本发明专利技术公开了一种钩爪抓取式爬壁机器人，包括机器人本体结构，设置在机器人本体结构上的至少两个抓取钩爪模块以及与所述至少两个抓取钩爪模块连接用于驱动至少两个抓取钩爪模块的第一驱动装置，其特征在于：所述的抓取钩爪模块包括支架、第二驱动装置以及设置在支架上的至少一组钩爪对，该钩爪对包括至少两个成对的微型尖钩，该成对的两个微型尖钩的尖钩弯曲方向相对，所述的钩爪对在所述的第二驱动装置的作用下打开或抓取本发明专利技术结构简单合理，维修方便，可有较高的爬升速度，可应用于大型斜拉桥索塔的检测工作，也可用于偏远山区危险环境下高架桥墩的壁面检测工作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利涉及一种斜拉桥索塔检测机器人，具体的说，是涉及一种用于斜拉桥 索塔、高架桥桥墩等粗糙墙面故障检测的机器人，属于机器人
技术介绍
随着我国交通事业的迅速发展，斜拉桥和偏远山区高架桥在我国已经得到了广泛 的应用。在组成斜拉桥的三部分(索塔、拉索和主梁)中，除主梁可应用养护工程车检测外， 高达几百米的索塔和斜拉索都存在一个难以检查的现实，桥梁养护工程师很难近距离观察 他们的每一处，甚至无法接近需检查的部位，这种现状已经持续多年，仍未改变。随着更大 跨度桥梁的不断出现，人工检测的周期将更长、危险性更高、难度更大，开发用于桥梁索塔 安全检测的自动化装置，成为必然要求。在实际应用中，爬壁机器人应具有吸附和移动两大基本功能，目前的吸附方式主 要有磁吸附、真空吸附、负压吸附和仿生粘性吸附等方式。磁吸附方式吸力较大，噪音小，控 制也比较方便，但要求壁面为导磁材料；真空和负压吸附方式不受壁面材料限制，但当壁面 存在较大裂缝、凹凸不平时，吸盘容易发生气体泄漏现象，导致吸附力不足。近年来，通过研 究壁虎等爬行动物脚掌的吸附机理，国内外学者研制出高分子合成的粘性吸附材料，这些 材料利用分子之间的范德华力，在很小的接触面积上就可获得较大的吸附力，具有吸附力 与表面材料特性无关的优点，但目前这些材料存在受壁面灰尘影响较大，加工较困难，使用 寿命较短，使用一定次数之后就失去粘性等缺点，仍需要进一步研究。由于混凝土墙壁的裂缝容易导致吸盘漏气现象，表面不确定的灰尘对仿生粘结剂 吸附有较大影响，传统的吸附方式难以满足在带有裂缝的混凝土、水刷石、砖块和岩石等多 孔或粗糙的表面上爬升的要求。特别是斜拉桥索塔和偏远山区的高架桥桥墩，表面积灰严 重，受高空风载影响较大，过往车辆引起索塔的随机振动，导致机器人爬升时随索塔一起振 动，这对机器人的吸附装置提出了更高的要求。针对此类壁面的特殊性，哈尔滨工程大学所提出的钩爪式爬壁机器人，利 用钩刺挂附于粗糙墙壁表面通过对手臂伸缩实现爬行，其技术方案公布在专利号为 200710072237. 0的专利文件中。南京航空航天大学的仿生结构与材料防护研究所，还对大黄蜂、甲虫等昆虫脚爪 的微结构与其生存环境表面形貌进行了研究，设计了仿生脚掌，其脚爪前端的尖爪能钩到 粗糙壁面上的凹凸点，将机器人挂在墙壁上，实现爬升动作。另外，国外也有一些关于钩爪式爬壁机器人的报道，如1. Asbeck A T,Kim S, Cutkosky M R,Provancher W R,M. Lanzetta. Scaling hard vertical surfaces with compliant microspine array[J]. International Journal of Robotics Research,2006,25(12) :1165_11792. M. J. Spenko, G. C. Haynes, J. A. Saunders. Biologically Inspired Climbing with a Hexapedal Robot [J]. Journal of Field Robotics, 2008, 25 (4-5) -.223-242在以上所述的机器人可应用于一般的墙壁表面，但所应用的细小钢钩不能提供指 向壁面的“吸附”力，墙壁对机器人钩爪的约束较小，在300米高空的斜拉桥索塔表面爬升 过程中，机器人易受高空风载、索塔振动等影响，产生不稳定现象，不适用于斜拉桥索塔和 室内顶篷的检测工作。随着斜拉桥的跨度越来越大，索塔高度不断增大，受风振的影也响越来越大，以苏 通大桥为例，其索塔高达300m，如仍然使用卷扬机拖动吊篮小车以人工的方式搭载检测传 感器对其进行检测，存在费用较高、工作环境恶劣、工作效率低等严重问题；另外，吊篮小 车很难对索塔进行全方位检测，只能利用斜拉索检查容易到达的索塔正面部分，很难达到 没有拉索的侧面部分。针对斜拉桥拉索的检测工作，本课题组已经申请过多种检测机器人 (申请号为 200810019166. 2，200810142308. 4，2006101576019. 9，200620016413. X)。此专 利主要针对索塔设计了检测机构，机构同样实用于高架桥桥墩，普通建筑的混凝土壁面的 检测工作。综上所述，针对斜拉桥索塔、偏远山区的高架桥桥墩等高空建筑，目前存在的爬壁 机器人的各种吸附方式都有其局限性针对斜拉桥索塔、偏远山区的高架桥桥墩等高空建 筑，采用微小尖钩的“挂取方式”较为有效，容易克服壁面灰尘、裂缝和凹坑的情况，但受高 空风载和壁面振动的影响较大，容易产生不稳定现象，使其工作环境受到很大限制。