計(jì)一種能在涂油的鋼絲繩表面進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，且要求運(yùn)動(dòng)效率高、攀爬穩(wěn)定。
1鋼絲繩攀爬機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了保證機(jī)器人能在豎直鋼絲繩表面上上下攀爬，通過對(duì)比分析各種鋼絲繩攀爬方法的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇采用仿尺蟆的攀爬原理進(jìn)行鋼絲繩自動(dòng)攀爬機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。整個(gè)結(jié)構(gòu)分為內(nèi)部攀爬裝置和外部攀爬裝置兩個(gè)部分。兩個(gè)部分通過齒輪齒條進(jìn)行傳動(dòng)，并通過電磁鐵進(jìn)行交替夾緊與放松。當(dāng)一部分結(jié)構(gòu)夾緊時(shí)，另一部分結(jié)構(gòu)放松，可實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型如圖1（a）所示，圖1（b）為實(shí)物模型圖。
1.1內(nèi)部攀爬裝置設(shè)計(jì)
內(nèi)部攀爬裝置包括內(nèi)部框架、驅(qū)動(dòng)和夾緊三個(gè)模塊，如圖2所示。內(nèi)部框架由上下固定板和連接桿所組成，用于固定夾緊模塊和驅(qū)動(dòng)模塊。夾緊模塊由兩個(gè)推拉式電磁鐵組成。在推拉式電磁鐵的前端安裝有定制橡膠塊，來保證內(nèi)部攀爬裝置能夠夾緊不同直徑的鋼絲繩。驅(qū)動(dòng)模塊由電機(jī)、錐齒輪、直齒輪等組成。電機(jī)帶動(dòng)錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)齒輪副轉(zhuǎn)動(dòng)，最后把運(yùn)動(dòng)傳到外部裝置的齒條上，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部攀爬裝置向上攀爬。
定制橡膠塊、上固定板
推拉式電磁閥
一鋼絲繩一連接桿
黃O下固說版
圖2內(nèi)部攀爬裝置
1.2外部攀爬裝置設(shè)計(jì)
外部攀爬裝置包括外部框架、齒條、導(dǎo)向模塊和夾緊模塊四個(gè)部分，如圖3所示。外部框架由上下固定板和連接桿所組成。齒條裝在外部框架上，用于與內(nèi)部攀爬裝置的齒輪進(jìn)行動(dòng)作。在外部框架的上下兩端各布置一個(gè)導(dǎo)向模塊，保證裝置在攀爬鋼絲繩時(shí)不出現(xiàn)左右偏心的現(xiàn)象。導(dǎo)向模塊由三個(gè)相隔120°的滾動(dòng)輪裝置組成。滾動(dòng)輪裝置可以根據(jù)鋼絲繩直徑的不同進(jìn)行自適應(yīng)貼合。夾緊模塊是由兩個(gè)推拉式電磁鐵組成。同樣在推拉式電磁鐵的前端安裝有定制橡膠塊，來保證外部攀爬裝置能夠夾緊鋼絲繩。通過內(nèi)外攀爬裝置交替抱緊實(shí)現(xiàn)機(jī)器人攀爬動(dòng)作。