关于采用自夹紧模糊控制的缆索检测机器人设计

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1、一种采用自夹紧模糊控制的缆索检测机器人设计摘要：针对斜缆索检测机器人爬升所需夹紧力的特点，设计一种带气动夹紧装置的缆索机器人，能根据缆索机器人自身重力与所攀爬的缆索状态进行夹紧力的自适应模糊控制。气动夹紧机械臂能实时提供合适的夹紧力，在保证检测机器人获得足够摩擦力的同时避免由于夹紧力过大而对缆索造成二次损伤；同时，采用自夹紧技术的机器人，可以调节夹紧机构的气缸行程，实现同一个检测机器人检测各种不同直径和倾斜度的斜拉桥缆索。自夹紧功能的实现对于缆索机器人的结构改进和保护缆索避免二次损伤，具有积极意义。关键词：

2、缆索检测机器人；预夹紧力；自夹紧模糊控制DesignofSelf-clampingCableRopeInspectionRobotBasedonFuzzyControlQINLi,CHENGLianglan(FacultyofAutomation，GuangdongUniversityofTechnology，GuangzhouGuangdong510006，China)Abstract：Inallusiontotheclampingforcesrequiredofthecableropeinspectio

3、nrobot，akindofinclinedcableinspectionrobotwithpneumaticclampingdevicewasproposed，itcouldadjusttheclampingforceaccordingtoitsownweightandcablestate．Pneu·maticclampingmanipulatorcouldreal—timeprovideappropriateclampingforce，toguaranteetheinspectionrobottoget

4、enoughfrictionandtoavoidsecondinjurytothecable．Thecableropeinspectionrobotwithself-clampingtechnologycanbeusedtodetectallsortsofcablewithdifferentdiameterandgradientofcable-stayedbridgebyadjustingtheclampingcylinderextent．Therealizationofself-clam—pingfunc

5、tioncallimprovethestructureoftherobotandprotectcablefromsecondaryinjury．Keywords：Cableinspectionrobot；Pre-clampingforce；Fuzzycontrolonself-clampingfunction改革开放以来，斜拉索桥作为现代桥梁的新形式，在中国得到了广泛的应用，缆索作为斜拉桥的主要构件之一，造价占整座桥梁的25％一30％。20世纪80年代之后兴建起大批的斜拉桥，目前正在逐步进入老化期，由于拉索

6、长期处于露天服役状态，经20来年风吹雨淋日晒，其聚乙烯护套会产生不同程度的硬化和开裂现象，从而使护套内的钢丝束发生腐蚀；另外，随机振动也会引起钢丝的磨损，这些都会严重影响拉索的使用寿命，给斜拉桥的正常使用埋下严重的隐患。目前的缆索检测机器以电驱动式和气动蠕动式两种机器人为典型u，爬行时需要施加一个夹紧力在滚动轮与缆索之间，夹紧力保证轮与缆索之间产生一个足够大的摩擦力，来克服自身重力、风力，保证爬升过程中不发生坠落或打滑。然而缆索的表面通常都涂有防止聚乙烯护套老化的防护漆，夹紧过度将会损坏防护漆并且使缆索产生

7、变形，对缆索造成二次伤害。斜拉桥缆索机器人设计的关键问题是：如何在轮与缆索之间施加一个大小合适的夹紧力，夹紧力过大会造成拉索损伤；夹紧力不够，机器人由于摩擦力不足很难运动，在斜缆索上容易晃动，当检测机器人沿较大倾斜度的缆索爬升时，必须在缆索表面施加较大的夹紧力，以保证与缆索之间产生的摩擦力足以克服自重、负载及风力等而不下落或打滑。目前可查的几款机器人都是采用弹簧施压的方式产生夹紧力，该夹紧力均按机器人垂直状态的最大力进行设计，不能根据所攀爬的缆索状态自动进行调整，这显然对于减少机器人爬行的二次损坏和合理选用

8、电机功率将产生重大影啊，同时结构复杂，体积庞大，质量太大，从而给机器人的驱动、控制、安全保护带来一系列的问题。针对以上不足，作者在改进现有缆索机器人结构设计之上，设计了一种带自夹紧执行机构的缆索机器人，能根据缆索状态进行夹紧力的自适应模糊控制。根据打滑检测器对爬行状态进行判断，气动夹紧装置的夹紧壁视需求以最适宜的夹紧力对缆索进行夹持，可实现只用一个检测机器人就能检测同一座斜拉桥上所有直径的缆索。自夹紧功能的实现对