一种索式机器人绳索异常检测系统及检测方法与流程

本发明涉及绳索检测，具体涉及一种索式机器人绳索异常检测系统及检测方法。

背景技术：

1、垂直索式爬壁机器人，是一种能够沿着建筑物顶端放下的绳索，进行上下运动的机器人，运动过程为驱动伺服电机带动绞盘顺着绳索上下运动。在运动过程要保证绳索没有存在打结、弯曲、过细或裂痕等异常情况，一旦存在以上情况，则可能对机器造成损伤，甚至绳索断裂等危险情况。由于是高空机器人，一旦出现故障，救援和维修将比地面机器人的难度高很多，同时，所存在使用风险也相对更高，所以在运行过程中需要对绳索的使用情况进行监测，从而避免上述因绳索打结、弯曲或过细等异常情况所导致的意外。

2、因此，亟需一种索式机器人绳索异常检测系统及检测方法，来解决垂直索式爬壁机器人在使用过程中，对其上处于运行状态的绳索的检测问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中的不足，提供一种索式机器人绳索异常检测系统及检测方法，以解决垂直索式爬壁机器人在使用过程中，对其上处于运行状态的绳索的检测问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种索式机器人绳索异常检测系统，其特征在于：包括机器人主体结构、碰撞检测装置、张力检测装置、绞盘装置和主控系统，所述机器人主体结构上不朝向建筑物的对称的两侧侧壁分别自上而下依次安装有碰撞检测装置、张力检测装置和绞盘装置，所述碰撞检测装置、张力检测装置和绞盘装置分别与主控系统电连接，所述碰撞检测装置用于疏导绳索供绳索穿过，并在绳索无法穿过时传递信号至主控系统，穿过碰撞检测装置的绳索贴合并穿过张力检测装置，张力检测装置用于监测其上缠绕的绳索的张力并传递信号至主控系统，穿过张力检测装置的绳索与绞盘装置连接，绞盘装置用于驱动机器人主体结构沿绳索移动。

4、为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

5、进一步地，所述碰撞检测装置包括限位开关和过孔结构，所述过孔结构安装在机器人主体结构的侧壁，且过孔结构设有仅供绳索穿过的过孔，过孔结构位于过孔的侧边设有限位开关，所述限位开关与所述主控系统电连接，限位开关用于在受挤压时向主控系统发出停止运动的信号。

6、进一步地，所述张力检测装置包括固定板和张力传感器，所述张力传感器通过固定板安装在机器人主体结构的侧壁，绳索贴合并穿过张力传感器，张力传感器与所述主控系统电连接，张力传感器用于监测绳索使用时的张力，并实时向主控系统发出信号。

7、进一步地，所述张力传感器采用三滑轮张力传感器，绳索呈s型依次贴合并穿过三滑轮张力传感器的三个滑轮。

8、进一步地，所述绞盘装置包括绞盘、绞盘电机和力矩检测传感器，所述绞盘转动安装在机器人主体结构的侧壁，绞盘电机用于驱动绞盘转动，力矩检测传感器安装在绞盘电机上，用于监测绞盘电机的使用力矩，绳索缠绕在绞盘上并垂于绞盘下方，所述绞盘电机和力矩检测传感器均与所述主控系统电连接，主控系统用于控制绞盘电机启停，并接收力矩检测传感器的监测信号。

9、进一步地，所述机器人主体结构上还安装有姿态传感器，所述姿态传感器与所述主控系统电连接，用于监测机器人运行中的水平状态，并传递信号至主控系统。

10、进一步地，所述绳索采用尼龙绳。

11、进一步地，一种如上述的索式机器人绳索异常检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

12、机器人主体结构在沿绳索正常进行移动时，根据上行或下行情况，绳索自所述碰撞检测装置穿过后，贴合并穿过张力检测装置，然后经过绞盘装置，以进行机器人主体结构的上行，反之，则依次经过绞盘装置、张力检测装置和碰撞检测装置，以进行机器人主体结构的下行；

13、机器人主体结构在沿绳索进行移动的过程中，如果绳索无法正常穿过碰撞检测装置时，碰撞检测装置则向主控系统发送信号，以控制机器人主体结构停止运动；

14、当绳索正常穿过碰撞检测装置，经过张力检测装置时，如果张力检测装置监测到绳索间张力变大或变小至超出预设阈值时，张力检测装置则向主控系统发送信号，以控制机器人主体结构停止运动；

15、当绳索正常穿过碰撞检测装置和张力检测装置，经过绞盘装置时，绞盘装置装置上对应设置力矩检测传感器，如果绞盘装置上的力矩检测传感器监测到所用于驱动机器人主体结构在沿绳索进行移动的力矩变大或变小至超出预设阈值时，力矩检测传感器则向主控系统发送信号，以控制机器人主体结构停止运动；

16、其中，主控系统通过控制绞盘装置来控制机器人主体结构的停止或运动。

17、本发明的有益效果是：

18、本发明通过碰撞检测装置的设置，能够对使用中的绳索进行疏导和监测，从而避免因绳索打结等情况带来的安全隐患，通过张力检测装置对使用中的绳索进行张力监测，从而避免绳索弯曲或过细等情况带来的安全隐患；并能够在监测的同时，利用主控系统实现对机器人主体结构运动过程的控制，有效实现在遇到突发情况时的及时控制，减少维修或救援的难度，增加了机器人在使用时的安全性。

