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鋼絲繩自動攀爬機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析
發(fā)布時間:2022-02-11 16:28 文章來源:未知 文章作者:admin 點擊數(shù):
0引言 在我國礦山工程行業(yè)中,工程人員經(jīng)常會把提升鋼絲繩看作是一種低值易耗品,對鋼絲繩的管理和養(yǎng)護不是很重視。然而鋼絲繩會涉及到工程和人身的安全,其管理和養(yǎng)護也是煤
0引言
在我國礦山工程行業(yè)中,工程人員經(jīng)常會把提升鋼絲繩看作是一種低值易耗品,對鋼絲繩的管理和養(yǎng)護不是很重視。然而鋼絲繩會涉及到工程和人身的安全,其管理和養(yǎng)護也是煤礦工程安全的重要問題之一。目前鋼絲繩的養(yǎng)護還是靠人工來完成,存在效率低、勞動強度大等問題,因此設(shè)計一種能夠攜帶清洗養(yǎng)護裝置的鋼絲繩攀爬機器人代替人工養(yǎng)護是本領(lǐng)域急需解決的問題。對于攀爬鋼絲繩這種細長結(jié)構(gòu)的機器人國內(nèi)外有一定的研究。如Ali Baghani等人?設(shè)計了一種滾輪式爬桿機器人。該機器人通過彈簧預(yù)緊力使得機器人牢牢抓住桿件,通過電機驅(qū)動滾輪實現(xiàn)機器人的上下攀爬動作。Ho Moon Kiml設(shè)計了一種適用于懸索橋鋼纜檢測的攀爬機器人。該機器人借助電機推動上下兩根傳動桿反向運動,使得滾輪夾緊桿件,再通過滾輪實現(xiàn)機器人的攀爬動作。由于輪子存在打滑問題,上述結(jié)構(gòu)均不適合在涂有潤滑油的鋼絲繩上使用,因此需要設(shè)計一種能在涂油的鋼絲繩表面進行運動的機構(gòu),且要求運動效率高、攀爬穩(wěn)定。
1鋼絲繩攀爬機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計為了保證機器人能在豎直鋼絲繩表面上上下攀爬,通過對比分析各種鋼絲繩攀爬方法的優(yōu)缺點,最終選擇采用仿尺蟆的攀爬原理進行鋼絲繩自動攀爬機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計。整個結(jié)構(gòu)分為內(nèi)部攀爬裝置和外部攀爬裝置兩個部分。兩個部分通過齒輪齒條進行傳動,并通過電磁鐵進行交替夾緊與放松。當(dāng)一部分結(jié)構(gòu)夾緊時,另一部分結(jié)構(gòu)放松,可實現(xiàn)上下移動,其結(jié)構(gòu)設(shè)計模型如圖1(a)所示,圖1(b)為實物模型圖。
1鋼絲繩攀爬機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計為了保證機器人能在豎直鋼絲繩表面上上下攀爬,通過對比分析各種鋼絲繩攀爬方法的優(yōu)缺點,最終選擇采用仿尺蟆的攀爬原理進行鋼絲繩自動攀爬機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計。整個結(jié)構(gòu)分為內(nèi)部攀爬裝置和外部攀爬裝置兩個部分。兩個部分通過齒輪齒條進行傳動,并通過電磁鐵進行交替夾緊與放松。當(dāng)一部分結(jié)構(gòu)夾緊時,另一部分結(jié)構(gòu)放松,可實現(xiàn)上下移動,其結(jié)構(gòu)設(shè)計模型如圖1(a)所示,圖1(b)為實物模型圖。
1.1內(nèi)部攀爬裝置設(shè)計
內(nèi)部攀爬裝置包括內(nèi)部框架、驅(qū)動和夾緊三個模塊,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)動模塊。夾緊模塊由兩個推拉式電磁鐵組成。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)動模塊由電機、錐齒輪、直齒輪等組成。電機帶動錐齒輪轉(zhuǎn)動,進而帶動齒輪副轉(zhuǎn)動,最后把運動傳到外部裝置的齒條上,實現(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
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行動作。在外部框架的上下兩端各布置一個導(dǎo)向模塊,保證裝置在攀爬鋼絲繩時不出現(xiàn)左右偏心的現(xiàn)象。導(dǎo)向模塊由三個相隔120°的滾動輪裝置組成。滾動輪裝置可以根據(jù)鋼絲繩直徑的不同進行自適應(yīng)貼合。夾緊模塊是由兩個推拉式電磁鐵組成。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現(xiàn)機器人攀爬動作。