一种吸附式钢丝绳巡检机器人

技术领域

本发明属于巡检机器人技术领域，具体为一种吸附式钢丝绳巡检机器人。

背景技术

吸附式钢丝绳巡检机器人主要用于对桥梁等建筑使用的高空钢丝绳进行巡回检查，对钢丝绳的外表面进行自动缺陷检查，从而可以节省人力成本，提高巡检效率。

目前，现有的吸附式钢丝绳巡检机器人在工作时，主要依靠摄像头对钢丝绳的外表面进行机械目视检查，虽然代替了人力，但在检查到钢丝绳腐蚀缺陷部位时无法自动进行标记，现有的钢丝绳巡检机器人过于依赖电子设备的巡检功能，无法对缺陷部位自动进行标记，给后期的维护带来很大麻烦。

同时，由于钢丝绳长期暴露于太阳光下，其外表面的底部基本没有受到光照，雨天水会在重力作用下滑落至其底部，而缺乏阳光的照射蒸发，会加剧钢丝绳外表面底部的腐蚀，从而使钢丝外表面的上下部位腐蚀周期发生偏差，而现有的巡检机器人也不具备主动调控功能，如果单纯地增加巡检摄像头必然会增加使用成本，甚至会导致机器人的整体受力失衡，发生侧翻。

因此，本发明致力于设计一种可自动标记、带有主动同步钢丝绳腐蚀周期功能以及稳定性高的钢丝绳巡检机器人。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸附式钢丝绳巡检机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种吸附式钢丝绳巡检机器人，包括底座、检测相机、钢丝绳和行走机构，所述底座的顶部固定安装有两个标记环，所述标记环的内部固定套接有三个等角度分布的固定筒，所述固定筒的内侧端固定连接有伸缩杆且通过伸缩杆活动连接有标记轮，所述固定筒的内部密封套接有防锈液和套接柱，所述套接柱的外表面活动套接有二号弹簧且开设有连通槽，所述固定筒的内部活动套接有一号弹簧，所述固定筒的内部填充有密封板和染色剂，所述固定筒内部的左右两侧分别开设有一号出液槽和二号出液槽，所述固定筒的内壁固定连接有密封块，所述套接柱的另一端固定连接有接触块，所述接触块的内部活动安装有海绵块；

本装置在工作时，将机器人沿着钢丝绳的初始端套接进去，使得标记轮与钢丝绳接触并通过施压带动伸缩杆收缩，带动套接柱向固定筒的内部方向移动，使一号弹簧和二号弹簧被拉伸，密封块封堵住连通槽，启动行走机构和检测相机，带动底座和标记环沿着钢丝绳的轴向移动，开启中的检测相机对钢丝绳的外表面进行观察和检测；

在机器人行进过程中，标记轮与钢丝绳的外表面相对滑动，此时被压缩的一号弹簧向防锈液施压，带动密封板沿着二号出液槽进入接触块的内腔，然后逐渐浸入海绵块，最后通过接触块的外端开口涂抹于标记轮的外表面，使转动中的标记轮对钢丝绳的外表面均匀涂抹密封板；

通过设置有标记轮在工作时与钢丝绳的外表面紧密接触，在机器人行进过程中，通过被压缩的一号弹簧对防锈液施压，带动密封板沿着一号出液槽渗入接触块的内腔，使密封板逐渐浸入染色剂，然后通过接触块的开口处逐渐涂抹在标记轮的外表面，使标记轮在转动过程中对钢丝绳的外表面进行全方位涂抹，从而着重增加钢丝绳外表面底部的防锈、防腐蚀功能，通过密封板的流动性与重力作用将更多的密封板分布于钢丝绳外表面的底部，从而弥补钢丝绳外表面底部的过度腐蚀，从而同步钢丝绳外表面各个区域的腐蚀周期，减轻维护成本。

