杭州湾跨海大桥斜拉索检测机器人主体设计体系

斜拉索桥作为特大型桥梁已经得到广泛的应用. 斜拉索桥是其主要受力构件。大桥养护单位必须清楚在实际工作环境下的拉索工作状况。为确保大桥的安全，必须及时更换存在安全隐患的拉索，同时也应该避免过早的更换拉索，造成人力、物力、财力上的大量浪费。 开发携带缆索检测设备的特种机器人，进行缆索在役检测.代替人完成危险的高空检测工作十分必要。目前国内外类似机器人的研究主要集中在抽油(气)管、路灯杆、架空高压线路检洲维护等方面、对专用于斜斜拉索桥拉索位测的特种机器人研究还比较少。主要有上海交通大学研制的拖缆单电机驱动滚轮式和气动伸缩式缆索喷涂维护的机器人、.华南理工大学开发的拖缆单电机驱动齿轮传动滚轮式斜拉索桥梁检测机器人、东南大学开发的单电机驱动锥齿轮加链传动弧形滚轮式斜拉索桥检测机器人、另外还有重庆大学提出了两款爬缆机器人原型、采用了多电机驱动的方案。这些方案的主要差异集中在桥梁拉索检测机器人主体机构的重要差异、驱动电机个数、传动形式、爬缆方式以及抱缆形式上，如何对抱缆力进行调节尚没有深入研究。综合这些方案的优缺点、并针对杭州湾跨海大桥的应用需要.提出一种便于现场安装的带抱缆力调节能力的斜拉索桥检测机器人结构方案。

1、斜拉索桥检测机器人设计思想

对缆索的检测主耍分为两个层次的检测，一个是通过视频系统检测缆索表面的PE保护层是否有老化鼓包、破裂等现象;另一个是通过特殊检测方法检测绳索内部钢丝是否存在断丝情况。不论何种层次的检测，都需要依附在一个能可靠实现高空爬缆的机器人主体机构上进行。因此机器人主体系统是从重要的设计核心。经过深入的调研.得到了以下机器人主体系统主要的开发http://www.xlsjqr.com/

设计思想。主体系统要进行爬缆运动.必须要抱挂在缆索上、机器人自身过重会导致机器人驱动电机的功率很大.使用一般的高能电池作为机器人电源不太可行.势必需要拖缆，而拖缆对于高空检测存在诸多安全和技术问题。因此桥梁拉索检测机器人的首要设计要求是小型化、轻量化。设计目标控制整机重量在15kg以下。利用滚轮抱紧缆索，依靠摩攘力滚动爬缆是目前大多数研究者的爬缆运动方案选择。但是抱缆力过大.在检测的过程中会造成PE护套的检测伤害.抱组力过小，又会导致机器人打滑甚至下坠。另外还考虑到杭州湾大桥缆索上面缠绕的减震丝和PE护套可能存在的鼓包等障碍.有可能会导致机器人的抱组力突然过大而产生抱缆卡死现象，该机器人的第二个设计目标是既要能实现可靠抱缆爬升不能打滑，又要能调节抱缆力，防止抱组卡死。

杭州清海城所处的环境风力常年有6级左右，约10.8 m/。的风速一定会对桥梁检测机器人选成很大的影晌.使其爬缆运动呈现摆动式爬升状态。如何减小风力对桥梁拉索检测机器人的摆动影响.获得比较好的爬缆位里状态，也是缆索桥梁拉索检测机器人的重要设计内容。杭州湾跨海大桥主桥上面共有192根直径在100 mm-140的斜拉索.为有效抑制风、雨激振效应.拉索表面采用凹坑或螺旋缠绕钢丝处理，因此斜拉索桥机器人必须具有一定的越障能力和适应一定范围缆索直径变化的能力。

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