四驅式爬纜機器人的結構設計與分析.pdf

1、隨著我國橋梁技術的高速發(fā)展，斜拉橋的建造數目和規(guī)模也出現了很大的增長。纜索是斜拉橋上的主要承重構件，它的可靠性直接影響了橋梁的安全性。為了確保纜索的安全使用，需要定時對纜索的安全性能進行檢測。人工檢測不僅效率低下，而且難以保障人員安全。人工檢測已不再實用，使用工業(yè)機器人代替人工檢測纜索成為必然趨勢。針對現有爬纜機器人存在的抱纜力抱纜直徑不可調和越障能力差等問題，設計開發(fā)出一種新型的電驅動式爬纜機器人。該機器人在爬纜過程中能夠接受地面指令

2、調節(jié)抱纜直徑和壓力，有很好的越障能力，能夠解決卡死問題。
　　本文對新型爬纜機器人的結構設計以及分析做了詳細的介紹。爬纜機器人的結構分為外部框架和內部抱纜爬行機構，外部框架為立方體結構，四個側面搭載控制抱纜機構運動的傳動零件。內部抱纜爬行機構由四邊滑架及小車組成，機器人大部分機構使用鋁型材及其配件連接組成，有利于機器人的快速制造。對新型爬纜機器人的動力學分析，得出了機器人的驅動力和夾緊力條件。根據設計目標及動力學分析，計算并選型出

3、了機器人中的重要零件，包括電機、絲杠和壓緊彈簧。分析了機器人的越障條件，得到了影響越障的主要因素，據此優(yōu)化了壓緊彈簧的參數，并提出了用氮氣彈簧代替鋼絲彈簧來增加爬纜機器人的越障性能，通過對比證明了使用氮氣彈簧后機器人的越障性能得到了改善。
　　使用有限元分析軟件ANSYS Workbench對爬纜機器人結構進行了靜態(tài)和動態(tài)分析。主要對機器人心軸與框架部分做了結構靜力學分析，證明零件強度符合要求;對機器人裝配體進行了模態(tài)分析得到了機