当标记轮与钢丝绳的缺陷部分接触时，由于腐蚀导致钢丝绳外表面的缺口增大，标记轮会失去限位支撑，同时，二号弹簧带动套接柱向外侧方向移动，使得连通槽与密封块逐渐错开，位于固定筒内部的染色剂沿着连通槽渗漏进入二号出液槽，通过接触块涂抹在标记轮的外表面，转动中的标记轮将染色剂向外带动并自动涂抹于钢丝绳外表面腐蚀区域的附近位置，完成自动标记，当标记轮行进至钢丝绳外表面的正常区域时，会带动伸缩杆和套接柱复位，使密封块自动重新封堵住连通槽，染色剂不再向外渗漏；

通过设置有标记环和固定筒将标记轮以等角度前后交错的形式套接在钢丝绳的外表面，通过设置有伸缩杆将标记轮活动连接在固定筒的外侧一端，通过设置有二号弹簧带动套接柱和接触块对标记轮施压，使得在行进过程中，套接柱带动标记轮对钢丝绳的外表面进行施压接触，在遇到钢丝绳外表面的腐蚀区域时，利用腐蚀产生的空隙使标记轮陷入其中，然后通过二号弹簧带动套接柱向外侧一端移动(外侧一端指的使固定筒的开口处指向的方向)，从而将连通槽与密封块错开，使染色剂自动沿着连通槽渗入二号出液槽，然后通过接触块涂抹于标记轮的外表面，然后对钢丝绳外表面腐蚀区域的附近进行自动标记,从而实现了高效的自动标记功能。

优选的，所述行走机构包括连接框，所述连接框内壁的顶部固定安装有两个左右分布的轴承，所述轴承的内部固定套接有贯穿连接框顶部的连接轴，所述连接轴的顶部固定连接有行走轮，所述连接轴的外表面固定套接有齿轮，所述连接框内壁的底部固定安装有电机，所述电机的输出轴与右侧的连接轴固定连接，两个所述行走轮活动套接于钢丝绳的外表面；

启动连接框并带动连接轴和行走轮转动，在齿轮的传动作用下，使两个行走轮同步相向转动，从而在钢丝绳的外表面移动，带动底座移动，从而配合检测相机进行巡检操作。

优选的，所述一号弹簧的两端分别与防锈液和套接柱的内壁弹性连接，所述一号弹簧在工作时处于被压缩的状态，所述密封板位于套接柱和防锈液之间；

工作时，两个标记环套接在钢丝绳的外表面，从而使标记轮与钢丝绳的外表面紧密接触并相对施压，带动接触块和套接柱向固定筒的内部方向移动，此时，一号弹簧被压缩，从而在后续的行进过程中对防锈液施压，然后将密封板向接触块推进，从而实现自动涂抹功能。

优选的，所述染色剂密封填充于套接柱外表面与固定筒内壁之间，所述密封块与套接柱的外表面密封接触且接触部位的高度值大于连通槽的高度值；

当固定筒套接在钢丝绳的外表面时，通过标记轮与钢丝绳之间的施压，带动套接柱向固定筒的内部移动直至密封块刚好封堵住连通槽的位置，只有在标记轮行进至钢丝绳外表面腐蚀的缺陷区域时，失去支撑的标记轮会在二号弹簧的带动下向钢丝绳的缺陷区域移动，带动套接柱向固定筒的外侧方向移动，从而使得连通槽与密封块错开，使得染色剂得以沿着连通槽渗出并完成自动标记。

优选的，所述一号出液槽、二号出液槽分别与接触块的内腔连通，所述一号出液槽为贯通设计，所述二号弹簧填充于一号出液槽中；

套接柱的内部开设有相互隔离的一号出液槽和二号出液槽，在工作时能够保证一号出液槽和染色剂不会互相干扰，密封板可在一号弹簧和防锈液的作用下沿着一号出液槽浸入染色剂，然后通过接触块的开口处完成自动涂抹保护功能。

