CN111622100A - 一种缆索攀爬机器人 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种缆索攀爬机器人用于实现减少缆索攀爬机器人对缆索表面的损伤、提高检测效率及提高携带各种设备的质量范围。本申请实施例包括：攀爬前体、检测本体；攀爬前体包括：前体机架、涵道推进器、前体抱紧单元以及前体控制模块；涵道推进器围绕前体机架安装于前体机架的外侧；前体抱紧单元，包括前体抱紧电机、前体抱紧传动部件以及前体抱紧件，前体抱紧电机固定安装在前体机架，前体抱紧电机通过前体抱紧传动部件驱动前体抱紧件，以使得前体抱紧件抱紧缆索；前体控制模块安装在前体机架，前体控制模块分别与涵道推进器及抱紧电机电连接，用于控制涵道推进器及前体抱紧电机的工作；检测本体用于随着攀爬前体攀爬并对缆索进行检测。

Description

一种缆索攀爬机器人
技术领域
本申请实施例涉及缆索检测装备技术领域，特别涉及一种缆索攀爬机器人。
背景技术
在现代的桥梁建设中，不管是斜拉桥还是悬索桥都是通过缆索将桥面吊起，缆索用于承受桥面的重量，缆索是桥梁的重要受力部件。缆索长期承受桥梁的重量，以及经受风吹、雨淋、日晒等自然环境的复杂考验，缆索在此过程中容易出现表面腐蚀、内部钢丝断裂等问题。因此，为保证桥梁的安全和正常使用，根据《路桥涵养护规范》中的相关要求，技术人员需要定期对桥梁进行检测，特别是对桥梁的缆索进行检测。
随着机器人技术的发展，出现了一些以缆索作为攀爬对象的缆索攀爬机器人，这些缆索攀爬机器人携带着对缆索的检测设备，然后通过攀爬轮或者履带等攀爬机构对缆索进行施压附着在，然后实现在该缆索上下攀爬，一边攀爬一边对被攀爬的缆索进行检测。然而，这种在缆索上攀爬和检测的方案以缆索为攀爬对象，容易对缆索的造成损伤，且其攀爬速度较低，严重影响缆索攀爬机器人对缆索的检测效率。
发明内容
本申请实施例提供了一种缆索攀爬机器人，用于提供一种新的缆索攀爬机器人，可以实现减少攀爬过程中对缆索表面的附着次数和附着压力，进而减少缆索攀爬机器人对缆索表面的损伤。
本申请的一种缆索机器人，包括：攀爬前体(100)、检测本体(200)；
其中，所述攀爬前体(100)包括：前体机架(110)、涵道推进器(120)、前体抱紧单元(130)以及前体控制模块(140)；
所述涵道推进器(120)围绕所述前体机架(110)安装于所述前体机架(110)的外侧；
所述前体抱紧单元(130)，包括前体抱紧电机(131)、前体抱紧传动部件(132)以及前体抱紧件(133)，所述前体抱紧电机(131)固定安装在所述前体机架(110)，所述前体抱紧电机(131)通过所述前体抱紧传动部件(132)驱动所述前体抱紧件(133)，以使得所述前体抱紧件(133)抱紧缆索(900)；
所述前体控制模块(140)安装在所述前体机架(110)，所述前体控制模块(140)分别与所述涵道推进器(120)及所述抱紧电机(131)电连接，用于控制所述涵道推进器(120)及所述前体抱紧电机(131)的工作；
其中，所述检测本体(200)包括本体框架(210)、本体导向轮(220)、本体抱紧单元(230)、本体控制模块(240)以及牵引机构(250)；
所述本体导向轮(220)可转动地安装在所述本体框架(210)，且可滚动地与所述缆索(900)表面接触，用于引导所述本体框架(210)沿着所述缆索(900)进行攀爬；
所述本体抱紧单元(230)，包括本体抱紧电机、本体抱紧传动部件以及本体抱紧件，所述本体抱紧电机固定安装在所述本体框架(210)，所述本体抱紧电机通过所述本体抱紧传动部件驱动所述本体抱紧件，以使得所述本体抱紧件抱紧缆索(900)；
所述牵引机构(250)包括牵引绳(251)和收卷驱动机构(252)，所述牵引绳(251)的一端固定连接所述前体机架(110)，所述牵引绳(251)的另一端固定连接所述收卷驱动机构(252)，所述收卷驱动机构(252)固定安装在所述本体框架(251)，用于对所述牵引绳(251)的收卷或释放，以使得所述本体框架(210)在所述缆索(900)上与前体机架(110)的距离拉近或远离；
所述本体控制模块(240)安装在所述本体框架(210)，所述本体控制模块(240)分别与所述本体抱紧电机(231)与收卷驱动机构(252)电连接，用于控制所述本体抱紧电机(231)与所述收卷驱动机构(252)的工作。
可选地，还包括舵机(121)；
所述涵道推进器(120)的外壳固定安装在所述舵机(121)的输出轴，所述舵机(121)固定安装在所述前体机架(110)的外侧，；
所述前体控制模块(140)，与所述舵机(121)电连接，用于控制所述舵机(121)输出轴的转动，以调节所述涵道推进器(120)相对于所述前体机架(110)的倾斜角度。
可选地，所述涵道推进器(120)为偶数个，且均匀地分布在所述前体机架(110)周围，且偶数个所述涵道推进器(120)分布在所述前体机架(120)的同一横切面。
可选地，所述前体抱紧传动部件(132)包括：传动轴(1321)和两个传动臂(1322)；
所述传动轴(1321)可转动地安装在所述前体机架(110)，所述传动轴(1321)与所述前体抱紧电机(131)的输出轴驱动连接，两个所述传动臂(1322)可转动地安装在所述前体支架(110)且两个所述传动臂(1322)的一端分别与所述传动轴(1321)的两端驱动连接，每个所述传动臂(1322)的另一端均可转动地连接有所述抱紧件(133)。
