杆_管_件自动爬行器的结构分析与比较
某爬缆机器人结构分析及改进
某爬缆机器人结构分析及改进爬缆机器人是一种专门用于爬行和维修高塔或高架桥等结构的机器人。
其主要组成部分包括机身、爬行机构、爬缆机构、维修工具及控制系统等。
首先，机身是整个机器人的基础结构，需要具备足够的稳定性和强度，以支撑机器人的重量并保证其正常行走。
机身应采用轻量化的材料，同时应考虑到强度和刚度的需求。
可以采用铝合金或碳纤维等材料来制造机身，以提高机器人的载重能力和稳定性。
其次，爬行机构是机器人爬行的主要部分，它需要能够自由灵活地移动在高塔或高架桥等结构上。
传统的爬行机构采用履带和蜘蛛腿两种形式，但存在重量大、成本高、占用空间大等问题。
可以考虑采用轮轨式爬行机构，它可以通过自由滚动的方式来爬行，减少摩擦力，提高机器人的运动效率和稳定性。
第三，爬缆机构主要用于保证机器人在高塔或高架桥等结构上的稳定爬行。
传统的爬缆机构多采用钳夹式或盘形式，但存在操作复杂、稳定性差等问题。
可采用磁吸力爬缆机构，通过电磁吸力产生附着力，以实现在缆线上的稳定爬行。
磁吸力爬缆机构需要结合机器人的重量和设计强度来确定磁力的大小，以保证机器人的稳定行走。
此外，维修工具是机器人维修工作的关键部分，应根据实际需要选择合适的工具，如摄像头、焊接工具、夹子、螺丝刀等。
这些工具需要具备良好的灵活性和操作性，以满足不同维修任务的需求。
同时，机器人应配备一个自动化的机械臂，用于完成复杂的维修工作，如焊接、切割等，提高机器人的维修能力和效率。
最后，控制系统是整个机器人的大脑，负责控制机器人的行动和工作。
控制系统应具备稳定性、精确性和灵活性。
可以采用传感器来获取环境信息，如高度、角度、温度等，以实时监测机器人的状态。
同时，应采用先进的控制算法，如PID控制、自适应控制等，对机器人的运动进行精确控制，保证其稳定爬行和维修工作的准确性和安全性。
综上所述，对爬缆机器人的结构进行分析和改进，可以从机身、爬行机构、爬缆机构、维修工具及控制系统等方面入手。
管道攀爬机器人结构设计及行走动力特性分析
管道攀爬机器人结构设计及行走动力特性分析一、结构设计：1.机器人主体结构：管道攀爬机器人的主体结构一般由多个可伸缩的模块组成，每个模块包括一个电机、行走轮和一个伸缩杆。
2.伸缩机构：机器人通过伸缩杆来适应不同管道尺寸。
伸缩杆一般采用多节设计，每个节段之间通过齿轮或链条进行连接，以实现伸缩功能。
3.行走轮和传动机构：机器人采用行走轮来实现在管道内的行走。
行走轮通常由橡胶材料制成，提供良好的摩擦力。
传动机构一般为电机与行走轮的传动装置，通常采用齿轮传动或链条传动。
4.控制系统：机器人的控制系统包括传感器、执行器和控制器。
传感器可以感知机器人的位置、姿态和环境条件等信息，以便进行自主导航和任务执行。
执行器包括电机和伸缩杆等组件，用于控制机器人的运动和伸缩。
控制器负责接收传感器信息，并根据预设的算法控制机器人的运动。
二、行走动力特性分析：1.爬行速度：管道攀爬机器人的爬行速度取决于行走轮的直径、电机的转速和传动机构的设计等因素。
一般来说，机器人爬行速度应该足够快，以提高任务完成效率。
2.负载能力：机器人承载工具和传感器进行任务执行，因此需要具有较大的负载能力。
负载能力的大小与机器人的结构强度和设计参数有关。
3.自稳定性：机器人在管道内行走时需要具备较好的自稳定性，以应对管道内的复杂环境。
自稳定性主要通过控制系统实现，通过传感器检测机器人的姿态和环境条件，并及时做出调整。
4.能耗与动力供应：管道攀爬机器人通常采用电池供电，因此需要考虑能耗和续航时间。