本专利技术 主要设计一种基于抓取钩爪的爬壁机器人，使钩爪在抓取墙壁的同时，壁面的粗糙突起提 供给机器人一个指向壁面的“吸力”，增加了壁面对机器人的约束，有效地克服了高空风载， 壁面振动对机器人爬升性能的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，应用微小钩爪抓取墙壁 粗糙物的吸附方案，提出一种结构简单，适合于斜拉桥索塔和高架桥桥墩的高空作业壁面 检测机器人。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种钩爪抓取式爬壁机器人，包 括机器人本体结构，设置在机器人本体结构上的至少两个抓取钩爪模块以及与所述至少两 个抓取钩爪模块连接用于驱动至少两个抓取钩爪模块的第一驱动装置，其特征在于所述 的抓取钩爪模块包括支架、第二驱动装置以及设置在支架上的至少一组钩爪对，该钩爪对 包括至少两个成对的微型尖钩，该成对的两个微型尖钩的尖钩弯曲方向相对，所述的钩爪 对在所述的第二驱动装置的作用下打开或抓取。所述的第二驱动装置包括与所述的微型尖钩连接的扭簧以及套索传动装置。所述的一组钩爪对包括六个微型尖钩和四个扭簧，分别为第一微型尖钩、第二微 型尖钩、第三微型尖钩、第四微型尖钩、第五微型尖钩、第六微型尖钩、第一扭簧、第二扭簧、 第三扭簧、第四扭簧；所述的扭簧和尖钩铰接在刚性支架的第一支杆和第四支杆上；所述 的抓取钩爪模块至少包括一组钩爪对，均勻圆周布于内圈支架圆上，类似于一个辅条向外 伸展的车轮。所述的微型尖钩加工成头部较尖的“2”字形状，钢钩基体尾部设有铰接孔，顶部设 有套索可穿过的微型小孔。所述的套索传动装置包括第一套索、第二套索、第三套索、第四套索，第一套索和5第二套索作为微型尖钩驱动力的传输方式，其上设置有第一套索牵引件，第二套索牵引件， 第三套索牵引件，第一套索固定件，第四套索牵引件，第五套索牵引件，第六套索牵引件和 第二套索固定件；第三套索和第四套索通过第三套索固定件和第四套索固定件设置在内圈 支架上；所述的四根套索外部均设有索套，套索的另一端均与驱动电机相连。所述的刚性支架是一个多杆机构焊接而成，包括第一支杆、第二支杆、第三支杆、 第四支杆、第五支杆和关节内置扭簧。所述的机器人驱动装置包括连接架和机器人本体连接架，所述的连接架与内圈 支架连接，所述的机器人本体连接架上设置有第一驱动电机和第二驱动电机，所述的第一 驱动电机的驱动轴通过第一联轴器与第一主动轴相接，在该主动轴上还设有第一单向离合 器、第二单向离合器、第一带轮和第一套索驱动件；所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
一种钩爪抓取式爬壁机器人，包括机器人本体结构(3)，设置在机器人本体结构(3)上的至少两个抓取钩爪模块(1、2)以及与所述至少两个抓取钩爪模块(1、2)连接用于驱动至少两个抓取钩爪模块(1、2)的第一驱动装置，其特征在于所述的抓取钩爪模块(1、2)包括支架、第二驱动装置以及设置在支架上的至少一组钩爪对(11)，该钩爪对(11)包括至少两个成对的微型尖钩，该成对的两个微型尖钩的尖钩弯曲方向相对，所述的钩爪对(11)在所述的第二驱动装置的作用下打开或抓取。2.根据权利要求1所述的抓取钩爪式爬壁机器人，其特征在于所述的第二驱动装置 包括与所述的微型尖钩连接的扭簧以及套索传动装置(12)。3.根据权利要求2所述的抓取钩爪式爬壁机器人，其特征在于所述的钩爪对(11) 包括六个微型尖钩，分别为第一微型尖钩(1101)、第二微型尖钩(1102)、第三微型尖钩(1103)、第四微型尖钩(1104)、第五微型尖钩(1105)、第六微型尖钩(1106)以及连接各尖 钩的第一扭簧(1107)、第二扭簧(1108)、第三扭簧(1109)、第四扭簧(1110)组成；4.根据权利要求3所述的抓取钩爪式爬壁机器人，其特征在于所述的六个微型尖钩 尾部设有铰接孔(1112)，顶部设套索可穿过的微型小孔(1111)。5.根据权利要求2所述的抓取钩爪式爬壁机器人，其特征在于所述的套索传动装置 (12)，包括四根套索，分别为第一套索(121)、第二套索(122)、第三套索(123)和第四套索 (124)；第一套索(121)作为尖钩驱动力的传输装置，包括第一索绳(1216)，其上设置有第 一套索牵引件(1211)，第二套索牵引件(1212)，第三套索牵引件(1213)，第一套索固定件 (1214)，其外设置有第一索套(1215)；第二套索(122)作为尖钩驱动力的传输装置，包括第 二索绳(1226)，其上设置有第四套索牵引件(1221)，第五套索牵引件(1222)，第六套索牵 引件(1223)，第二套索固定件(1224)，其外设置有第二索套(1225)，所述的第一套索固...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐丰羽，王兴松，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84
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