可选地，所述传动轴(1321)的两端设有传动螺纹(1323)，两个所述传动臂(1322)上固定连接有与所述传动螺纹(1323)配合的传动涡轮(1324)。
可选地，所述前体抱紧单元(130)与所述本体抱紧单元(230)各有两个，两个所述前体抱紧单元(130)分别位于所述前体机架(110)的最上方与最下方，且以所述主体机架(100)的中心对称布置；两个所述本体抱紧单元(230)分别位于所述本体框架(210)的最上方与最下方，且以所述本体框架(210)的中心对称布置。
可选地，所述攀爬前体(100)还包括前体导向轮(150)以及前体导向轮支架(151)；
所述前体导向轮(150)通过所述前体导向轮支架(151)安装在前体机架(110)且安装在所述缆索攀爬机器人的攀爬方向上；所述前体导向轮(150)可滚动地与所述缆索(900)表面接触，用于引导所述缆索攀爬机器人沿着所述缆索(900)进行攀爬。
可选地，所述前体导向支架(151)可转动地安装在所述前体支架(110)，且在所述前体导向支架(151)与所述前体支架(110)的可转动方向之间安装有缓冲结构(152)，所述缓冲结构(152)的一端固定安装在所述前体导向轮支架(151)，所述缓冲结构(152)的另一端固定安装在所述前体支架(110)。
可选地，还包括辅助轮(160)以及辅助轮支架(161)；
所述辅助轮(160)通过辅助轮支架(161)安装在所述主体机架(110)的内侧，且在所述缆索攀爬机器人沿着所述缆索(900)攀爬过程中，所述辅助轮(160)可与所述缆索(900)滚动接触；
所述辅助轮(160)通过辅助轮支架(161)还安装在所述本体框架(210)的内侧，且在所述缆索攀爬机器人沿着所述缆索(900)攀爬过程中，所述辅助轮(160)可与所述缆索(900)滚动接触。
可选地，所述前体机架(110)包括前体左机架(111)和前体右机架(112)，所述前体左机架(111)和所述前体右机架(112)结构相同；所述本体框架(210)包括本体左框架(211)和本体右框架(212)，所述本体左框架(211)与所述本体右框架(212)结构相同。
可选地，所述前体左机架(111)和/或所述前体右机架(112)还包括前体提手(113)；所述本体左框架(211)和/或所述本体右框架(212)还包括本体提手(213)。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请中的缆索攀爬机器人，采用分体式结构，包括攀爬前体和检测本体。其中攀爬前体一改传统以缆索为攀爬的最主要受力对象，通过采用涵道推进器为攀爬前体的攀爬动力，当涵道推进器产生的在攀爬方向的推力大于攀爬前体自身负荷的重力时，攀爬前体实现向上攀爬；当涵道推进器产生的在攀爬方向的推力等于攀爬前体自身负荷的重力时，攀爬前体实现悬停；当涵道推进器产生的在攀爬方向的推力小于攀爬前体自身负荷的重力时，攀爬前体实现下降。而检测本体则通过牵引机构的牵引绳与攀爬前体连接，当攀爬前体在前体抱紧单元的作用下抱紧缆索之后，可以暂停涵道推进器的推力输出，而检测本体就可以启动牵引机构对与攀爬前体连接的牵引绳进行收卷，以使得检测本体顺着缆索向攀爬前体方向攀爬，此时检测本体中携带的检测设备就可以对缆索进行检测；当检测本体朝着攀爬前体方向攀爬到预设位置之后，牵引机构锁定对牵引绳的收卷，检测本体的本体抱紧单元启动对缆索进行抱紧，检测本体实现在缆索的自主固定，此时牵引机构放开对牵引绳的控制，攀爬前体可以再次启动涵道推进器，然后攀爬前体松开前体抱紧单元，攀爬前体在涵道推进器的推力作用实现再次沿着缆索的攀爬，悬停，固定；然后检测本体再次收卷牵引绳拉近与攀爬前体的距离，对缆索检测，对缆索的固定，如此循环，进而实现在缆索上的逐步攀爬与检测。本申请的技术方案中攀爬前体采用的涵道推进器具有涵道外壳对旋转叶片的保护，在缆索上下攀爬时不必担心发生旋转叶片与缆索等物体的磕碰，且涵道推进器的具有推力大、推力方向明确的特性，在精确地设置涵道推进器的推力方向以及推力大小之后，可以极大地减少缆索攀爬机器人在攀爬过程中对缆索的磕碰，进而可以实现减少对缆索表面的附着次数，进而减少缆索攀爬机器人对缆索表面的损伤。由于本申请中缆索攀爬机器人采用的是分体式结构，攀爬前体在缆索上的攀爬不需考虑检测本体的负重，攀爬前体可以实现在缆索的快速攀爬；而检测本体在缆索攀爬的过程即不依赖攀爬前体的涵道推进器提供推力，也不像传统的轮式攀爬机器人依赖缆索的表面摩擦力提供前进动力，而是依赖牵引机构与攀爬前体配合对检测本体进行牵引，本申请中缆索攀爬机器人采用的分体式结构可以实现检测本体携带较大质量的检测设备在缆索上快速攀爬，且不用担心攀爬过程中检测本体的各种轮子与缆索之间的打滑现象。
附图说明
图1为本申请缆索攀爬机器人攀爬在缆索的一个实施例结构示意图；
图2为本申请缆索攀爬机器人攀爬前体的一个实施例结构示意图；
图3为本申请缆索攀爬机器人前体机架的一个实施例结构示意图；
图4为本申请缆索攀爬机器人涵道推进器的一个实施例结构示意图；
图5为本申请缆索攀爬机器人前体抱紧单元的一个实施例结构示意图；
图6为本申请缆索攀爬机器人前体导向轮的一个实施例结构示意图；
图7为本申请缆索攀爬机器人辅助轮的一个实施例结构示意图；
图8为本申请缆索攀爬机器人攀爬前体的一个实施例局部结构示意图；
图9为本申请缆索攀爬机器人检测本体的一个实施例结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种缆索攀爬机器人，用于实现攀爬过程中减少对缆索表面的附着次数和附着压力，进而减少缆索攀爬机器人对缆索表面的损伤。