一般通过优化结构设计和控制算法，减小阻力和能耗，延长电池寿命。
5.适应性：管道攀爬机器人需要适应多种管道的尺寸和形状。
因此，其结构设计应具有一定的自适应性，能够根据管道的不同尺寸进行伸缩和调整。
综上所述，管道攀爬机器人的结构设计和行走动力特性是保证机器人能够在管道内进行任务执行的关键要素。
通过合理的结构设计和动力调节，可以使机器人具有较高的工作效率和可靠性，适应不同尺寸和形状的管道。
爬行器的应用原理
爬行器的应用原理1. 介绍爬行器（Crawler）是一种基于机械原理实现的移动装置，它模拟了动物的爬行方式，能够在复杂的环境中移动和攀爬。
爬行器被广泛应用于各个领域，如军事、工业、救援等。
本文将介绍爬行器的应用原理。
2. 原理及结构爬行器的设计基于生物的爬行原理，通常由多个连续的关节和驱动装置组成。
爬行器通过驱动装置控制关节的运动，从而实现移动和攀爬的功能。
主要的爬行器结构包括以下几个组成部分：2.1 轮子或爪子爬行器的底部通常装备有轮子或爪子，用于提供牢固的支撑和摩擦力。
轮子适用于平坦路面，而爪子适用于不规则或崎岖的地形。
2.2 关节爬行器的关节是爬行运动的关键组成部分。
关节通常采用多自由度设计，以模拟生物的运动机制。
每个关节都包括驱动装置和传动装置，驱动装置控制关节的运动，传动装置将力传递到相邻的关节。
2.3 驱动装置驱动装置负责控制关节的运动。
常见的驱动装置包括电动机、液压马达、气动马达等。
不同的驱动装置适用于不同的应用场景。
2.4 控制系统爬行器的控制系统是整个爬行过程的大脑。
控制系统通常由传感器、控制器和执行机构组成。
传感器用于感知周围环境和爬行器的状态，控制器根据传感器的反馈信息做出决策，执行机构负责执行控制器的命令。
3. 爬行器的应用爬行器由于其独特的特点，在各个领域得到了广泛的应用。
3.1 军事应用爬行器在军事领域中扮演着重要的角色。
它可以用于情报搜集、战场侦察、敌情监控等任务。
由于其灵活性和适应性，爬行器可以在各类地形中行动，不受限于平坦的地面，有效提高战场侦察的能力。
3.2 工业应用爬行器在工业应用中具有广泛的用途。
它可以应用于狭小空间的探测和检修，例如石油管道内部的检测、航空发动机的维护等。
爬行器的柔性结构使得它可以穿过狭窄的通道，并实现对目标的准确控制。
3.3 救援应用爬行器在救援领域发挥着重要的作用。
在灾难事件中，爬行器能够进入破坏严重的建筑物或堆积物内部，进行搜索和救援任务，减少救援人员的风险。
管道爬行器工作原理
管道爬行器工作原理
管道爬行器工作原理：
管道爬行器是一种能够通过管道垂直爬行并进行各种操作的机器人设备。
它主要由机身、动力系统、传动系统、控制系统和相关附件组成。
工作时，管道爬行器首先通过控制系统启动动力系统，提供作为运动的动力，一般为电动机。
然后，动力通过传动系统将运动力转化为轮轴或链轮轴的转动力，通过齿轮、链传动或其他传动装置，驱动机器人前进。
机身设计为尺寸小巧，能够适应不同直径的管道。
它通常由高强度材料制成，具有耐磨、耐腐蚀和耐高温的特性。
机身表面还会采用防滑材料，以提高机器人在管道内的稳定性和可控性。
管道爬行器还配备了传感器系统，用于感知环境和采集相关数据，并通过控制系统进行处理和分析。
传感器系统一般包括摄像头、温度传感器、压力传感器等。
管道爬行器还可以根据需要搭载工作工具，例如喷涂枪、剪切器等，从而可进行各种维修、检测和清洗工作。
总的来说，管道爬行器能够通过动力和传动系统，通过控制系统实现对机器人的导航、定位以及各种操作，从而实现在管道内的作业任务。
管道爬行器
化工企业通过管道实现对气体、液体的运输,而有些液体沉淀物的出现极易造成管路的堵塞。