19、本发明与传统垂直索式爬壁机器人相比，引入了碰撞检测装置和力矩检测传感器等结构，能够实时监测绳索状态并及时停止机器人运动。这样，一旦发现绳索打结、弯曲等异常情况，机器人能够立即停止运动，从而避免进一步损失或安全风险。通过碰撞检测装置和力矩检测传感器等结构的多重保障，系统能够在绳索异常时及时停止运动，避免机器人损坏和高空作业事故，显著提高了系统的安全性。

20、本发明通过碰撞检测装置和电机力矩异常检测，能够有效监测并解决绳索异常情况，确保绳索顺畅运行。这种实时的监测和控制机制，使得机器人在高空作业过程中更加稳定，提高了作业效率和质量。通过实时监测和及时响应，保证了绳索的顺滑运行，减少了因绳索问题导致的作业中断，提升了工作的稳定性和连续性。

21、本发明能够及时发现并解决绳索异常情况，减少了机器人因绳索问题而造成的损坏，从而降低了维修和更换零部件的成本。此外，作业过程中及时停止运动也能减少对绳索的磨损，延长绳索的使用寿命，进一步降低了维护成本。系统能够提前发现和处理绳索问题，减少了因设备故障引起的维修和更换成本。

22、本发明使得机器人在作业过程中不会因为绳索异常而频繁停止运动，作业效率得到了显著提高。同时，作业过程中的实时监测和控制也减少了人为干预的需求，进一步提高了作业效率和自动化程度。减少了绳索异常导致的作业停机时间，提升了整体作业效率，降低了高空作业的风险和成本。

技术特征：

1.一种索式机器人绳索异常检测系统，其特征在于：包括机器人主体结构、碰撞检测装置（1）、张力检测装置（2）、绞盘装置（3）和主控系统，所述机器人主体结构上不朝向建筑物的对称的两侧侧壁分别自上而下依次安装有碰撞检测装置（1）、张力检测装置（2）和绞盘装置（3），所述碰撞检测装置（1）、张力检测装置（2）和绞盘装置（3）分别与主控系统电连接，所述碰撞检测装置（1）用于疏导绳索供绳索穿过，并在绳索无法穿过时传递信号至主控系统，穿过碰撞检测装置（1）的绳索贴合并穿过张力检测装置（2），张力检测装置（2）用于监测其上缠绕的绳索的张力并传递信号至主控系统，穿过张力检测装置（2）的绳索与绞盘装置（3）连接，绞盘装置（3）用于驱动机器人主体结构沿绳索移动。

2.根据权利要求1所述的一种索式机器人绳索异常检测系统，其特征在于：所述碰撞检测装置（1）包括限位开关和过孔结构，所述过孔结构安装在机器人主体结构的侧壁，且过孔结构设有仅供绳索穿过的过孔，过孔结构位于过孔的侧边设有限位开关，所述限位开关与所述主控系统电连接，限位开关用于在受挤压时向主控系统发出停止运动的信号。

3.根据权利要求1所述的一种索式机器人绳索异常检测系统，其特征在于：所述张力检测装置（2）包括固定板和张力传感器，所述张力传感器通过固定板安装在机器人主体结构的侧壁，绳索贴合并穿过张力传感器，张力传感器与所述主控系统电连接，张力传感器用于监测绳索使用时的张力，并实时向主控系统发出信号。

4.根据权利要求3所述的一种索式机器人绳索异常检测系统，其特征在于：所述张力传感器采用三滑轮张力传感器，绳索呈s型依次贴合并穿过三滑轮张力传感器的三个滑轮。

5.根据权利要求1所述的一种索式机器人绳索异常检测系统，其特征在于：所述绞盘装置（3）包括绞盘、绞盘电机和力矩检测传感器，所述绞盘转动安装在机器人主体结构的侧壁，绞盘电机用于驱动绞盘转动，力矩检测传感器安装在绞盘电机上，用于监测绞盘电机的使用力矩，绳索缠绕在绞盘上并垂于绞盘下方，所述绞盘电机和力矩检测传感器均与所述主控系统电连接，主控系统用于控制绞盘电机启停，并接收力矩检测传感器的监测信号。

6.根据权利要求1所述的一种索式机器人绳索异常检测系统，其特征在于：所述机器人主体结构上还安装有姿态传感器，所述姿态传感器与所述主控系统电连接，用于监测机器人运行中的水平状态，并传递信号至主控系统。

7.根据权利要求1所述的一种索式机器人绳索异常检测系统，其特征在于：所述绳索采用尼龙绳。

8.一种如上述任一项权利要求所述的索式机器人绳索异常检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种索式机器人绳索异常检测系统，包括机器人主体结构、碰撞检测装置、张力检测装置、绞盘装置和主控系统，机器人主体结构的两侧侧壁分别自上而下依次安装有碰撞检测装置、张力检测装置和绞盘装置，碰撞检测装置、张力检测装置和绞盘装置分别与主控系统电连接，碰撞检测装置用于疏导绳索供绳索穿过，穿过碰撞检测装置的绳索贴合并穿过张力检测装置，穿过张力检测装置的绳索与绞盘装置连接。本发明通过碰撞检测装置的设置，能够对使用中的绳索进行疏导和监测，从而避免因绳索打结等情况带来的安全隐患，通过张力检测装置对使用中的绳索进行张力监测，从而避免绳索弯曲或过细等情况带来的安全隐患，利用主控系统对机器人运动进行控制。

技术研发人员：许超,陈泳,孙冰,巫吉祥,杜长青,李明远,周健,戴挈军,丁俊峰,胡安东,陈礼,李吉鹏,马万勋,鞠保兴,陶双柱,陈春超
受保护的技术使用者：江苏省送变电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5