请综合参阅图1至图9，本申请实施例所涉及的一种缆索攀爬机器人，采用分体式结构，包括攀爬前体和检测本体，用于配合实现沿着缆索900的长度方向前进或后退，以及对缆索900的检测与维修。准确来说，本申请的缆索攀爬机器人主要用于对斜拉桥和悬索桥的缆索进行攀爬。该缆索攀爬机器人包括：攀爬前体100以及检测本体200；其中，攀爬前体100包括：前体机架110、涵道推进器120、前体抱紧单元130以及前体控制模块140；其中若干个涵道推进器120围绕前体机架110安装于前体机架110的外侧，该涵道推进器主要为攀爬前体提供攀爬的推力；前体抱紧单元130包括前体抱紧电机131、前体抱紧传动部件132以及前体抱紧件133，其中前体抱紧电机131固定安装在前体机架110，前体抱紧电机131通过前体抱紧传动部件132驱动前体抱紧件133，以使得前体抱紧件133实现抱紧缆索900；前体控制模块140安装在前体机架110，前体控制模块140分别通过导线与涵道推进器120及抱紧电机131电连接，以实现控制涵道推进器120的推力大小及控制前体抱紧电机131的正反转；其中，检测本体200包括本体框架210、本体导向轮220、本体抱紧单元230、本体控制模块240以及牵引机构250；本体导向轮220可转动地安装在本体框架210，且可滚动地与缆索900表面接触，用于引导本体框架210沿着缆索900进行攀爬；本体抱紧单元230，包括本体抱紧电机、本体抱紧传动部件以及本体抱紧件，本体抱紧电机固定安装在本体框架210，本体抱紧电机通过本体抱紧传动部件驱动所述本体抱紧件，以使得本体抱紧件抱紧缆索900；牵引机构250包括牵引绳251和收卷驱动机构252，所述牵引绳251的一端固定连接前体机架110，牵引绳251的另一端固定连接收卷驱动机构252，收卷驱动机构252固定安装在本体框架251，用于对牵引绳251的收卷或释放，以使得本体框架210在缆索900上与前体机架110的距离拉近或远离；本体控制模块240安装在本体框架210，本体控制模块240通过导线分别与本体抱紧电机231与收卷驱动机构252电连接，以实现控制本体抱紧电机231的正反转与控制收卷驱动机构252对牵引绳的收卷、锁定以及松开的工作。当然本申请实施例的缆索攀爬机器人必须存在电池或电源，且攀爬前体和检测本体分别存在独立的电池或电源。攀爬前体中的电池或电源用于给前体控制模块140、涵道推进器120、前体抱紧电机131供电。而检测本体中的电池或电源用于给携带的缆索检测设备和/或维修设备、本体抱紧电机、收卷驱动机构252、本体控制模块240供电。电池或电源对用电设备的连接与布置的方式多种多样，在此不做过多描述，只要能实现对用电设备的供电与控制即可。
请参阅图2与图3，本申请缆索攀爬机器人的攀爬前体100的前体机架110的一个实施例。该前体机架110可分为前体左机架111和前体右机架112两部分，由于缆索900的截面形状为近圆形，本申请的攀爬前体100用于沿着该缆索900进行攀爬，为较好的适配该缆索900的形状特征，该前体机架110的前体左机架111和前体右机架112两部分配合起来形成具有近圆形的内部通道结构，该内部通道结构用于容纳该缆索900。其中前体左机架111和前体右机架112的结构类似，前体左机架111和前体右机架112的布置方式可以呈中心对称，有利于攀爬前体100的质量均衡以及各功能部件的布置，也利于简化结构和拆装维护方便。前体左机架111和前体右机架112之间具有配合连接的结构，可以实现快速分离和组合，比如，可以通过弹簧锁扣或紧固螺栓114等连接前体左机架111和前体右机架112。前体机架110的对半式可拆结构可以很好地适应缆索的安装环境，实现快速在不同缆索之间的安装与转移，利于提高安装与转移的效率。
进一步的，由于前体机架110的前体左机架111和前体右机架112的结构类似，下面仅以前体左机架111为例进行进一步介绍。该前体左机架111主要包括有上支架1111、副安装板1112以及底板1113；其中上支架1111、副安装板1112以及底板1113依次排列固定形成，其中副支架1112的一端与上支架1111的一面固定、副安装板1112的另一端与底板1113的一面固定，固定方式可以通过铆钉115进行固定，成本低而且牢固且质量较轻。上支架1111主要用于安装前体抱紧单元130，副安装板1112的外侧用于安装涵道推进器120，副安装板1112的内侧用于安装前体控制器140。
值得注意的是，前体机架110上还可以安装有前体提手113，用于方便人员对攀爬前体的握拿。具体的，该前体提手113可以连接在上支架1111以及底板1113之间。为了进一步减轻前体机架110的重量，减少涵道推进器120的载重负荷，进而可以节约能源，前体机架110的上支架1111、副安装板1112以及底板1113均可以在保证使用要求下进行一定程度的镂空，比如，副安装板1112的孔116。
同理，请综合参阅图1和图9，本申请缆索攀爬机器人的检测本体200的本体框架210的一个实施例。该本体框架210可分为本体左框架211和本体右框架212两部分，由于缆索900的截面形状为近圆形，本申请的本体框架210用于沿着该缆索900进行攀爬，为较好的适配该缆索900的形状特征，该本体框架210的本体左框架211和本体右框架212两部分配合起来形成具有近圆形的内部通道结构，该内部通道结构用于容纳该缆索900。其中本体左框架211和本体右框架212的结构类似，本体左框架211和本体右框架212的布置方式可以呈对称，有利于检测本体200的质量均衡以及各功能部件的布置，也利于简化结构和拆装维护方便。本体左框架211和本体右框架212之间具有配合连接的结构，可以实现快速分离和组合，比如，可以通过弹簧锁扣214或紧固螺栓等连接左框架211和本体右框架212。检测本体200的对半式可拆结构可以很好地适应缆索的安装环境，实现快速在不同缆索之间的安装与转移，利于提高安装与转移的效率。
