桥梁缆索检测攀爬蛇形机器人的设计与实现.pdf

《桥梁缆索检测攀爬蛇形机器人的设计与实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第31卷第1期2014年1月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentVoL31No．1NOV．2014doi：10．3969／j．issn．1002—0268．2014．01．026桥梁缆索检测攀爬蛇形机器人的设计与实现魏武，李钟(华南理工大学自动化科学与工程学院，广东广州510640)摘要：为了实现桥梁缆索缺陷的检测，针对桥梁缆索攀爬机器人进行研究，开发了一种适合桥梁缆索缺陷自动检测，具有强攀爬能力和高机动性的攀爬蛇形机器人。它由具有单自由度的模块组成，可根据缆索特征灵活增减模块

2、数量实现手动重构。模块中的超大扭矩舵机、轻质铝合金机械构件和高摩擦系数的外皮等，增强了机器人的攀爬能力。模块正交连接与P—R连接结合应用，使得机器人可有效完成缆索攀爬运动和检测作业。设计一种主从分布式多级闭环运动控制系统，引入电池供电和扭矩限制，增强了机器人的机动性和对环境的适应能力。缆索模拟攀爬试验结果证明机器人具有很强的机动性和攀爬能力。关键词：机械工程；缆索检测机器人；模块化设计与实现；闭环运动控制；扭矩限制；机载电池；蛇形中图分类号：U446．3；TP242．303文献标识码：A文章编号：1002—0268(2014)01-0152一07Designan

3、dImplementationofClimbingSnake-likeRobotfOrBridgeCableDetectionW-EIWu．LIZhong(SchoolofAutomationScienceandEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，GuangzhouGuangdong510640，China)Abstract：Inordertoachievethedetectionofbridgecabledefects，weconductedtheresearchonbridgecableclimbingr

4、obot，developedaclimbingsnake—likerobotwhichhasstrongclimbingabilityandhighmobilitysuitableforbridgecableautomaticdefectdetection．Itconsistsofmoduleswithsingledegreeoffreedom。andthenumberofmodulescanbeflexibleincreasedordecreasedtorealizemanuMlyreconstructedaccordingtothecable’Sfeatur

5、e．Theultratorqueservo，lightweightaluminummechanicalcomponentsandfrictionskinwithhighcoefficientinthemodulecanenhancetherobot’Sclimbingability．TherobotcaneffectivelycompletecableclimbingandtestingoperationsbecauseofthemodulescombinedorthogonalconnectionwithP—Rconnection．Wedesignedamas

6、ter．slavedistributedmulti—levelclosed—loopmotioncontrolsystemwhichintroducedbattery—powerandtorquelimittoenhancetherobot’Smobilityandabilitytoadapttotheenvironment．Theexperimentalresultofcableclimbingimitationprovesthattherobothaspowerfulmobilityandclimbingability．Keywords：mechanical

7、engineering；cabledetectionrobot；modulardesignandimplementation；closed—loopmotioncontrol；torquelimit；on—boardbattery；snake—like0引言缆索作为斜拉桥及悬索桥的主要承重结构，其有效金属承载面积直接关系到桥梁的安全和使用寿命，故需对缆索定期进行健康检测。为保证检测的准确性及人员的安全性，现国内外开始研究缆索检测维护的自动化装备，xu等开发的轮式缆索攀爬检测机器人，由2个相同的模块组成，经8个连接杆形成一个封闭的六角形体以抱紧缆索⋯，Luo等研制

8、的缆索维护机器人包括缆索