优选的，所述标记轮的外表面活动套接有一层橡胶层且与接触块的外侧一端限位接触，所述标记轮通过外置的橡胶层与钢丝绳施压接触；

标记轮外表面增设的橡胶层能够与标记轮紧密接触，一方面降低对钢丝绳的磨损程度，降低维修成本，同时，被施压发生形变的标记轮会通过与接触块发生的相互接触将来自固定筒内部的一号出液槽和染色剂以密封-密封解除-密封的形式实现自动涂抹，避免对涂抹过程中的密封板造成浪费。

优选的，两个所述标记环分别对称分布于检测相机的前后两侧，所述固定筒的数量为六个且均匀分为两组，两组所述固定筒分别位于两个所述标记环的内部，两组所述固定筒相互之间绕钢丝绳的轴向偏差角度为60°；

通过设置有两组相互交错的标记环和固定筒增加底座在进行过程中的稳定性，通过设置有固定筒通过伸缩杆活动连接有标记轮，使得标记轮可以沿着固定筒得轴向灵活移动，通过二号弹簧、套接柱和接触块的配合将标记轮进行稳定支撑，使标记轮稳定支撑于钢丝绳的外表面，配合标记环使得底座在移动过程中的稳定性大增。

优选的，所述接触块的内部分为两个相互独立的腔体且分别与二号出液槽和一号出液槽连通，所述海绵块填充于接触块内部的左侧腔体中；

接触块内部的两个独立腔体分别与一号出液槽和二号出液槽连通，从而可以避免一号出液槽和二号出液槽相互影响，而海绵块则通过吸收密封板，避免了密封板渗漏的速度够快，起到了缓释作用。

优选的，所述二号弹簧的两端分别与固定筒和套接柱弹性连接，所述二号弹簧在工作时处于被拉伸的状态；

二号弹簧在工作时处于被拉伸的状态，当标记环通过标记轮套接在钢丝绳的外表面时，标记轮被钢丝绳压制，从而带动接触块和套接柱向固定筒的内部方向移动，从而使得二号弹簧被压缩，这为后续标记轮在遭遇钢丝绳外表面因腐蚀造成的局部凹陷提供了移动条件，从而使得被拉伸的二号弹簧利用回弹力带动套接柱移动，使得连通槽和密封块错开，将染色剂自动渗出，完成自动标记。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置有标记环和固定筒将标记轮以等角度前后交错的形式套接在钢丝绳的外表面，通过设置有伸缩杆将标记轮活动连接在固定筒的外侧一端，通过设置有二号弹簧带动套接柱和接触块对标记轮施压，使得在行进过程中，套接柱带动标记轮对钢丝绳的外表面进行施压接触，在遇到钢丝绳外表面的腐蚀区域时，利用腐蚀产生的空隙使标记轮陷入其中，然后通过二号弹簧带动套接柱向外侧一端移动(外侧一端指的使固定筒的开口处指向的方向)，从而将连通槽与密封块错开，使染色剂自动沿着连通槽渗入二号出液槽，然后通过接触块涂抹于标记轮的外表面，然后对钢丝绳外表面腐蚀区域的附近进行自动标记,从而实现了高效的自动标记功能。

2、本发明通过设置有标记轮在工作时与钢丝绳的外表面紧密接触，在机器人行进过程中，通过被压缩的一号弹簧对防锈液施压，带动密封板沿着一号出液槽渗入接触块的内腔，使密封板逐渐浸入染色剂，然后通过接触块的开口处逐渐涂抹在标记轮的外表面，使标记轮在转动过程中对钢丝绳的外表面进行全方位涂抹，从而着重增加钢丝绳外表面底部的防锈、防腐蚀功能，通过密封板的流动性与重力作用将更多的密封板分布于钢丝绳外表面的底部，从而弥补钢丝绳外表面底部的过度腐蚀，从而同步钢丝绳外表面各个区域的腐蚀周期，减轻维护成本。

3、本发明通过设置有两组相互交错的标记环和固定筒增加底座在进行过程中的稳定性，通过设置有固定筒通过伸缩杆活动连接有标记轮，使得标记轮可以沿着固定筒得轴向灵活移动，通过二号弹簧、套接柱和接触块的配合将标记轮进行稳定支撑，使标记轮稳定支撑于钢丝绳的外表面，配合标记环使得底座在移动过程中的稳定性大增。

