斜拉桥缆索检测机器人爬行机构中拉簧的设计.pdf

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1、机器人现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2013年第1期斜拉桥缆索检测机器人爬行机构中拉簧的设计+赵淑娟1，周忆2，王亚斌2(1重庆工业职业技术学院，重庆401120；2重庆大学机械学院，重庆400030)摘要：提高斜拉桥缆索检测机器人对缆索表面的夹持能力是改善机器人工作可靠性研究中的一个非常重要的内容。根据这一需求，介绍了缆索检测机器人的爬行机构，重点对爬行机构中上、下推杆的拉簧进行了设计和验证，并通过样机试验，证明了上、下推杆拉簧工作的可靠性，为提高缆索检测

2、机器人的夹持能力，以及改进机器人总体性能提供了一定的参考依据。关键词：缆索检测机器人；夹持力；推杆拉簧；设计和验算中图分类号：TH242文献标志码：A文章编号：1671_3133(2013)0l—0038—04ThedesignaboutthespringoftheclimbingstructureusedonthecablerobotZhaoShujuanl，ZhouYi2．WangYabin2(1DepartmentofAutomation，ChongqingIndustry．Polytechni

3、cCollege，Chongqing40120，China；2CollegeofMechanicalEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400030，China)Abstract：Theclampingcapabilityonthesuffaeeofthecablerobotistheimportantcontenttoimprovetheunfailingperformance．Accordingtothis，theclimbingstructureis

4、introduced．Designingandcheckingaboutthespringoftheclimbingstructureisdone．Theresultsofthetestshowthatthespringisveryreliable．Theworkdoneishelpfulforimprovingtheclampingcapabilityandop-timizeoftherobot．Keywords：cablerobot；clampingcapability；pusherspring；

5、designingandchecking0引言斜拉桥缆索检测机器人的检测对象是标高高、斜度大、有一定的挠度且爬行距离长的斜拉桥缆索。检测机器人不仅要在缆索表面上下爬行，有时也需要在缆索表面安全停留，因此强大的夹持能力是机器人可靠工作的重要保障。斜拉桥缆索检测机器人的本体结构采用类似等边三角形结构，在三角形的边上对称设置了三个轮式爬行机构。每个爬行机构主要由上推杆、下推杆、上推杆拉簧、下推杆拉簧、主动轮、从动轮和连接支架等组成。斜拉桥缆索检测机器人三维实体模型如图1所示，机器人爬行机构简图如图2所示。上

6、、下推杆拉簧提供强大的拉力，使缆索检测机器人的轮子紧紧依附于缆索表面而产生强大的夹持能力，在驱动系统的推力作用下实现机器人的上下爬行运动，在制动弹簧的配合下实现机器人可靠地停留+重庆市科技攻关项目(CSTC，2008AC6083)38图1斜拉桥缆索检测机器人三维实体模型在缆索的某一位置。由此可见，上、下推杆拉簧成为了机器人完成检测任务的关键部件，对上、下推杆拉簧进行计算并验证其合理性就变得非常重要。赵淑娟，等：斜拉桥缆索检测机器人爬行机构中拉簧的设计2013年第1期动系统推杆推杆拉簧甏．。≥荔。了君’

7、．：王≥兰’1。罐每系统1推杆拉簧的计算与验证根据设计要求，检测机器人在直径为qbl00～th200mm的斜拉桥缆索上做上下爬行。拉簧在实际工作过程中，载荷作用次数N<103次，所以推杆拉簧是Ⅲ类负载。根据拉簧的实际工作环境，拉簧端部结构为半圆环钩，拉簧材料选用碳素弹簧钢丝C级。根据机器人的整体尺寸设计和拉簧的使用情况，拉簧的外径_D≤．qb35mm。分析时，各参数下标的第一位数字“1”代表下推杆，“2”代表上推杆。根据推杆及拉簧的工作特点，设缆索直径为qbl00mm时的工作状态为状态l，此时下推杆拉

8、簧的工作载荷为最小工作载荷P¨；设定缆索直径为qb200mm时的工作状态为状态2，此时下推杆拉簧的工作载荷为最大工作载荷P肿1．1下推杆拉簧的设计在最小工作载荷P。。时下推杆及其拉簧简图如图3所示，在最大工作载荷P，：时下推杆及其拉簧简图如图4所示。结合图l和图2所示可知一。。为下推杆的长度，Lso为下推杆拉簧的长度，￡∞为上、下推杆底部与拉簧之间连接支架的长度。a。为工作状态i时缆索对主动轮的法向与下推杆之间的夹角，JB“为工作状态i时下推杆与拉簧之间