进一步的，由于本体框架210的本体左框架211和本体右框架212的结构类似，下面仅以本体左框架211为例进行进一步介绍。该本体左框架211主要包括有顶支架2111、副安装框2112以及下板2113；
其中上顶支架2111、副安装框2112以及下板2113依次排列固定形成，其中副安装框2112的一端与顶支架2111的一面固定、副安装框2112的另一端与下板2113的一面固定，固定方式可以通过铆钉进行固定，成本低而且牢固且质量较轻。顶支架2111主要用于安装本体抱紧单元230、本体导向轮220以及牵引机构250，副安装框2112的内侧用于安装本体控制模块240、检测设备、维修设备、辅助轮等。
值得注意的是，本体框架210上还可以安装有本体提手213，用于方便人员对检测本体的握拿。具体的，该本体提手213可以连接在顶支架2111以及下板2113之间。为了进一步减轻本体框架210的重量，减少牵引机构250的牵引负荷，进而可以节约能源，本体框架210的顶支架2111、副安装框2112以及下板2113均可以在保证使用要求下进行一定程度的镂空。
请参阅图4，本申请缆索攀爬机器人攀爬前体的涵道推进器的实施例，攀爬前体还可以进一步引进舵机120，所谓舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器，可以实现角度不断变化并可以保持该角度。本实施例中涵道推进器120的外壳可以通过转接支架122固定安装在舵机121的输出轴，再将舵机121固定安装在副安装板1112的外侧。转接支架122的一端有适配对涵道推进器120的外壳的连接结构，转接支架122的另一端具有与舵机121输出轴适配的转接口，转接支架122实现固定涵道推进器120以及将涵道推进器120整体固定连接于舵机121的输出轴。需要说明的是，舵机121与前体控制模块140之间具有导线电连接，该前体控制模块140用于控制舵机121输出轴的转动，进而实现对涵道推进器120相对于前体机架110的倾斜角度的调节。也就是说，通过控制舵机121的输出轴的旋转角度，即可调节涵道推进器120在一定角度内的推力方向，也就是实现了涵道推进器120推力方向的矢量调节。
进一步的，为了保障舵机121在副安装板1112上的固定强度，可以使用舵机护架123对舵机121与副安装板1112之间的位置进一步固定，以间接增加舵机121与副安装板1112之间的接触位置与接触面积，使得连接更加牢固，以使得涵道推进器120产生的推力经过舵机121传递到前体机架110的力更加直接快速。
具体的，安装在前体支架110的舵机121和涵道推进器120为一对一配套使用，且涵道推进器120和舵机121的数量为偶数个，比如2个、4个等。偶数个的涵道推进器120在带着前体机架110在缆索900上下攀爬时的受力更加均匀，当然涵道推进器120的数量越多，涵道推进器120在带着前体机架110在缆索900上下攀爬时的受力更加稳定，但是涵道推进器120数量越多对电池的耗电越大，在实际应用中可以根据实际需要选择数量合适的舵机121和涵道推进器120的数量。进一步的，舵机121与其他设备的电连接，涵道推进器120与其他设备的电连接均可以采用具有快拆式的导线接头，以方便对舵机121和涵道推进器120的数量进行拓展或更换。进一步的，多个涵道推进器120分布在前体机架110周围的时候应处于前体支架110的同一个横切面，这样布置的多个涵道推进器120在工作时更加受力均匀，避免整个攀爬前体的重心偏移过大，这样导致的某一个或多个涵道推进器需要比其他的涵道推进器产生更大的推力去平衡该缆索攀爬机器人的侧倾剪切力。
请参阅图5，本申请缆索机器人的攀爬前体的前体抱紧单元130的一个实施例。该前体抱紧单元130适配安装在前体机架110的上支架1111。该前体抱紧单元130包括前体抱紧电机131、前体抱紧传动部件132、以及前体抱紧件133；其中前体抱紧电机131的输出轴与前体抱紧传动部件132的输入端动力连接，该前体抱紧传动部件132的输出端与前体抱紧件133连接，且该前体抱紧件133为一对压掌，每一个该压掌具有与缆索900外表面轮廓相匹配的面，该对压掌用于紧紧地抱住该缆索，以实现不依赖涵道推进器120的推力也能将攀爬前体固定在缆索上。
进一步的，该前体抱紧电机131的输出轴可以连接减速装置的输入轴，以使的前体抱紧电机131的输出轴动力经过减速装置的减速增扭之后再通过减速装置的输出轴连接到前体抱紧传动部件132。
进一步的，该前体抱紧传动部件132为传动轴1321和两个传动臂1322，其中传动轴1321可转动地安装在前体机架110，比如通过多个轴承座固定安装在上支架1111；传动轴1321与前体抱紧电机131的输出轴驱动连接，比如通过齿轮组或同步皮带等动力传动部件连接传动轴1321与前体抱紧电机131的输出轴，当采用同步带连接传动轴1321与前体抱紧电机131的输出轴时，可以在同步带的运动路径进一步安装张紧轮134，该张紧轮134可转动地安装在上支架1111，并可转动地压迫接触同步带，以使的同步带发生一定程度的形变，进而有更加大附着力连接传动轴1321与前体抱紧电机131的输出轴，减少打滑；两个传动臂1322可转动地安装在前体支架110且两个传动臂1322的一端分别与传动轴1321的两端驱动连接，比如转动臂1322通过轴可旋转地安装在上支架1111，且两个转动臂1322在上支架1111的安装位置紧挨着传动轴1321的两端，以使得传动轴1321的动力可以传递到两个传动臂，实现两个传动臂的对开或合抱的动作配合。具体来说，传动轴1321的两端设有传动螺纹1323，传动臂1322紧挨着传动轴1321的部分配合设有传动涡轮1324，传动螺纹1323和传动涡轮1324组成涡轮蜗杆传动结构。每个所述传动臂1322的另一端均可转动地连接有所述抱紧件133，比如该抱紧件133通过杆端轴承连接在传动臂1322。