附图说明

图1为本发明整体结构的正面外观示意图；

图2为本发明整体结构的侧面外观示意图；

图3为本发明整体结构的俯视外观示意图；

图4为本发明行走机构的结构示意图；

图5为本发明标记环和固定筒内部的正面剖切示意图；

图6为本发明图5中A处结构的放大示意图；

图7为本发明整体结构的立体外观示意图；

图8为本发明固定筒、伸缩杆、标记轮、套接柱、接触块、防锈液、一号弹簧和二号弹簧的分解示意图；

图9为本发明套接柱、接触块和海绵的分解示意图。

图中：1、底座；2、检测相机；3、标记环；4、固定筒；5、钢丝绳；6、行走机构；61、连接框；62、轴承；63、连接轴；64、齿轮；65、行走轮；66、电机；7、伸缩杆；8、标记轮；9、套接柱；10、接触块；11、一号出液槽；12、二号出液槽；13、密封板；14、防锈液；15、一号弹簧；16、二号弹簧；17、连通槽；18、密封块；19、海绵块；20、染色剂。

具体实施方式

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。

如图1至图9所示，本发明实施例中，一种吸附式钢丝绳巡检机器人，包括底座1、检测相机2、钢丝绳5和行走机构6，底座1的顶部固定安装有两个标记环3，标记环3的内部固定套接有三个等角度分布的固定筒4，固定筒4的内侧端固定连接有伸缩杆7且通过伸缩杆7活动连接有标记轮8，固定筒4的内部密封套接有防锈液14和套接柱9，套接柱9的外表面活动套接有二号弹簧16且开设有连通槽17，固定筒4的内部活动套接有一号弹簧15，固定筒4的内部填充有密封板13和染色剂20，固定筒4内部的左右两侧分别开设有一号出液槽11和二号出液槽12，固定筒4的内壁固定连接有密封块18，套接柱9的另一端固定连接有接触块10，接触块10的内部活动安装有海绵块19；

本装置在工作时，将机器人沿着钢丝绳5的初始端套接进去，使得标记轮8与钢丝绳5接触并通过施压带动伸缩杆7收缩，带动套接柱9向固定筒4的内部方向移动，使一号弹簧15和二号弹簧16被拉伸，密封块18封堵住连通槽17，启动行走机构6和检测相机2，带动底座1和标记环3沿着钢丝绳5的轴向移动，开启中的检测相机2对钢丝绳5的外表面进行观察和检测；

在机器人行进过程中，标记轮8与钢丝绳5的外表面相对滑动，此时被压缩的一号弹簧15向防锈液14施压，带动密封板13沿着二号出液槽12进入接触块10的内腔，然后逐渐浸入海绵块19，最后通过接触块10的外端开口涂抹于标记轮8的外表面，使转动中的标记轮8对钢丝绳5的外表面均匀涂抹密封板13；

通过设置有标记轮8在工作时与钢丝绳5的外表面紧密接触，在机器人行进过程中，通过被压缩的一号弹簧15对防锈液14施压，带动密封板13沿着一号出液槽11渗入接触块10的内腔，使密封板13逐渐浸入染色剂20，然后通过接触块10的开口处逐渐涂抹在标记轮8的外表面，使标记轮8在转动过程中对钢丝绳5的外表面进行全方位涂抹，从而着重增加钢丝绳5外表面底部的防锈、防腐蚀功能，通过密封板13的流动性与重力作用将更多的密封板13分布于钢丝绳5外表面的底部，从而弥补钢丝绳5外表面底部的过度腐蚀，从而同步钢丝绳5外表面各个区域的腐蚀周期，减轻维护成本。