且故障点不易检测,即使检测到了也难排除。
还有新建管道的质量检查和探伤,需要在管道内或管道外做一些检测,这都要用到管道爬行器。
管道爬行器的结构根据直线感应电动机原理，管道爬行器是依托于铁磁性管道进行爬行的,它有初级和次级。
初级就是新型管道爬行器,是可移动部分。
为保证初级与管道有均匀的气隙,铁心的外径小于管道内径,内外半径是相差气隙长度的弧形硅钢片叠制而成,表面开有槽齿,三相交流绕组和补偿绕组嵌置槽内,绕组通电后将产生行波磁场和单边磁拉力。
|（1）管道爬行器的长度。
由于铁心和绕组在两端开断,所以各相绕组互感不相等,即使在绕组上供给三相对称电压,在各相绕组中也将产生不对称的电流,利用对称分量法可以把它们分解成顺序、逆序和零序电流。
后两类磁场在新型管道爬行器运动时,将产生阻力和增加附加损耗。
即使采取一些附加措施,使三相电流对称,而由于铁心开断,仍然会产生相对于铁心不移动的脉动磁场和反向行波磁场的效应。
另一方面新型管道爬行器以较高的速度相对运动时,在它的进入端和离开端还会产生磁场畸变,这是由于管道的电磁涡流使进入端的磁场削弱、离开端的磁场加强所致。
在管道允许的条件下,应尽量满足电气性能的要求,即它的长度要大于或等于6个磁极的长度[2],以减少逆序磁场和脉动磁场的影响。
(2)次级是用具有一定强度的铁磁性管道代替。
管道除原有容器的作用外,还兼作起导磁,构成封闭的磁路;又起导电作用,构成电磁涡流的通路,它是新型管道爬行器所有驱动力的作用面,又是吸附的对象。
(3)气隙δ[3]主要是保证管道爬行器在运动时不与管道壁相摩擦所必须有的空间,又称机械间隙。
同时气隙又是电磁气隙,电磁气隙与管道爬行器铁心宽度的比值较小,而管道壁宽度又大于铁心宽度,即顺着槽的方向,边缘磁场的削弱很小,横向边缘效应可不必考虑。
兼顾电气性能和机械运行,因而选择在不产生机械摩擦条件下的最小气隙。
管道爬行器的应用原理
管道爬行器的应用原理管道爬行器的定义管道爬行器是一种以机械方式在管道内行进的装置。
它能够在各种类型的管道中完成检测、维修和清洁等任务。
本文旨在介绍管道爬行器的应用原理。
管道爬行器的结构管道爬行器通常由以下部分组成： - 主体：主体是管道爬行器的核心部分，负责行进和导航。
- 轮轴和轮子：轮轴和轮子使爬行器能够在管道内行进，并保持平衡。
- 传感器：传感器用于检测管道内部的情况，如温度、湿度、压力等。
- 摄像头：摄像头能够拍摄管道内部的图像，为操作人员提供视觉信息。
- 电池：电池提供能量给爬行器运行。
管道爬行器的应用原理管道爬行器的应用原理基于以下几个关键步骤：步骤一：导航和定位管道爬行器通过内置的导航系统确定自身的位置，并根据预先设置的路径和目标进行导航。
导航系统通常使用惯性导航、GPS和传感器等技术来实现。
步骤二：行进和保持平衡爬行器通过轮轴和轮子实现在管道内的行进。
轮轴和轮子的设计能够适应不同类型的管道，保持平衡并稳定前进。
步骤三：数据采集和传输管道爬行器配备了各种传感器，用于采集管道内部的数据。
这些数据可以包括温度、湿度、压力和气体浓度等。
采集到的数据通过传输系统传送到操作中心，为后续的分析和处理提供依据。
步骤四：图像拍摄和传输爬行器上搭载的摄像头能够拍摄管道内部的图像，并通过传输系统传送到操作中心。
这些图像可以提供给操作人员对管道内部进行实时监视和评估。
步骤五：维修和清洁在需要进行维修或清洁的情况下，管道爬行器可以携带工具或清洁设备，进行相应的操作。
操作人员可以通过对爬行器的遥控来控制其进行维修或清洁。
步骤六：数据分析和处理收集到的数据经过处理和分析后，可以提供给相关人员进行判断和决策。