值得注意的是，前体抱紧单元130是用于对缆索900的抱紧固定，从上述对前体机架110的介绍可知：缆索900位于前体左机架111和前体右机架112组成的内部通道结构中，所以前体抱紧单元130的传动臂1322应如图2所示朝着缆索900的所在方向布置在上支架1111，同时传动臂1322另一端悬挑的抱紧件133在缆索900的两侧，且抱紧件133上用于抱紧缆索900的一面朝向缆索900，且抱紧件133具有符合缆索900外表面轮廓的形状，以使得抱紧件133在传动臂1322的合抱动作下实现对缆索900的抱紧固定。
进一步的，前体机架110可以安装多个前体抱紧单元130，以实现对缆索900的多处抱紧，增加攀爬前体100在缆索900表面附着的稳定性。具体来说，在以前体左机架111和前体右机架112组成的前体机架中，由于前体左机架111和前体右机架112呈中心对称，在前体左机架111和前体右机架112的各自的上支架上各安装一个即可，以使得两个前体抱紧单元130分别位于前体机架110的最上方与最下方，且呈以前体机架110的中心对称布置。
同理，请综合参阅图1与图9，本申请缆索攀爬机器人的检测本体上的本体抱紧单元230的一个实施例。该本体抱紧单元230适配安装在本体框架210的顶支架2111。该本体抱紧单元230包括本体抱紧电机、本体抱紧传动部件、以及本体抱紧件；其中本体抱紧电机的输出轴与本体抱紧传动部件的输入端动力连接，该本体抱紧传动部件的输出端与本体抱紧件连接，且该本体抱紧件为一对压掌，每一个该压掌具有与缆索900外表面轮廓相匹配的面，该对压掌用于紧紧地抱住该缆索，以实现不依赖牵引机构250的拉力也能将检测本体200固定在缆索900上。
可以理解的是，本体抱紧单元230的具体结构与上述的前体抱紧单元130的具体结构相类似，在此不再进行赘述。
请参阅图6，本申请缆索攀爬机器人的攀爬前体的前体导向轮的实施例。该攀爬前体100还包括前体导向轮150，该前体导向轮150通过前体导向轮支架151安装在前体支架110，且该前体导向轮150可滚动地与缆索900表面接触，用于引导攀爬前体100沿着缆索900在缆索900的长度方向上攀爬。也就是说，前体导向轮150是具备有限制攀爬前体在缆索900上攀爬方向的作用，比如前体导向轮150为V型轮，当V型轮将缆索900限于V型槽内时，就可以限制缆索攀爬机器人在V型轮旋转轴的轴向方向，以及V型轮旋转轴所在方向的运动。此时，若在前体左机架111和前体右机架112相对设置一对前体导向轮150，即可实现攀爬前体100对缆索900攀爬方向的多方位限定，仅留出该攀爬前体在缆索900长度方向的两个运动自由度。可以理解的是，通过在攀爬前体上布置导向轮500，可以使得攀爬前体在涵道推进器120的推力下仅能在缆索900的长度方向攀爬。由于前体导向轮150是可以滚动地与缆索900接触，在前体抱紧单元130未对缆索900进行抱紧固定的情况下，即使舵机121对涵道推进器120的推力角度控制并不精确地符合缆索900的走向时，也能使得攀爬前体顺利地在缆索900上行走，减少由于舵机121对涵道推进器120的推力角度不精确而导致的推力浪费。
进一步的，考虑到不同的缆索900直径有大有小，即使是同一根缆索的不同部位可能存在直径大小不同的情况，为应对直径变化的缆索900，使得攀爬前体时刻对缆索有一定的附着力，以便于攀爬前体不出现相对缆索的较大幅度的晃动。本申请的攀爬前体采用的技术方案为：前体导线轮支架151可转动地安装在前体支架110，且在前体导向支架151与前体支架110的可转动方向之间安装有缓冲结构152，缓冲结构152的一端固定安装在前体导向轮支架151，缓冲结构152的另一端固定安装在前体支架110。该缓冲结构152会以一定的预设压力使得前体导向轮150附着在缆索900，当缆索900上有直径变少的时候，该缓冲结构152的预设压力会迫使前体导向轮支架151带着前体导向轮150可转动地适应该缆索900的直径变小，当缆索900上的直径变大的时候，该缓冲结构152也会迫使前体导向轮支架151带着前体导向轮150可转动地适应直径变大。
更具体的，前体导向轮支架151通过与轴固定连接，该轴再通过轴承座固定在前体支架110的底板1113，此时前体导向轮支架151可以绕着该轴带着前体导向轮150向着缆索900在缆索攀爬机器人的方向靠近或远离，在远离缆索的一侧安装有上述的缓冲结构152。该缓冲结构由弹簧、螺杆、蝶形螺母；该螺杆贯穿弹簧并将弹簧的一端固定在底板1113，螺杆的另一端通过蝶形螺母将弹簧的另一端活动连接在前体导向轮支架151，通过调节蝶形螺母在螺杆的位置即可调节弹簧压缩量，以实现前体导向轮150对缆索900的预设压力的调节。在相同的前体导向轮150对缆索900的预设压力下，通过改变弹簧与导向轮支架151的连接位置，并与相对设置的另一前体导向轮相对配合，可以实现对预设缆索900直径的预先设定。