当标记轮8与钢丝绳5的缺陷部分接触时，由于腐蚀导致钢丝绳5外表面的缺口增大，标记轮8会失去限位支撑，同时，二号弹簧16带动套接柱9向外侧方向移动，使得连通槽17与密封块18逐渐错开，位于固定筒4内部的染色剂20沿着连通槽17渗漏进入二号出液槽12，通过接触块10涂抹在标记轮8的外表面，转动中的标记轮8将染色剂20向外带动并自动涂抹于钢丝绳5外表面腐蚀区域的附近位置，完成自动标记，当标记轮8行进至钢丝绳5外表面的正常区域时，会带动伸缩杆7和套接柱9复位，使密封块18自动重新封堵住连通槽17，染色剂20不再向外渗漏；

通过设置有标记环3和固定筒4将标记轮8以等角度前后交错的形式套接在钢丝绳5的外表面，通过设置有伸缩杆7将标记轮8活动连接在固定筒4的外侧一端，通过设置有二号弹簧16带动套接柱9和接触块10对标记轮8施压，使得在行进过程中，套接柱9带动标记轮8对钢丝绳5的外表面进行施压接触，在遇到钢丝绳5外表面的腐蚀区域时，利用腐蚀产生的空隙使标记轮8陷入其中，然后通过二号弹簧16带动套接柱9向外侧一端移动外侧一端指的使固定筒4的开口处指向的方向，从而将连通槽17与密封块18错开，使染色剂20自动沿着连通槽17渗入二号出液槽12，然后通过接触块10涂抹于标记轮8的外表面，然后对钢丝绳5外表面腐蚀区域的附近进行自动标记,从而实现了高效的自动标记功能。

其中，行走机构6包括连接框61，连接框61内壁的顶部固定安装有两个左右分布的轴承62，轴承62的内部固定套接有贯穿连接框61顶部的连接轴63，连接轴63的顶部固定连接有行走轮65，连接轴63的外表面固定套接有齿轮64，连接框61内壁的底部固定安装有电机66，电机66的输出轴与右侧的连接轴63固定连接，两个行走轮65活动套接于钢丝绳5的外表面；

启动连接框61并带动连接轴63和行走轮65转动，在齿轮64的传动作用下，使两个行走轮65同步相向转动，从而在钢丝绳5的外表面移动，带动底座1移动，从而配合检测相机2进行巡检操作。

其中，一号弹簧15的两端分别与防锈液14和套接柱9的内壁弹性连接，一号弹簧15在工作时处于被压缩的状态，密封板13位于套接柱9和防锈液14之间；

工作时，两个标记环3套接在钢丝绳5的外表面，从而使标记轮8与钢丝绳5的外表面紧密接触并相对施压，带动接触块10和套接柱9向固定筒4的内部方向移动，此时，一号弹簧15被压缩，从而在后续的行进过程中对防锈液14施压，然后将密封板13向接触块10推进，从而实现自动涂抹功能。

其中，染色剂20密封填充于套接柱9外表面与固定筒4内壁之间，密封块18与套接柱9的外表面密封接触且接触部位的高度值大于连通槽17的高度值；

当固定筒4套接在钢丝绳5的外表面时，通过标记轮8与钢丝绳5之间的施压，带动套接柱9向固定筒4的内部移动直至密封块18刚好封堵住连通槽17的位置，只有在标记轮8行进至钢丝绳5外表面腐蚀的缺陷区域时，失去支撑的标记轮8会在二号弹簧16的带动下向钢丝绳5的缺陷区域移动，带动套接柱9向固定筒4的外侧方向移动，从而使得连通槽17与密封块18错开，使得染色剂20得以沿着连通槽17渗出并完成自动标记。

其中，一号出液槽11、二号出液槽12分别与接触块10的内腔连通，一号出液槽11为贯通设计，二号弹簧16填充于一号出液槽11中；

套接柱9的内部开设有相互隔离的一号出液槽11和二号出液槽12，在工作时能够保证一号出液槽11和染色剂20不会互相干扰，密封板13可在一号弹簧15和防锈液14的作用下沿着一号出液槽11浸入染色剂20，然后通过接触块10的开口处完成自动涂抹保护功能。

