一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置的制作方法

1.本发明涉及斜拉桥缆索防火与消防技术领域，更具体的说是涉及一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置。


背景技术：

2.由于悬索桥结构的整体刚度小、柔性大，其主要承力结构为吊索和主缆，行车稳定性较差，一旦发生火灾事故，在主缆或者吊索受到高温破坏时，整个桥梁就会处于瘫痪的状态下，会严重影响交通运行，且悬索桥的修复的难度也比较大，修复时间也相对来说比较长，火灾后的损失将不可估量。悬索桥主缆和吊索钢丝力学性能受火影响极大。火灾高温温度场会使双层悬索桥支撑杆、上层底板等结构快速发生应力破坏，对超大跨径双层悬索桥破坏巨大。
3.对于悬索桥的施工来说，无论是对于防护层的构建施工，还是后期的维修、检修施工，均涉及到高空作业，这对于施工人员安全性的保障要求较高。为了克服这一问题，自动爬行机器人的使用成为了一种必然。但是，现有的问题在于：在拉索上的防火层施工涉及到玄武岩纤维布层的缠绕和涂胶等问题，这些需要人工进行高空操作，而现有的钢索爬行装置普遍只是能够实现自动化爬行，更多的是基于对现有的钢索进行检测的机器，其只要能够实现直线爬行即可，能够实现传感器的负载，并不需要实现其他的功能。
4.而本发明需要特殊针对的是能够在拉索上实现稳定爬行、且具有旋转功能的装置。另外，对于已经成型的拉索结构是无法从两端套入的，所以要实现便捷的拆装。
5.因此，如何提供一种兼具稳定爬行和旋转功能，且连接方便的钢索自动爬行装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置，旨在解决上述技术问题。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置，包括：
9.爬行部；所述爬行部为筒状结构，且套设在所述拉索外侧，能够实现沿所述拉索的蠕动爬行；
10.旋转部；所述旋转部为筒状结构，且套设在所述拉索外侧，并位于所述爬行部的下方；所述旋转部的顶部和所述爬行部的底部转动连接；
11.驱动部；所述驱动部安装在所述爬行部的外侧，且用于实现对所述爬行部的蠕动驱动和所述旋转部的旋转驱动。
12.通过上述技术方案，本发明采用爬行部和旋转部配合的结构形式，以爬行部进行蠕动驱动，保证沿钢索爬行的稳定性，以旋转部提供旋转功能，同时起到导向作用，进一步提高运行稳定效果；以驱动部进行整体的爬行和旋转驱动，结构简单可靠，驱动方便稳定。
13.优选的，在上述一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置中，所述爬行部包括第一蠕动段、第二蠕动段和波纹膨胀段；所述第一蠕动段包括套设在所述拉索外侧的第一筒体，和固定在所述第一筒体内壁上的第一气动膨胀层；所述第一气动膨胀层连接有第一充气管和第一排气管；所述第二蠕动段包括套设在所述拉索外侧的第二筒体，和固定在所述第二筒体内壁上的第二气动膨胀层；所述第二筒体位于所述第一筒体下方，所述第二筒体远离所述第一筒体的一端与所述旋转部的顶部转动连接；所述第二气动膨胀层连接有第二充气管和第二排气管；所述波纹膨胀段为筒状结构，且位于所述第一筒体和所述第二筒体之间，所述波纹膨胀段的两端分别与所述第一筒体和所述第二筒体的边沿固定连接；所述波纹膨胀段连接有第三充气管和第三排气管。本发明提供的爬行部采用气动蠕动方式，易于控制，以波纹膨胀段为伸缩动力，以第一筒体和第二筒体内部的气动膨胀层为夹持动力，通过交替运行实现蠕动驱动。
14.优选的，在上述一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置中，所述第一筒体、所述波纹膨胀段和所述第二筒体为一体的筒状结构，且沿轴向方向分割为一侧铰接，另一侧通过锁扣连接的两个半筒体；所述第一气动膨胀层的数量为两个，且分别固定在所述第一筒体的两个分体上，且通过第一中间管连接；所述第二气动膨胀层的数量为两个，且分别固定在所述第二筒体的两个分体上，且通过第二中间管连接；所述波纹膨胀段包括两个一侧边铰接的波纹半圆柱管；所述波纹半圆柱管由外侧的波纹管和内侧的柔性弹性层组成膨胀空腔，两个所述波纹半圆柱管的所述膨胀空腔通过第三中间管连通。爬行部易于制作成型，且整体性强，便于安装。
