基本信息
- 項目名稱：
- 多功能線纜機器人
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 多功能線纜機器人是一種能在線纜（鋼索）上自動行走的智能機器人，實現(xiàn)了線纜檢修與除冰功能；它可以對斜拉橋、懸索橋鋼索、電梯、土木施工升降機、礦井升降機、吊車等設備鋼索線纜進行損傷檢測，也可以針對嚴寒地帶輸電線纜、斜拉橋、懸索橋鋼索等進行除冰，有效地為生產生活服務。在機器人爬升結構設計方面，本項目開發(fā)了一種錐面自鎖夾緊機構，并對夾爪夾緊力、彈簧預緊力等進行了嚴密的力學分析；該機構能滿足機器人爬升的要求，能源消耗小，夾緊力可靠，且具有自適應的優(yōu)點。在線纜檢修方面，機器人利用漏磁場、截面磁通量變化進行鋼絲繩無損檢測，并開發(fā)出了一套定量損傷檢測系統(tǒng)；此外，本項目在機器人上加裝攝像頭等遠程視頻實時傳輸和無線遙控模塊，對檢測數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)無線傳輸；另設有工業(yè)遙控器，包括發(fā)射器與接收器、專用強波器、發(fā)射天線等設備實現(xiàn)遠程計算機控制。在線纜除冰方面，采用振動碎冰原理，用一種錐面自鎖夾緊機構夾緊線纜，由步進電機驅動線纜除冰清理機器人的后輪向前的推力，同時采用另外兩臺電機帶動偏心輪產生強烈的振動從而使錐形除冰盾將冰體震碎脫落。結合機器人的創(chuàng)新性、實用性與市場的需求可知，多功能線纜機器人的應用前景十分廣泛。
- 詳細介紹：
- 多功能線纜機器人是一種能在線纜（鋼索）上自動行走的智能機器人，實現(xiàn)了線纜檢修與除冰功能；它可以對斜拉橋、懸索橋鋼索、電梯、土木施工升降機、礦井升降機、吊車等設備鋼索線纜進行損傷檢測，也可以針對嚴寒地帶輸電線纜、斜拉橋、懸索橋鋼索等進行除冰，有效地為生產生活服務。 在機器人爬升結構設計方面，本項目對夾爪夾緊力、彈簧預緊力等進行了嚴密的力學分析，設計了一種錐面自鎖夾緊機構；該機構能滿足機器人爬升的要求，體積小、結構簡單、夾緊可靠、爬升能力強、能耗低等優(yōu)點。特別是爬升時，夾緊力能隨負載的變化自適應，性能優(yōu)越。下降時，利用機構自重驅動其下滑體現(xiàn)了節(jié)能的思想。 在線纜檢修方面，機器人利用漏磁場進行鋼絲繩無損檢測，并配備一套定量損傷檢測系統(tǒng)；此外，本項目在機器人上加裝攝像頭等遠程視頻實時傳輸和無線遙控模塊，對檢測數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)無線傳輸；另設有工業(yè)遙控器，包括發(fā)射器與接收器、專用強波器、發(fā)射天線等設備實現(xiàn)遠程計算機控制。 在線纜除冰方面，采用振動碎冰原理，由步進電機驅動線纜除冰清理機器人的后輪向前的推力，同時采用另外兩臺電機帶動偏心輪產生強烈的振動，控制固有頻率，從而使錐形除冰盾將冰體震碎脫落。 在使用方面，操作簡便，只需將機器人凹輪組放在線纜上，閉合加緊開關，或在計算機上打開控制程序界面點擊加緊按鈕，通過無線信號傳輸，通過帶絲桿的電機經(jīng)由夾緊度傳感器反饋信號控制跨在線纜上的滾動輪來夾緊線纜此時機器人可穩(wěn)固加緊在線纜上。點擊控制程序界面檢修（或除冰）命令，機器人開始運行。一套完整的程序化系統(tǒng)，操作簡便。 多功能線纜機器人可以針對斜拉橋、懸索橋、電梯、土木施工升降機、礦井升降機、吊車等設備鋼索線纜進行損傷檢測，能有效降低纜索的維修費用，運用前景廣闊。 多功能線纜機器人還可以作為救助冰凍災害的預備隊。在冰災發(fā)生的第一時間被送到現(xiàn)場實施線纜除冰，防止線纜表面積冰積雪，維護線纜安全。線纜可以是高壓輸電線，也可以是斜拉橋的纜索等露天線纜，解決了人工清理的效率低、不安全的問題。 因此，多功能線纜機器人的應用前景十分廣泛。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的:發(fā)明一種能在線纜（鋼索）上自動行走的智能機器人，實現(xiàn)線纜檢修、除冰功能，有效地為生產生活服務。 基本思路:爬升結構采用一種錐面自鎖夾緊機構，由步進電機驅動驅動，能滿足機器人爬升的要求，下降時，利用機構自重驅動其下滑。在線纜檢修方面，機器人利用漏磁場進行鋼絲繩無損檢測，并配備一套定量損傷檢測系統(tǒng)；本項目在機器人上加裝攝像頭等遠程視頻實時傳輸和無線遙控模塊，對檢測數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)無線傳輸；另設有工業(yè)遙控器，包括發(fā)射器與接收器、專用強波器、發(fā)射天線等設備實現(xiàn)遠程計算機控制。