一种面向FAST馈源支撑缆索堆积区的越障方法

一种面向fast馈源支撑缆索堆积区的越障方法
技术领域
1.本发明属于巡检机器人领域，特别是涉及一种面向fast馈源支撑缆索堆积区的越障方法。


背景技术：

2.建造在中国贵州的五百米口径球面射电望远镜，简称fast，又称为“中国天眼”，是目前世界上最大的单口径射电望远镜。fast望远镜系统的核心子系统为主动反射面系统和馈源支撑系统。主动反射面系统在观测时根据需求，调节500米口径球冠状主动反射面，形成在观测方向上的300米口径瞬时抛物面；馈源支撑系统可以在观测时通过6个支撑塔上的馈源支撑缆索的收放，分别调节馈源舱到每个支撑塔顶之间的距离，实现馈源舱在140米高空、206米直径的球冠面上的运动。对馈源支撑系统中的支撑缆索的检测，即为巡检机器人的工作目标。
3.然而，巡检机器人在沿馈源支撑缆索巡检的过程中，必须拥有跨越各种用于固定电缆、光缆和缆索的障碍物的能力，例如固定索夹、活动索夹，移动滑车和重型索夹等障碍物，此类障碍物数量众多且大小和形状皆不相同。如何在检测过程中跨越这些障碍物已经成为目前缆索巡检机器人的研究重点之一。其中，又以重型索夹和多个移动滑车两两相互连接形成的堆积区最为复杂，通常堆积区长度大于5m。因此，如果巡检机器人能够拥有稳定且安全地跨越堆积区能力，则跨越其他障碍物也可以用同样的方式实现。此外，从fast停运用于检测的时间和费用成本考虑，若机器人拥有跨越多种类滑车障碍的同时，能够拥有高效且稳定地越障方法，则可以极大地提高这一技术的实用性，现有的巡检机器人为了适应不同的障碍，采用了较为复杂的结构，越障步骤繁杂导致效率低下，成本却很高，故障率也高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种面向fast馈源支撑缆索堆积区的越障方法，以解决现有巡检机器人越障适应能力弱、越障效率低和越障稳定性差的问题。
5.为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种面向fast馈源支撑缆索堆积区的越障方法，包括以下步骤：
6.s1、巡检机器人移动至障碍物第一侧由常规巡检状态进入越障状态；
7.s2、左前支撑轮向上升起远离缆索至指定位置时左前支撑轮向移动滑车障碍物平移至移动滑车障碍物的中间位置后，左前支撑轮向下复位重新抱紧缆索，障碍物位于左前支撑轮和右前支撑轮之间的中间位置，左前支撑轮位于移动滑车障碍物的中间位置，右前支撑轮向上升起远离缆索至指定位置；
8.s3、右前支撑轮向前平移至重型索夹障碍物和移动滑车障碍物的中间位置后，右前支撑轮向下复位重新抱紧缆索，此时右前支撑足位于重型索夹障碍物和移动滑车障碍物的中间位置的缆索上，左前支撑足向上升起远离缆索至指定位置；
9.s4、左前支撑轮向下复位重新抱紧缆索，障碍物位于左前支撑轮的左侧位置，右前支撑轮向上升起远离缆索至指定位置，左后支撑轮向上升起远离缆索至指定位置，此时右前支撑轮和左后支撑轮远离缆索处于悬空位置，障碍物位于左前支撑轮和右后支撑轮的中间位置；
10.s5、左后支撑轮向下复位重新抱紧缆索，此时左后支撑轮位于移动滑车障碍物的中间位置，右后支撑轮向前移动至重型索夹障碍物和移动滑车障碍物中间位置后，右后支撑轮向下复位重新抱紧缆索；
11.s6、左后支撑轮向上远离缆索至指定位置后，左后支撑轮向前移动至移动滑车障碍的前方，右后支撑足的后方，并向下复位重新抱紧缆索，右后支撑足向上升起远离缆索至指定位置后，障碍物将离开巡检机器人，此时右后支撑足向下复位重新抱紧缆索，越障完成。
12.更进一步的，全部支撑足上升的高度均大于障碍物上边缘的高度。
13.更进一步的，在常规状态下，所述左前支撑轮和右前支撑轮之间的相对距离为x，所述右前支撑轮和左后支撑轮之间的相对距离为y所述左后支撑轮和右后支撑轮之间的相对距离为z,x＝y＝z。
14.更进一步的，x小于障碍物的宽度。
15.更进一步的，所述障碍物为移动滑车和重型索夹。
16.根据本发明的另一个方面，提供一种使用上述一种面向fast馈源支撑缆索堆积区的越障方法，包括左前支撑轮、右前支撑轮、左后支撑轮和右后支撑轮，所述左前支撑轮、右前支撑轮、左后支撑轮和右后支撑轮交错的滑动设置在巡检机器人内，所述左前支撑轮、右前支撑轮、左后支撑轮和右后支撑轮均用于检机器人的移动和越障。
17.更进一步的，所述左前支撑轮、右前支撑轮、左后支撑轮和右后支撑轮结构均相同，均包括抱索、升降杆和滑块，所述抱索与升降杆的活动端相连，所述升降杆的固定端与滑块相连，所述滑块滑动连接在巡检机器人的内壁上。
18.更进一步的，所述升降杆为电动缸或液压缸。
19.更进一步的，所述抱索包括悬臂和抱紧轮，所述悬臂一端与升降杆活动端相连，所述悬臂另一端转动连接抱紧轮。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.1、通过交错布置的抱索，能够提升巡检机器人在沿着缆索移动的稳定性并保证快速的跨越障碍；
22.2、通过左前支撑轮、右前支撑轮、左后支撑轮和右后支撑轮依次脱离缆索进行越障然后恢复抱紧缆索的形式，能够提升越障的效率和并保证巡检机器人的稳定性；