15.优选的，在上述一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置中，所述驱动部包括固定在所述第二筒体外侧壁的充气泵和抽气泵；所述充气泵的充气口分别与所述第一充气管、所述第二充气管和所述第三充气管连接；所述第一充气管上安装有第一电磁阀，所述第二充气管上安装有第二电磁阀，所述第三充气管上安装有第三电磁阀；所述抽气泵的抽气口分别与所述第一排气管、所述第二排气管和所述第三排气管连接；所述第一排气管上安装有第四电磁阀，所述第二排气管上安装有第五电磁阀，所述第三排气管上安装有第六电磁阀。通过对电磁阀、充气泵和抽气泵的控制，即可实现对第一气动膨胀层、第二气动膨胀层和波纹膨胀段进行控制。
16.优选的，在上述一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置中，所述驱动部的蠕动控制方法为：
17.s1、初始状态：所述第一气动膨胀层处于膨胀状态，所述第二气动膨胀层和所述波纹膨胀段均处于收缩状态，所述充气泵、所述抽气泵和所有电磁阀均关闭；
18.s2、蓄能状态：所述充气泵启动，所述第二电磁阀打开，所述第二气动膨胀层膨胀抱紧所述拉索；所述抽气泵启动，所述第四电磁阀打开，所述第一气动膨胀层收缩释放所述拉索后关闭所述第四电磁阀和所述抽气泵；所述第二电磁阀关闭，所述第三电磁阀打开，所述波纹膨胀段膨胀伸长；所述第三电磁阀关闭，所述第一电磁阀打开，所述第一气动膨胀层膨胀抱紧所述拉索后关闭所述第一电磁阀，同时关闭所述充气泵；
19.s3、蠕动状态；所述抽气泵启动，所述第五电磁阀打开，所述第二气动膨胀层收缩释放所述拉索；所述第五电磁阀关闭，所述第六电磁阀打开，所述波纹膨胀段收缩，带动所述第二筒体沿所述拉索向上运行后关闭所述第六电磁阀；
20.s4、重复进行步骤s2和s3，实现蠕动驱动。
21.本发明提供的爬行部的控制方法驱动简单，控制流程单一，仅需要对各个电磁阀的开关时间，以及充气泵和抽气泵的启动停止时间进行设定即可，按照流程反复重复操作即可实现，可实施性强。
22.优选的，在上述一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置中，所述第一气动膨胀层和所述第二气动膨胀层的表面均粘合有橡胶摩擦层，所述橡胶摩擦层表面具有摩擦纹。能够提高抱持的稳定性。
23.优选的，在上述一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置中，所述旋转部包括两个铰接的半圆套管；两个所述半圆套管通过卡扣闭合锁紧；两个所述半圆套管形成的圆筒顶端与所述第二筒体的底端通过环槽配合结构实现转动连接；所述半圆套管的内壁转动嵌设有多个滚动钢珠，所述滚动钢珠用于与所述拉索贴合滚动。本发明提供的旋转部通过滚动钢珠进行导向，能够随着爬行部进行直线运动，也能进行旋转运动，能够同时起到导向和旋转的功能，运行的稳定性更强。
24.优选的，在上述一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置中，所述驱动部还包括固定在所述第二筒体外侧壁上的伺服电机；所述伺服电机的动力输出轴上固定有齿轮；两个所述半圆套管形成的圆筒顶沿具有环形齿圈，所述环形齿圈的齿纹位于所述环形齿圈的内圈；所述齿轮与所述环形齿圈的齿纹啮合。通过齿轮和齿圈的配合进行旋转部的转动驱动，结构简单，稳定性强，且易于安装配合。
25.优选的，在上述一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置中，在步骤s3中：当所述波纹膨胀段收缩，带动所述第二筒体沿所述拉索向上运行时，所述伺服电机启动，当所述波纹膨胀段收缩完成后，所述伺服电机关闭。能够实现在直线运行过程中的同步转动，适应性更强。