管道爬行器的数据分析和处理能力可以帮助发现管道内部存在的问题，并及时采取相应的措施。
管道爬行器的优势•管道爬行器能够在狭窄和复杂的管道环境中操作，完成各种任务。
•它提供了对管道内部的实时监测和评估能力，可以发现潜在问题并及时处理。
射线探伤用管道爬行器介绍及经验总结
射线探伤用管道爬行器介绍及经验总结射线探伤是工业领域中常见的一种质量检测方法，通过射线投射到被检测物体上，再利用感光材料或感光器件来记录射线透射或散射情况，从而获取被检测物体内部的结构和缺陷信息。
在射线探伤过程中，管道是被检测物体中的一种常见形式，而由于管道结构的特殊性，常常需要使用管道爬行器来完成射线探伤任务。
本文将介绍射线探伤用管道爬行器的使用及经验总结。
一、管道爬行器的基本结构和原理1.基本结构射线探伤用管道爬行器的基本结构通常包括底盘、电机、蜗杆传动装置、探头支架、电源供应设备等组成。
底盘通常采用轮胎或履带结构，能够适应不同直径和形状的管道表面，保证爬行器的稳定性和可靠性。
电机提供动力，蜗杆传动装置实现爬行器的前进和后退，同时保证其在管道内的运动轨迹。
探头支架用于固定射线探伤设备，保证其正确、稳定地对管道进行射线探伤。
二、管道爬行器的使用经验总结1.选择合适的爬行器在进行射线探伤任务之前，首先要根据管道的直径、长度、曲率、施工材料等特性，选择合适的管道爬行器。
一般情况下，爬行器的直径应该小于管道的直径，同时要考虑管道内部的曲率和施工材料，确保爬行器能够在管道内稳定、可靠地运动。
2.合理设置探头支架在安装射线探伤设备时，要注意合理设置探头支架，确保其与管道表面的垂直度和平行度，从而保证射线探伤的准确性和可靠性。
3.保证电源供应管道爬行器通常需要外接电源供应设备，因此在进行射线探伤任务之前，要确保电源供应设备能够正常工作，保证管道爬行器的动力系统和探头支架的正常工作。
4.考虑环境因素在进行射线探伤任务时，要充分考虑管道内部的环境因素，如温度、湿度、气体浓度等，并根据具体情况选择合适的探测设备，保证射线探伤任务的顺利进行。
5.保养维护管道爬行器在完成射线探伤任务后，要对管道爬行器进行及时、有效的保养维护，包括清洁、润滑、检查等工作，保证其在下一次任务中的正常工作。
通过以上经验总结，可以更好地使用射线探伤用管道爬行器，确保其在射线探伤任务中的稳定、可靠运行，提高射线探伤效率和准确性。
爬杆器简介介绍
03
爬杆器的关键技术
防滑技术
防滑设计
爬杆器的防滑设计可以确保操作 员在攀爬时不会滑落。
防滑材料
使用具有防滑性能的材料制作把 手和脚踏板，以增加操作员在攀
爬过程中的摩擦力。
防滑控制系统
设计一个控制系统，当操作员攀 爬时，可以自动调整防滑装置的 工作状态，以确保操作员始终保
持稳定。
负载平衡技术
01
爬杆器简介介绍
汇报人： 日期:
目 录
• 爬杆器概述 • 爬杆器的工作原理 • 爬杆器的关键技术 • 爬杆器的优势与挑战 • 爬杆器的应用领域与前景 • 相关案例分享
01
爬杆器概述
定义与特点
定义
爬杆器是一种机械设备，能够沿着垂直的杆子或柱子向上或 向下移动。
特点
爬杆器具有结构简单、使用方便、操作灵活等特点，能够适 应各种不同的环境和地形。
成熟阶段
现代的爬杆器已经非常成熟，能够 适应各种不同的环境和地形，并且 具有更高的安全性和稳定性。
02
爬杆器的工作原理
爬杆器的工作原理
• 爬杆器是一种用于攀爬垂直杆件的机械设备，常用于电力、通 信、林业等领域。它能够根据作业需求，灵活地攀爬、下降和 移动，从而有效地解决了传统攀爬方式存在的安全隐患和工作 效率低下等问题。
定位系统
通过GPS或其他定位技术 ，实现操作员的高度定位 和跟踪。