其中，标记轮8的外表面活动套接有一层橡胶层且与接触块10的外侧一端限位接触，标记轮8通过外置的橡胶层与钢丝绳5施压接触；

标记轮8外表面增设的橡胶层能够与标记轮8紧密接触，一方面降低对钢丝绳5的磨损程度，降低维修成本，同时，被施压发生形变的标记轮8会通过与接触块10发生的相互接触将来自固定筒4内部的一号出液槽11和染色剂20以密封-密封解除-密封的形式实现自动涂抹，避免对涂抹过程中的密封板13造成浪费。

其中，两个标记环3分别对称分布于检测相机2的前后两侧，固定筒4的数量为六个且均匀分为两组，两组固定筒4分别位于两个标记环3的内部，两组固定筒4相互之间绕钢丝绳5的轴向偏差角度为60°；

通过设置有两组相互交错的标记环3和固定筒4增加底座1在进行过程中的稳定性，通过设置有固定筒4通过伸缩杆7活动连接有标记轮8，使得标记轮8可以沿着固定筒4得轴向灵活移动，通过二号弹簧16、套接柱9和接触块10的配合将标记轮8进行稳定支撑，使标记轮8稳定支撑于钢丝绳5的外表面，配合标记环3使得底座1在移动过程中的稳定性大增。

其中，接触块10的内部分为两个相互独立的腔体且分别与二号出液槽12和一号出液槽11连通，海绵块19填充于接触块10内部的左侧腔体中；

接触块10内部的两个独立腔体分别与一号出液槽11和二号出液槽12连通，从而可以避免一号出液槽11和二号出液槽12相互影响，而海绵块19则通过吸收密封板13，避免了密封板13渗漏的速度够快，起到了缓释作用。

其中，二号弹簧16的两端分别与固定筒4和套接柱9弹性连接，二号弹簧16在工作时处于被拉伸的状态；

二号弹簧16在工作时处于被拉伸的状态，当标记环3通过标记轮8套接在钢丝绳5的外表面时，标记轮8被钢丝绳5压制，从而带动接触块10和套接柱9向固定筒4的内部方向移动，从而使得二号弹簧16被压缩，这为后续标记轮8在遭遇钢丝绳5外表面因腐蚀造成的局部凹陷提供了移动条件，从而使得被拉伸的二号弹簧16利用回弹力带动套接柱9移动，使得连通槽17和密封块18错开，将染色剂20自动渗出，完成自动标记。

工作原理及使用流程：

本装置在工作时，将机器人沿着钢丝绳5的初始端套接进去，使得标记轮8与钢丝绳5接触并通过施压带动伸缩杆7收缩，带动套接柱9向固定筒4的内部方向移动，使一号弹簧15和二号弹簧16被拉伸，密封块18封堵住连通槽17，启动行走机构6和检测相机2，带动底座1和标记环3沿着钢丝绳5的轴向移动，开启中的检测相机2对钢丝绳5的外表面进行观察和检测；

在机器人行进过程中，标记轮8与钢丝绳5的外表面相对滑动，此时被压缩的一号弹簧15向防锈液14施压，带动密封板13沿着二号出液槽12进入接触块10的内腔，然后逐渐浸入海绵块19，最后通过接触块10的外端开口涂抹于标记轮8的外表面，使转动中的标记轮8对钢丝绳5的外表面均匀涂抹密封板13；

当标记轮8与钢丝绳5的缺陷部分接触时，由于腐蚀导致钢丝绳5外表面的缺口增大，标记轮8会失去限位支撑，同时，二号弹簧16带动套接柱9向外侧方向移动，使得连通槽17与密封块18逐渐错开，位于固定筒4内部的染色剂20沿着连通槽17渗漏进入二号出液槽12，通过接触块10涂抹在标记轮8的外表面，转动中的标记轮8将染色剂20向外带动并自动涂抹于钢丝绳5外表面腐蚀区域的附近位置，完成自动标记，当标记轮8行进至钢丝绳5外表面的正常区域时，会带动伸缩杆7和套接柱9复位，使密封块18自动重新封堵住连通槽17，染色剂20不再向外渗漏。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。