26.优选的，在上述一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置中，所述驱动部还包括固定在所述第二筒体外侧壁上的电源和控制芯片；所述电源用于给所述充气泵、所述抽气泵、所述伺服电机和各个电磁阀提供动力；所述控制芯片用于根据设定程序对所述充气泵、所述抽气泵、所述伺服电机和各个电磁阀进行协调控制。本发明的控制系统简单可靠，流程模式固定化，仅需要对各电磁阀、充气泵和抽气泵的控制时间进行设定，并重复循环即可实现控制，避免了驱动控制的复杂性，使用效果更好。
27.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置，具有以下有益效果：
28.1、本发明采用爬行部和旋转部配合的结构形式，以爬行部进行蠕动驱动，保证沿钢索爬行的稳定性，以旋转部提供旋转功能，同时起到导向作用，进一步提高运行稳定效果；以驱动部进行整体的爬行和旋转驱动，结构简单可靠，驱动方便稳定。
29.2、本发明提供的爬行部采用气动蠕动方式，易于控制，以波纹膨胀段为伸缩动力，以第一筒体和第二筒体内部的气动膨胀层为夹持动力，通过交替运行实现蠕动驱动。
30.3、本发明提供的旋转部通过滚动钢珠进行导向，能够随着爬行部进行直线运动，也能进行旋转运动，能够同时起到导向和旋转的功能，运行的稳定性更强。
31.4、本发明的控制系统简单可靠，流程模式固定化，仅需要对各电磁阀、充气泵和抽气泵的控制时间进行设定，并重复循环即可实现控制，避免了驱动控制的复杂性，使用效果
更好。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
33.图1为本发明提供的自动爬行装置的结构示意图；
34.图2为本发明提供的自动爬行装置的俯视图；
35.图3为本发明提供的自动爬行装置的剖视图；
36.图4为本发明提供的自动爬行装置的展开图；
37.图5为本发明提供的气路连接示意图；
38.图6为本发明提供的电路连接示意图。
39.其中：
[0040]1‑
爬行部；
[0041]
11
‑
第一蠕动段；111
‑
第一筒体；112
‑
第一气动膨胀层；113
‑
第一充气管；
[0042]
114
‑
第一排气管；115
‑
第一中间管；116
‑
第一电磁阀；117
‑
第四电磁阀；
[0043]
12
‑
第二蠕动段；121
‑
第二筒体；122
‑
第二气动膨胀层；123
‑
第二充气管；
[0044]
124
‑
第二排气管；125
‑
第二中间管；126
‑
第二电磁阀；127
‑
第五电磁阀；
[0045]
13
‑
波纹膨胀段；131
‑
第三充气管；132
‑
第三排气管；133
‑
波纹管；134
‑ꢀ
柔性弹性层；135
‑
膨胀空腔；136
‑
第三中间管；137
‑
第三电磁阀；138
‑ꢀ
第六电磁阀；
[0046]2‑
旋转部；
[0047]
21
‑
半圆套管；22
‑
环槽配合结构；23
‑
滚动钢珠；24
‑
环形齿圈；
[0048]3‑
驱动部；
[0049]
31
‑
充气泵；32
‑
抽气泵；33
‑
伺服电机；34
‑
齿轮；35
‑
电源；36
‑
控制芯片。
具体实施方式
[0050]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0051]
参见附图1至附图6，本发明实施例公开了一种适应性强的桥梁钢索外防护层施工的自动爬行装置，包括：
[0052]
爬行部1；爬行部1为筒状结构，且套设在拉索外侧，能够实现沿拉索的蠕动爬行；
[0053]
旋转部2；旋转部2为筒状结构，且套设在拉索外侧，并位于爬行部1的下方；旋转部2的顶部和爬行部1的底部转动连接；
[0054]
驱动部3；驱动部3安装在爬行部1的外侧，且用于实现对爬行部1的蠕动驱动和旋转部2的旋转驱动。
[0055]
为了进一步优化上述技术方案，爬行部1包括第一蠕动段11、第二蠕动段12和波纹
膨胀段13；第一蠕动段11包括套设在拉索外侧的第一筒体111，和固定在第一筒体111内壁上的第一气动膨胀层112；第一气动膨胀层112连接有第一充气管113和第一排气管114；第二蠕动段12包括套设在拉索外侧的第二筒体121，和固定在第二筒体121内壁上的第二气动膨胀层122；第二筒体121位于第一筒体111下方，第二筒体121远离第一筒体111的一端与旋转部2的顶部转动连接；第二气动膨胀层122连接有第二充气管123和第二排气管124；波纹膨胀段13为筒状结构，且位于第一筒体11和第二筒体 12之间，波纹膨胀段13的两端分别与第一筒体111和第二筒体121的边沿固定连接；波纹膨胀段13连接有第三充气管131和第三排气管132。