安全防护
当操作员到达特定高度时 ，自动触发安全保护装置 ，如自动刹车或降落伞系 统。
故障诊断与排除技术
故障检测
通过传感器和控制系统实时监测爬杆器的各部件 工作状态。
诊断软件
开发一个诊断软件，用于分析故障原因并提供解 决方案。
排除方法
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作者简介:周成武,男(1977-),河南信阳人,在读硕士研究生,专业领域为机电控制、真空技术。
收稿日期:2003—6—16杆(管)件自动爬行器的结构分析与比较陕西科技大学机电工程学院(712081) 周成武 董继先摘要:本文通过对适合杆(管)件自动爬行的电动机械式爬行器、电动液压式爬行器和气动蠕动式爬行器进行结构分析与比较,提出了不同特点、不同场合、不同结构爬行器的应用与选择原则。
关键词:杆(管)件 自动爬行器 结构分析 Analysis and Compare of Automatic Pole (Pipeline)-Cra w ling DeviceZhou Cheng -w u Dong Ji -xian Abstract :This paper analyzes and compares the automatic pole (pipeline )-crawling devices mechanism :electromechanical crawl device ,dynamoelectric and oil hydraulic crawl device ,pneumatic crawl device 1It separately introduces the characteristics and situa 2tions which kind of crawl device can be selected and a pplied 1K ey w ords :pole (pipeline );automatic crawl device ;construction analysis1 引言现代化的城市离不开管道、缆索、电线杆等各类杆(管)件。
随着我国经济的飞速发展,各个城市都在兴建各种道路、桥梁和美化亮化工程。
工程中沿途无数的灯杆线路要定期调换、检测和维护,工作量非常大,特别是高空作业,由人来完成危险性大、效率低[1]。
另外,近年来斜拉桥在国内外得到了广泛的应用,已成为当今桥梁建设的一种新潮流[2]。
缆索是斜拉桥承载的核心部件,要在日晒雨淋的环境下长期承受巨大的载荷,因此,缆索的表面涂装及日常维护对保证桥梁安全承载和使用寿命乃至桥梁外观都是非常重要的。
目前在缆索的施工作业中主要是通过在缆索上端设置牵引支点来运载工作人员和作业机械,这种运载方式存在着作业难度大、施工效率低、安全性差等问题。
因此,针对以上情况,开发相应的自动爬行器,配上作业工具,实现自动控制来完成作业,是人们的共同愿望。
自动爬行器与一般地面移动机构的最明显不同是需克服重力的作用而可靠地依附于爬升表面上并自主移动。
爬行器要求自动进行上、下爬行运动,运动时要求能够支承平行于杆件的重力分量,并且能可靠自锁于任意位置,因此爬行器轴向力的获得以及如何稳定地沿杆件移动而不倒退是一个关键问题。
目前,国内外提出的一些依附于杆表面上的自动爬行机构主要有电动机械式爬行器、电动液压式爬行器和气动蠕动式爬行器等。
现对各种爬升机构做简要的分析和比较,以便在使用中更好的选择与应用。
2 电动机械式爬行器211 结构组成此爬行器采用曲柄连杆机构,如图1所示。
该爬行器主要由蜗轮蜗杆减速机构、曲柄连杆、橡胶轮、支撑板、滑块、电机组成。