同理，请参阅图1与图9，本申请缆索攀爬机器人的检测本体上的本体导向轮220的一个实施例。该检测本体200上的本体导向轮220通过本体导向轮支架安装在本体框架210，且该本体导向轮220可滚动地与缆索900表面接触，用于引导检测本体200沿着缆索900在缆索900的长度方向上攀爬。可以理解的是，本体导向轮220和本体框架210之间的具体连接方式，与前体导向轮150与前体支架110之间的具体连接方式类似，在此不再进行赘述。
请参阅图7，本申请缆索机器人辅助轮的实施例，该缆索攀爬机器人的攀爬前体100和检测本体200还可以包括辅助轮160，用于缆索攀爬机器人沿着缆索900攀爬过程中，辅助轮160可与缆索900滚动接触。可以理解的是，由于缆索攀爬机器人的攀爬前体100需要携带自身的前体控制器，电池，甚至一些监测设备等，比如这些设备一般安装在前体机架110的副安装板1112，这些携带的设备占据一定的体积空间，导致该攀爬前体100在缆索900长度方向的长度较长。又由于前体导向轮150对缆索900具有一定的预设附着力，为减少涵道推进器120的推力负荷，一般在本申请的攀爬前体中仅设置一对前体导向轮150。此时攀爬前体100在距离前体导向轮150较远的部分就有可能存在磕碰到缆索900，攀爬前体100对缆索900的磕碰有可能损伤缆索900或者与缆索900产生摩擦力会消耗涵道推进器的部分推力，此时需要在安装辅助轮160在这些区域，以使得攀爬前体100对缆索900的滑动摩擦改变为滚动摩擦，大大减少对涵道推进器的推力抵消，利于提高攀爬前体100的续航能力。
同理，由于缆索攀爬机器人的检测本体200需要携带自身的本体控制模块，电池，检测设备和/或维修设备等，比如这些设备一般安装在本体框架210的副安装框2112，这些携带的设备占据一定的体积空间，导致检测本体200在缆索900长度方向的长度较长。本体导向轮220对缆索900也具有一定的预设附着力，为减少牵引机构250的牵引负荷，一般在本申请的检测本体中仅设置一对本体导向轮220。此时检测本体200在距离本体导向轮220较远的部分就有可能存在磕碰到缆索900，检测本体200对缆索900的磕碰有可能损伤缆索900或者与缆索900产生摩擦力会消耗牵引机构250的部分牵引力，此时需要在安装辅助轮160在这些区域，以使得检测本体200对缆索900的滑动摩擦改变为滚动摩擦，大大减少对牵引机构的牵引力抵消，利于提高检测本体200的续航能力。
该辅助轮160可以为小型V型轮，该辅助轮160通过辅助轮支架161安装在前体支架110内部的内部通道结构周围；在另一个实施例中，辅助轮支架161可以按照多个辅助轮160；在另一个实施例中，辅助轮支架161可转动地与前体支架110的内侧连接，且辅助轮支架161与前体支架110之间为弹性固定，比如通过弹簧或弹簧片等弹性结构固定连接，可转动以及具有一定弹性的辅助轮支架161可以使得辅助轮160具备缓冲缆索900对攀爬前体冲击的能力，以及具备适应缆索900的直径变化的能力，可以使得攀爬前体更加平稳地在缆索900上攀爬。
同理，该辅助轮160通过辅助轮支架161安装在本体框架210内部的内部通道结构周围；在另一个实施例中，辅助轮支架161可以按照多个辅助轮160；在另一个实施例中，辅助轮支架161可转动地与本体框架210的内侧连接，且辅助轮支架161与前体支架110之间为弹性固定，比如通过弹簧或弹簧片等弹性结构固定连接，可转动以及具有一定弹性的辅助轮支架161可以使得辅助轮160具备缓冲缆索900对检测本体冲击的能力，以及具备适应缆索900的直径变化的能力，可以使得检测本体更加平稳地在缆索900上攀爬。
请参阅图8，需要说明的是，本申请实施例中前体机架110的前体左机架111和前体右机架112可以结构一致，以方便对缆索900的现场组装，不必区分前体左机架111与前体右机架112的区别，在维修与零件更换时也更加方便快捷。每一个前体左机架111或前体右支架112安装有：涵道推进器120、舵机121、前体抱紧单元130、前体控制模块140、前体导向轮150、辅助轮160、电池等组件。可以理解的是，前体抱紧单元130的前体抱紧件133处于前体支架110的内部通道结构的两侧，若前体左机架111和前体右支架112在对着缆索900进行配合安装时采用对称布置的方式，则抱紧单元130会出现干涉的情况，即前体左机架111的前体抱紧单元和前体右机架112的前体抱紧单元均会处于空间的同一位置，不能实现配合安装。所以本申请中左机架101和右机架102以中心对称的方式配合安装，此时仅需调整舵机121，使得涵道推进器120的推力方向一致即可，见图2。值得注意的是，在该实施例中的一对前体导向轮150就会错开布置在缆索攀爬机器人的最上方和最下方，此时前体导向轮150需要配合一个辅助轮160位于前体导向轮150的在对侧的前体左(右)机架内配合实现对攀爬前体运动自由度的限制，以使的攀爬前体仅剩在缆索900长度方向上的运动自由度，同时使得前体抱紧单元130可以实现对缆索900的准确抱紧。