[0056]
为了进一步优化上述技术方案，第一筒体111、波纹膨胀段13和第二筒体121为一体的筒状结构，且沿轴向方向分割为一侧铰接，另一侧通过锁扣连接的两个半筒体；第一气动膨胀层112的数量为两个，且分别固定在第一筒体111的两个分体上，且通过第一中间管115连接；第二气动膨胀层122 的数量为两个，且分别固定在第二筒体121的两个分体上，且通过第二中间管125连接；波纹膨胀段13包括两个一侧边铰接的波纹半圆柱管；波纹半圆柱管由外侧的波纹管133和内侧的柔性弹性层134组成膨胀空腔135，两个波纹半圆柱管的膨胀空腔135通过第三中间管136连通。
[0057]
为了进一步优化上述技术方案，驱动部3包括固定在第二筒体121外侧壁的充气泵31和抽气泵32；充气泵31的充气口分别与第一充气管113、第二充气管123和第三充气管131连接；第一充气管113上安装有第一电磁阀 116，第二充气管123上安装有第二电磁阀126，第三充气管131上安装有第三电磁阀137；抽气泵32的抽气口分别与第一排气管114、第二排气管124 和第三排气管132连接；第一排气管114上安装有第四电磁阀117，第二排气管124上安装有第五电磁阀127，第三排气管132上安装有第六电磁阀138。
[0058]
为了进一步优化上述技术方案，第一气动膨胀层112和第二气动膨胀层 122的表面均粘合有橡胶摩擦层，橡胶摩擦层表面具有摩擦纹。
[0059]
为了进一步优化上述技术方案，旋转部2包括两个铰接的半圆套管21；两个半圆套管21通过卡扣闭合锁紧；两个半圆套管21形成的圆筒顶端与第二筒体121的底端通过环槽配合结构22实现转动连接；半圆套管21的内壁转动嵌设有多个滚动钢珠23，滚动钢珠23用于与拉索贴合滚动。
[0060]
为了进一步优化上述技术方案，驱动部3还包括固定在第二筒体121外侧壁上的伺服电机33；伺服电机33的动力输出轴上固定有齿轮34；两个半圆套管21形成的圆筒顶沿具有环形齿圈24，环形齿圈24的齿纹位于环形齿圈24的内圈；齿轮34与环形齿圈24的齿纹啮合。
[0061]
为了进一步优化上述技术方案，驱动部3还包括固定在第二筒体121外侧壁上的电源35和控制芯片36；电源35用于给充气泵31、抽气泵32、伺服电机33和各个电磁阀提供动力；控制芯片36用于根据设定程序对充气泵31、抽气泵32、伺服电机33和各个电磁阀进行协调控制。
[0062]
驱动部3的蠕动和转动控制方法为：
[0063]
s1、初始状态：第一气动膨胀层112处于膨胀状态，第二气动膨胀层122 和波纹膨胀段13均处于收缩状态，充气泵31、抽气泵32和所有电磁阀均关闭；
[0064]
s2、蓄能状态：充气泵31启动，第二电磁阀126打开，第二气动膨胀层 122膨胀抱紧
拉索；抽气泵32启动，第四电磁阀117打开，第一气动膨胀层 112收缩释放拉索后关闭第四电磁阀117和抽气泵32；第二电磁阀126关闭，第三电磁阀137打开，波纹膨胀段13膨胀伸长；第三电磁阀137关闭，第一电磁阀116打开，第一气动膨胀层112膨胀抱紧拉索后关闭第一电磁阀116，同时关闭充气泵31；
[0065]
s3、蠕动状态；抽气泵32启动，第五电磁阀127打开，第二气动膨胀层 122收缩释放拉索；第五电磁阀127关闭，第六电磁阀138打开，波纹膨胀段 13收缩，带动第二筒体121沿拉索向上运行后关闭第六电磁阀138；
[0066]
s4、重复进行步骤s2和s3，实现蠕动驱动。
[0067]
在步骤s3中：当波纹膨胀段13收缩，带动第二筒体121沿拉索向上运行时，伺服电机33启动，当波纹膨胀段13收缩完成后，伺服电机33关闭。
[0068]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0069]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。