图中,A 、B 、C 点处安装橡胶轮,M 、N 两点固定块固定[1]。
212 工作原理电动机械式爬行器在电机的带动下,经蜗轮蜗杆机构减速,曲柄连杆机构的作用,实现抱紧、松开杆件的动作。
当滑块向杆件方向移动时,根据杆件的结构,A 、B 、C 三点将向中心O 点收缩,产生一个收缩抱紧的动作,就像是一只手逐渐握紧而抓紧杆件。
当滑块远离杆件时,A 、B 、C 三点逐渐张开以松开杆件。
爬行器的爬行由三个橡胶轮的转动来实现,橡胶轮倾斜安装,经电机驱动,减速器减速,带动橡胶轮沿杆件螺旋上升和下降[3]。
213 结构特点(a )电动机械式爬行器运动机构由三个橡胶轮组成,三个橡胶轮在同一水平面成120°夹角放置,橡胶轮均与水平面成θ角(0°<θ<45°)安装。
为了让机构有更快的运动速度,要求θ越大越好,而θ的增大则会削弱机构的自锁能力,一般取θ角为30°。
(b )利用曲柄连杆机构实现爬行器的夹紧。
曲柄连杆机构使爬行器三个橡胶轮与杆件紧紧接触,同时由于爬行器可自由张开,这既适应了不同粗细的杆件,也可使该爬行器的安装非常简单。
(c )橡胶轮的运动轨迹为螺旋线,三个橡胶轮在三个螺旋线轨迹上运动,实现机构的螺旋上升或下降。
(d )爬行器具有良好的自锁能力。
因为蜗轮———蜗杆机构具有良好的自锁能力及大的传动比[4],所以可将蜗轮与曲柄支点同心,蜗轮与曲柄固连在一起,以实现机构良好的自锁性。
(e )爬行器同时执行夹紧和爬行动作。
在机构的运动过程中,要求夹紧装置始终以一定的夹紧力,使爬行器夹紧杆件。
从外在形式看,要求三个橡胶轮在运动的任何时刻都必须与杆(管)件接触,因此可通过可编程序控制器来控制电机的起停,使夹紧部分始终处于一个合适的夹紧力[5]。
・94・ 设计与研究 1,6电机 2,7蜗轮蜗杆机构 3曲柄4支撑板 5杆(管)件 8链轮 9橡胶轮10连杆 11滑块图1 电动机械式爬行器机构简图3 电动液压式爬行器311 结构组成电动液压式爬行器机构见图2所示,该爬行器主要由压紧调节机构(压簧、液压缸组件)、导向机构(导向轮)和爬行机构(电机、减速器及小车)组成。
三台11电机 21减速器 31后轮 41框架 51液压缸61紧定螺母 71调节螺母 81支撑架 91抱紧弹簧101铰链 111前轮 121链轮 131导向轮图2 电动液压式爬行器机构简图相同的小车均布在杆件上,各小车分别由电机经减速器、链轮机构驱动前后车轮,使各车轮均为主动轮。
压紧调节机构的基本构件为压簧,通过铰链与小车相连。
该机构的液压缸组件,用于机构安装和爬行过程中杆件的调节。
压紧调节装置和导向轮的径向位置可以调整,从而实现与杆(管)件表面的接触或抱紧[6]。
312 工作原理机构安装前,使压紧调节装置的弹簧压缩至预定位置,并根据杆件直径,预调小车和导向轮至初定的位置。
待机构安装于杆件上,进一步调节小车与导向轮的位置,使各小车车轮与杆件表面紧密贴合,从而使爬行器与杆件表面间保持预定的抱紧力。
通过压紧调节装置使压缩弹簧进一步压紧,可以获得比预定抱紧力更大的力。
电机运转经减速器、链轮机构带动小车前后车轮,使前后两车轮都为驱动轮,从而减少了行进的阻力,爬行器在杆件上作连续运动,改变电机转动方向,爬行器则作反向运动[7]。
313 结构特点(a ).爬行器通过三部电机分别驱动三对车轮,并在三个蜗轮蜗杆减速器的输出轴上分别装上编码器,通过速度反馈来保证三对轮子的同步。
(b ).采用弹性夹紧方式。
可以改善爬升时车轮的受力状态,产生足够的压力。
爬行器采用了粗调和细调两档压紧装置以适应不同直径的杆件。
粗调用于大直径的杆件,细调用于小直径的杆件。