同理，需要说明的是，本申请实施例中本体框架210的本体左框架211和本体右框架212可以结构一致，以方便对缆索900的现场组装，不必区分本体左框架211和本体右框架212的区别，在维修与零件更换时也更加方便快捷。每一个本体左框架211或本体右框架212安装有：牵引机构250、本体抱紧单元230、本体控制模块240、本体导向轮220、辅助轮160、电池、检测设备和/或维修设备等组件。可以理解的是，本体抱紧单元230的本体抱紧件处于本体框架210的内部通道结构的两侧，若本体左框架211和本体右框架212在对着缆索900进行配合安装时采用对称布置的方式，则本体抱紧单元230会出现干涉的情况，即本体左框架211的本体抱紧单元和本体右框架212的本体抱紧单元均会处于空间的同一位置，不能实现配合安装。所以本申请中本体左框架211的本体抱紧单元和本体右框架212的本体抱紧单元以中心对称的方式配合安装。值得注意的是，牵引机构250应尽量安装在靠近攀爬前体的一侧，以便有效利用牵引绳长度，见图9。值得注意的是，当实施例中一对本体导向轮220错开布置在检测本体的最上方和最下方时，此时本体导向轮22需要配合一个辅助轮160位于本体导向轮220的在对侧的本体左(右)框架内配合实现对检测本体运动自由度的限制，以使的检测本体仅剩在缆索900长度方向上的运动自由度，同时使得本体抱紧单元230可以实现对缆索900的准确抱紧。
请参阅图9，本申请缆索攀爬机器人的牵引机构的一个实施例。牵引机构250包括：牵引绳251和收卷驱动机构252；其中收券驱动机构252包括：收卷轮2521、牵引支架2522、牵引电机2523。收卷轮2521可转动地安装在牵引支架2522，牵引电机2523固定安装在牵引支架2522，牵引电机2523的动力输出轴通过与收卷轮2521驱动连接，以使的牵引电机2523实现对收卷轮2521的驱动，为实现对收卷轮2521更大的扭矩驱动，牵引电机2523的输出轴可以先与减速器2524的输入轴连接，经过减速器2524的减速增扭之后的减速器2524输出轴再与收卷轮2521驱动连接。牵引电机2523与本体控制模块240电连接，以使得本体控制模块240可以实现对牵引电机2523的转向和转速控制。而收卷轮2521固定着牵引绳251的一端，牵引绳251的另一端固定在攀爬前体100的前体机架110，当攀爬前体100在前体抱紧单元130的作用下抱紧缆索900之后，可以暂停涵道推进器120的推力输出，而检测本体200就可以启动牵引机构250对与攀爬前体100连接的牵引绳251进行收卷，即启动牵引电机2523驱动收卷轮2521，以使得检测本体200顺着缆索900向攀爬前体100方向攀爬，此时检测本体200中携带的检测设备就可以对缆索900进行检测，若检测本体200中携带有维修设备就可以对缆索900进行维修；当检测本体200朝着攀爬前体方向攀爬到缆索900的预设位置之后，牵引机构250锁定对牵引绳251的收卷，即牵引电机2523保持不转，检测本体200的本体抱紧单元230启动对缆索900进行抱紧，检测本体200实现在缆索900的自主固定，此时牵引机构250放开对牵引绳251的控制，即本体控制模块240不控制牵引电机2523，使牵引电机2523可以空转，利于攀爬前体100带着被收卷在收卷轮2521中的牵引绳251释放。攀爬前体100可以再次启动涵道推进器120，然后攀爬前体100松开前体抱紧单元130，攀爬前体100在涵道推进器120的推力作用实现再次沿着缆索900的攀爬，攀爬前体100到达预定地点悬停，攀爬前体100再次启动前体抱紧单元130在缆索900固定攀爬前体100；然后检测本体200再次收卷牵引绳251拉近与攀爬前体100的距离，然后对缆索900进行检测维修，到达预定地点再使用本体抱紧单元230对缆索的固定，如此循环，进而实现缆索攀爬机器人在缆索上的逐步攀爬、检测以及维修。
本申请中的缆索攀爬机器人需要从缆索落下回收过程的一个实施例为：攀爬前体通过前体抱紧单元固定在缆索，检测本体松开本体抱紧单元对缆索的抱紧固定，检测本体驱动牵引电机反转释放收纳在收卷轮中的牵引绳，缓慢地将检测本体释放到预定位置，即当牵引电机释放牵绳时，检测本体会在自身重力作用下沿着缆索慢慢下降直到预定位置后启动本体抱紧单元将自身固定在缆索的特定位置，然后攀爬前体启动涵道推进器，再松开前体抱紧单元，降低涵道推进器的推力，使得推力小于攀爬前体的重力，实现攀爬前体的缓慢沿着缆索下降，在攀爬前体下降过程中，驱动检测本体的牵引电机对牵引绳进行同步收卷，当攀爬前体下降到达预设位置之后悬停，启动前体抱紧单元在缆索上固定，关闭涵道推进器，然后检测本体松开本体抱紧单元对缆索的抱紧固定，再次按照上述方式进行对检测本体的下降，然后再到攀爬前体的下降，循环多次，该缆索攀爬机器人就实现从缆索高处下降到预设地点，实现对缆索攀爬机器人的回收。
以上内容时结合具体实施例方式对本申请做出的说明，不能认定为本申请的具体实施仅限于这些实施例。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干的变换与替换，此时都应视为属于本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种缆索攀爬机器人，其特征在于，包括：攀爬前体(100)、检测本体(200)；
其中，所述攀爬前体(100)包括：前体机架(110)、涵道推进器(120)、前体抱紧单元(130)以及前体控制模块(140)；
所述涵道推进器(120)围绕所述前体机架(110)安装于所述前体机架(110)的外侧；
所述前体抱紧单元(130)，包括前体抱紧电机(131)、前体抱紧传动部件(132)以及前体抱紧件(133)，所述前体抱紧电机(131)固定安装在所述前体机架(110)，所述前体抱紧电机(131)通过所述前体抱紧传动部件(132)驱动所述前体抱紧件(133)，以使得所述前体抱紧件(133)抱紧缆索(900)；