在線纜除冰方面，運用振動碎冰原理，采用另外兩臺電機帶動偏心輪產生強烈的振動，振頻可進行調整。 創(chuàng)新點: 爬升結構為錐面自鎖夾緊機構，體積小、結構簡單、夾緊可靠、爬升能力強、能耗低等優(yōu)點；爬升時，夾緊力能隨負載的變化自適應，性能優(yōu)越；下降時，利用機構自重驅動其下滑體現(xiàn)了節(jié)能的思想。在線纜檢修方面，針對斜拉橋、懸索橋鋼索損傷檢測，電梯、土木施工升降機、礦井升降機、吊車等設備鋼索線纜的損傷檢測、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)無線傳輸，高度智能化； 在線纜除冰方面，采用振動盾頭，除冰效率高； 妙設計了各種功能同型號的盾頭；引入傳感器提高機器人的工作精度及故障自動處理的能力；裝有攝像頭等遠程視頻實時傳輸和無線遙控模塊，實現(xiàn)遠程計算機控制；完備的控制系統(tǒng)，對機器人進行實時控制；應用范圍廣泛，功耗少，操作簡單，在應用上能夠適應惡劣氣候。 技術關鍵與指標：爬升結構設計、爬升效果、線纜檢修精度、除冰效率、耗能。
科學性、先進性
- 整個設計圍繞爬升結構設計、爬升效果、線纜檢修精度、除冰效率、耗能、機器人重量幾個指標進行，在硬件軟件上均具有顯著的技術先進性。 爬升結構為一種錐面自鎖夾緊機構，能滿足機器人爬升要求，耗能小，夾緊力可靠，且具有自適應優(yōu)點，特別是爬升時，夾緊力能隨負載的變化自適應，性能優(yōu)越。 在分析引起鋼纜斷裂的原因、比較各種現(xiàn)有鋼纜損傷檢測方法基礎上，建立了利用漏磁場進行鋼絲繩無損檢測的物理模型，研制了定量缺陷檢測系統(tǒng)，利用霍爾傳感器檢測磁變化量，探測損傷程度。 除冰關鍵部件錐形除冰盾結構設計巧妙，鑲嵌在能通過一徑向缺口套在線纜上的圓盤表面的錐形除冰盾，通過兩臺電機帶動偏心輪產生強烈的振動從而使錐形除冰盾將冰體震碎脫落。 機器人外觀整體搭配合理，便于安裝和操作。在機器人上加裝攝像頭等遠程視頻實時傳輸和無線遙控模塊，實現(xiàn)遠程信號傳輸。另外，配備一套完備的控制系統(tǒng)，對機器人進行實時控制，對信號進行實時處理，達到全自動與半自動結合操作機器人的效果。
獲獎情況及鑒定結果
- 1.2008年6月，在東南大學舉行的“第二屆江蘇省大學生機械創(chuàng)新設計大賽暨第三屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽江蘇賽區(qū)比賽”，榮獲一等獎； 2.2008年6月，提出實用國家發(fā)明專利申請，已獲取專利號(專利申請?zhí)枺?008101243217，公開號：CN101309001)； 3.2008年10月16-19日，受江蘇省發(fā)明協(xié)會邀請參加了在蘇州國際博覽中心舉辦的第六屆國際發(fā)明展覽會； 4.2009年4月，參加2009年首屆南京大學生專利成果展，榮獲優(yōu)秀獎。
作品所處階段
- 機器人硬件和軟件都已設計完畢，目前對其控制系統(tǒng)在繼續(xù)優(yōu)化。
技術轉讓方式
- 專利技術轉讓、合作生產
作品可展示的形式
- 實物、產品、圖紙、現(xiàn)場演示、圖片、錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明： 將機器人凹輪組放在線纜上，閉合加緊開關，或在計算機上打開控制程序界面點擊加緊按鈕，通過無線信號傳輸，通過帶絲桿的電機經(jīng)由夾緊度傳感器反饋信號控制跨在線纜上的滾動輪來夾緊線纜此時機器人可穩(wěn)固加緊在線纜上。點擊控制程序界面檢修（或除冰）命令，機器人開始運行。一套完整的程序化系統(tǒng)，操作簡便。 適應范圍、推廣前景與經(jīng)濟效益： 多功能線纜機器人可以針對斜拉橋、懸索橋、電梯、土木施工升降機、礦井升降機、吊車等設備鋼索線纜進行損傷檢測，能有效降低纜索的維修費用，運用前景廣闊。 多功能線纜機器人可以作為救助冰凍災害的預備隊。在冰災發(fā)生的第一時間被送到現(xiàn)場實施線纜除冰，防止線纜表面積冰積雪，維護線纜安全。線纜可以是高壓輸電線，也可以是斜拉橋的纜索等露天線纜，解決了人工清理的效率低、不安全的問題。 因此，多功能線纜機器人的應用前景十分廣泛、經(jīng)濟效益也相當顯著。
同類課題研究水平概述
- 目前國內外還沒有能投入實際使用且可以有效地集線纜損傷檢測、線纜除冰的多功能機器人的存在，尤其高效的線纜除冰清理機器人生產技術目前還是空白。在線纜檢修方面，國內尚未研制出有效損傷檢測鋼索的智能機器人；另外機器人線纜除冰大多都只是停留在概念的論證方面，有一些研究院和大學才剛剛立項關于電線除冰器械的研制。