同时,爬行器为了适应杆件曲线或表面的凸起等造成的杆件直径变化,处于两边最外圈的外环与内框能灵活转动,使车轮保持与杆件表面始终接触。
爬行器的附着力由三对车轮对杆件表面的摩擦力提供,故车轮采用与杆件表面有较大摩擦系数的材料制成。
导向轮是爬行器本体在杆件上的支撑点,使爬行器在非均匀直径杆件上承受一定的负荷时保持运行平稳。
(c ).驱动轮做成弧形面,以增加与杆件的接触表面,减少磨损。
框架采用型钢焊接机构,分三部分分别与小车相连,然后通过螺钉连接成一体。
(d ).爬行器设有安全机构,在停电或发生其它意外情况下,爬行器能从杆(管)件上徐徐滑回地面。
4 气动蠕动式爬行器411 机构组成气动蠕动式爬行器结构如图3所示,该爬行器由上体、下体和气动系统组成。
上体和下体沿圆周均布三个安装块,其上分别安装夹紧机构(夹紧气缸及气缸上的夹紧爪)和导向机构(导向气缸及导向轮),上体和下体通过移动机构和支撑机构连接,气动阀通过气管和控制电线连通压力源和地面控制台。
移动机构中有移动气缸连通上体和下体,同时支撑机构中有两组支撑轴与支撑座连通上体和下体。
支撑座内还装有直线移动轴承,以使整体机构能沿非理想杆(管)件移动[8]。
11移动气缸 21导向气缸 31下夹紧气缸 41安装块51上夹紧爪 61浮动接头 71下夹紧爪 81上体91上夹紧气缸 101下体 111支撑轴图3 气动蠕动式爬行器机构简图412 工作原理根据仿生学原理,气动蠕动式爬行器采用蠕动的方式前进和后退,机构动作由气缸驱动,运动中至少保证上、下夹紧爪有一组夹紧杆(管)件,防止机构因自重作用而下滑。
爬行器向上爬升时,首先下体夹紧爪夹紧于杆(管)件上,上体夹紧爪松开,驱动气缸活塞杆伸出,上体向上运动;然后上体夹紧爪夹紧,下体夹紧爪松开,驱动气缸活塞杆缩回,下体向上运动;以后重复上面的动作。
改变气缸动作顺序,爬行器完成下降功能[9]。
爬行器驱动器为气缸。
气动系统由气缸、电磁换向阀、减压阀、消声器、节流阀、单向节流阀、气源处理三联件等组成,见图4所示。
移动气缸选用带磁性开关低摩擦缸,夹紧气缸和导向气缸选用薄型气缸,夹紧缸带磁性开关。
由电磁换向阀DT1、DT2、DT3分别控制各气缸腔的进排气回路和动作。
单向节流阀用于移动气缸的排气节流调速,使两移动・05・ 现代机械 2003年第6期 气缸基本保持同步动作。
电磁换向阀DT4控制移动气缸排气经二次节流,使机构获得较低的运行速度。
气缸磁性开关能检测出气缸行程的位置。
另外,气路中安装了贮气罐以保证机构停电停气时的安全。
1-6导向气缸 7-9,12-14夹紧气缸 10,11移动气缸 DT1-5二位五通电磁阀 15-18单向节流阀 19梭阀 20单向阀 21压力继电器 22,24减压阀 23过滤器 25油雾器 26节流阀 27储气罐图4 气动蠕动式爬行器气动系统原理图413 结构特点4.3.1 爬行器采用气压驱动,驱动器为气缸,结构简单,价格低廉[10]。
4.3.2 爬行器为了适应杆(管)件弯曲或表面的凸起等造成的杆(管)件直径变化的情况,移动气缸的活塞杆能绕浮动接头转动,机构的径向力由支撑机构承受,夹紧力由一组三个夹紧爪共同作用提供,夹紧爪材料采用与杆(管)件表面有较大摩擦系数的材料制成。
4.3.3 爬行器设有安全机构,当系统突然停电或停气时,由系统中设有的储气罐开始工作,保证下夹紧气缸夹紧,并在操作人员控制下,从高空杆(管)件上徐徐滑回地面。
控制器内设置有互锁操作程序,防止因操作人员误操作使爬行器夹紧爪全部松开而下落。
4.3.4 采用编程简单、工作可靠、抗干扰能力强、维护方便的可编程序控制器[5]来控制爬行器的动作。