所述前体控制模块(140)安装在所述前体机架(110)，所述前体控制模块(140)分别与所述涵道推进器(120)及所述抱紧电机(131)电连接，用于控制所述涵道推进器(120)及所述前体抱紧电机(131)的工作；
其中，所述检测本体(200)包括本体框架(210)、本体导向轮(220)、本体抱紧单元(230)、本体控制模块(240)以及牵引机构(250)；
所述本体导向轮(220)可转动地安装在所述本体框架(210)，且可滚动地与所述缆索(900)表面接触，用于引导所述本体框架(210)沿着所述缆索(900)进行攀爬；
所述本体抱紧单元(230)，包括本体抱紧电机、本体抱紧传动部件以及本体抱紧件，所述本体抱紧电机固定安装在所述本体框架(210)，所述本体抱紧电机通过所述本体抱紧传动部件驱动所述本体抱紧件，以使得所述本体抱紧件抱紧缆索(900)；
所述牵引机构(250)包括牵引绳(251)和收卷驱动机构(252)，所述牵引绳(251)的一端固定连接所述前体机架(110)，所述牵引绳(251)的另一端固定连接所述收卷驱动机构(252)，所述收卷驱动机构(252)固定安装在所述本体框架(251)，用于对所述牵引绳(251)的收卷或释放，以使得所述本体框架(210)在所述缆索(900)上与前体机架(110)的距离拉近或远离；
所述本体控制模块(240)安装在所述本体框架(210)，所述本体控制模块(240)分别与所述本体抱紧电机(231)与收卷驱动机构(252)电连接，用于控制所述本体抱紧电机(231)与所述收卷驱动机构(252)的工作。
2.根据权利要求1所述的缆索攀爬机器人，其特征在于，还包括舵机(121)；
所述涵道推进器(120)的外壳固定安装在所述舵机(121)的输出轴，所述舵机(121)固定安装在所述前体机架(110)的外侧，；
所述前体控制模块(140)，与所述舵机(121)电连接，用于控制所述舵机(121)输出轴的转动，以调节所述涵道推进器(120)相对于所述前体机架(110)的倾斜角度。
3.根据权利要求2所述的缆索攀爬机器人，其特征在于，所述涵道推进器(120)为偶数个，且均匀地分布在所述前体机架(110)周围，且偶数个所述涵道推进器(120)分布在所述前体机架(120)的同一横切面。
4.根据权利要求1所述的缆索攀爬机器人，其特征在于，所述前体抱紧传动部件(132)包括：传动轴(1321)和两个传动臂(1322)；
所述传动轴(1321)可转动地安装在所述前体机架(110)，所述传动轴(1321)与所述前体抱紧电机(131)的输出轴驱动连接，两个所述传动臂(1322)可转动地安装在所述前体支架(110)且两个所述传动臂(1322)的一端分别与所述传动轴(1321)的两端驱动连接，每个所述传动臂(1322)的另一端均可转动地连接有所述抱紧件(133)。
5.根据权利要求4所述的缆索攀爬机器人，其特征在于，所述传动轴(1321)的两端设有传动螺纹(1323)，两个所述传动臂(1322)上固定连接有与所述传动螺纹(1323)配合的传动涡轮(1324)。
6.根据所述权利要求5所述的缆索攀爬机器人，其特征在于，所述前体抱紧单元(130)与所述本体抱紧单元(230)各有两个，两个所述前体抱紧单元(130)分别位于所述前体机架(110)的最上方与最下方，且以所述主体机架(100)的中心对称布置；两个所述本体抱紧单元(230)分别位于所述本体框架(210)的最上方与最下方，且以所述本体框架(210)的中心对称布置。
7.根据权利要求1所述的缆索攀爬机器人，其特征在于，所述攀爬前体(100)还包括前体导向轮(150)以及前体导向轮支架(151)；
所述前体导向轮(150)通过所述前体导向轮支架(151)安装在前体机架(110)且安装在所述缆索攀爬机器人的攀爬方向上；所述前体导向轮(150)可滚动地与所述缆索(900)表面接触，用于引导所述缆索攀爬机器人沿着所述缆索(900)进行攀爬。
8.根据权利要求7所述的缆索攀爬机器人，其特征在于，所述前体导向支架(151)可转动地安装在所述前体支架(110)，且在所述前体导向支架(151)与所述前体支架(110)的可转动方向之间安装有缓冲结构(152)，所述缓冲结构(152)的一端固定安装在所述前体导向轮支架(151)，所述缓冲结构(152)的另一端固定安装在所述前体支架(110)。
9.根据权利要求1所述的缆索攀爬机器人，其特征在于，还包括辅助轮(160)以及辅助轮支架(161)；
所述辅助轮(160)通过辅助轮支架(161)安装在所述主体机架(110)的内侧，且在所述缆索攀爬机器人沿着所述缆索(900)攀爬过程中，所述辅助轮(160)可与所述缆索(900)滚动接触；
所述辅助轮(160)通过辅助轮支架(161)还安装在所述本体框架(210)的内侧，且在所述缆索攀爬机器人沿着所述缆索(900)攀爬过程中，所述辅助轮(160)可与所述缆索(900)滚动接触。
10.据权利要求1所述的缆索攀爬机器人，其特征在于，所述前体机架(110)包括前体左机架(111)和前体右机架(112)，所述前体左机架(111)和所述前体右机架(112)结构相同；所述本体框架(210)包括本体左框架(211)和本体右框架(212)，所述本体左框架(211)与所述本体右框架(212)结构相同。
11.根据权利要求10所述的缆索攀爬机器人，其特征在于，所述前体左机架(111)和/或所述前体右机架(112)还包括前体提手(113)；所述本体左框架(211)和/或所述本体右框架(212)还包括本体提手(213)。
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