基于TRIZ理论的缆索机器人爬升机构设计.pdfVIP

学兔兔 铷l 訇 化 基于TRIZ理论的缆索机器人爬升机构设计 Design of climbing mechanism for cable robot based on TRIZ 陈 霞，包贤强，冷护基 CHEN Xia，BA0 Xian．qiang。LENG Hu-ji (安徽工业大学管理科学与工程学院，马鞍山243002) 摘 要：TRIZ理论已成为解决技术创新问题的重要方法。针对斜拉桥缆索机器人负载大的爬升要求， 运用TRIZ理论，将其分别转化为技术矛盾、物理矛盾、物场模型和HOW TO模型四个常用模 型来进行了分析，并得出了合适的爬升方案。进行了实验室试验，试验结果表明其工作速度 最大可达1 0．2m／min，最大承载能力为1 2318，爬升斜度在0。～90。范围内可调，爬缆直径 200mrn内可调。 关键词：斜拉桥；缆索机器人；爬升机构；TRIZ 中图分类号：TP242．3 文献标识码：A 文童编号：1 009—01 34(201 4)06(下)-OOOl一04 Doi：1 0．3969／J．issn．1 009-01 34．2014．06(下)．01 0 引言 G．S．Altshuller等人自1946年开始，在研究世界各国 斜拉桥因其独特的优势广泛应用于大桥建 大量高水平专利的基础上，提出的具有完整体系 设，其受力构件缆索的内部钢丝在大桥动载荷、 的发明问题解决理论。2O世纪8O年代中期以后， 雨振、风振的长期作用下，容易出现断裂；缆索 随着苏联的解体，有些TRIZ专家移居发达国家， 表皮聚乙烯层长期风吹日晒，容易出现开裂和硬 逐渐把该理论介绍给世界，对产品开发与创新领 化，从而失去对内部钢丝的保护作用，加速了内 域产生了重要影响 。 部钢丝的锈蚀、断丝n ．1 。因此对斜拉桥缆索的检 在TRIZ理论中，所有执行某个功能的事物均 测与维护至关重要。 可称为技术系统。当一个技术系统出现时，其表现 然而目前对缆索的维护并不完善。早期对缆 形式多种多样，解决问题的手段也各不相同，关键 索维护是采用卷扬机拖动吊篮小车的人工方式。 是区分技术系统的产生根源以及问题属性。TRIZ 其缺点为：1)小车整体重量大，对缆索的损害较 的问题模型共有四种形式，分别是技术矛盾、物理 大，不仅会损伤缆索表皮的聚乙烯层，更有可能剪 矛盾、物场模型和HoW TO模型 】。将问题转化为 断缆索内部钢丝；2)人工高空作业，工作条件恶 一 种或数种模型，可以更加有效地解决问题。 劣，安全系数低；3)施工周期较长，成本高u川。 2基于TRIZ理论的创新设计 近几年来，由上海交通大学以及东南大学研制的 采用缆索机器人对斜拉桥进行维护，机器人 多款气动、电动缆索机器人nq 较以前有较大的改 爬升机构负责负载与爬升，检测与维护部件完成 进，基本满足一般的使用要求，但存在机械结构