23.3、通过每次移动完毕后障碍物均位于对应的两个支撑轮之间的中点位置，从而保证越障的动态稳定性，防止干涉现象发生；
24.4、抱索依次脱离和抱紧缆索的形式，使得本巡检机器人能够对堆积区和不同类型的障碍类型均能够保障很好的适应性。
附图说明
25.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实
施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
26.图1为本发明所述的巡检机器人的支撑轮分布位置示意图；
27.图2为本发明所述的巡检机器人的结构示意图；
28.图3为本发明所述的移动滑车的结构示意图；
29.图4为本发明所述的重型索夹的结构示意图；
30.图5为本发明巡检机器人运动到障碍物第一侧的状态示意图；
31.图6为本发明所述的步骤s2部分步骤的状态图；
32.图7为本发明所述的步骤s2部分步骤的状态图；
33.图8为本发明所述的步骤s2部分步骤的状态图；
34.图9为本发明所述的步骤s3部分步骤的状态图；
35.图10为本发明所述的步骤s3部分步骤的状态图；
36.图11为本发明所述的步骤s4部分步骤的状态图；
37.图12为本发明所述的步骤s4部分步骤的状态图；
38.图13为本发明所述的步骤s5部分步骤的状态图；
39.图14为本发明所述的步骤s5部分步骤的状态图；
40.图15为本发明所述的步骤s6部分步骤的状态图；
41.图16为本发明所述的步骤s6部分步骤的状态图；
42.图17为本发明所述的步骤s6部分步骤的状态图；
43.图18为本发明抱索的结构示意图。
44.巡检机器人1；移动滑车2；左前支撑轮3；右前支撑轮4；左后支撑轮5；右后支撑轮6；抱索7；升降杆8；滑块9；缆索10；重型索夹11。
具体实施方式
45.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、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，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。
46.参见附图说明本实施方式，根据本发明的一个方面，提供一种面向fast馈源支撑缆索堆积区的越障方法，包括以下步骤：
47.s1、巡检机器人1移动至障碍物第一侧由常规巡检状态进入越障状态；
48.s2、左前支撑轮3向上升起远离缆索10至指定位置时左前支撑轮3向移动滑车2障碍物平移至移动滑车2障碍物的中间位置后，左前支撑轮3向下复位重新抱紧缆索10，障碍物位于左前支撑轮3和右前支撑轮4之间的中间位置，左前支撑轮3位于移动滑车2障碍物的中间位置，右前支撑轮4向上升起远离缆索10至指定位置；
49.s3、右前支撑轮4向前平移至重型索夹11障碍物和移动滑车2障碍物的中间位置后，右前支撑轮4向下复位重新抱紧缆索10，此时右前支撑足4位于重型索夹11障碍物和移动滑车2障碍物的中间位置的缆索10上，左前支撑足3向上升起远离缆索10至指定位置；
50.s4、左前支撑轮3向下复位重新抱紧缆索10，障碍物位于左前支撑轮3的左侧位置，右前支撑轮4向上升起远离缆索10至指定位置，左后支撑轮5向上升起远离缆索10至指定位置，此时右前支撑轮4和左后支撑轮5远离缆索10处于悬空位置，障碍物位于左前支撑轮3和
右后支撑轮6的中间位置；
51.s5、左后支撑轮5向下复位重新抱紧缆索10，此时左后支撑轮5位于移动滑车2障碍物的中间位置，右后支撑轮6向前移动至重型索夹11障碍物和移动滑车2障碍物中间位置后，右后支撑轮6向下复位重新抱紧缆索10；
52.s6、左后支撑轮5向上远离缆索10至指定位置后，左后支撑轮5向前移动至移动滑车2障碍的前方，右后支撑足6的后方，并向下复位重新抱紧缆索10，右后支撑足6向上升起远离缆索10至指定位置后，障碍物将离开巡检机器人1，此时右后支撑足6向下复位重新抱紧缆索10，越障完成。
53.在本实施例中，全部抱索7上升的高度均大于障碍物上边缘的高度，防止在抱索7进行越障的过程中与障碍物发生干涉。
54.在本实施例中，在常规状态下，所述左前支撑轮3和右前支撑轮4之间的相对距离为x，所述右前支撑轮4和左后支撑轮5之间的相对距离为y,所述左后支撑轮5和右后支撑轮6之间的相对距离为z,x＝y＝z，x小于障碍物的宽度，从而能够保障在越障过程中，左前支撑轮3、右前支撑轮4、左后支撑轮5和右后支撑轮6进行依次越障的过程中，通过依次越障能够保障稳定性的同时，在任意两个支撑轮之间都能够容纳下障碍物而不发生干涉现象。
55.在本实施例中，所述障碍物为移动滑车2和重型索夹11。
56.根据本发明的另一个方面，提供一种使用上述一种面向fast馈源支撑缆索堆积区的越障方法，包括左前支撑轮3、右前支撑轮4、左后支撑轮5和右后支撑轮6，所述左前支撑轮3、右前支撑轮4、左后支撑轮5和右后支撑轮6交错的滑动设置在巡检机器人1内，所述左前支撑轮3、右前支撑轮4、左后支撑轮5和右后支撑轮6均用于巡检机器人1的移动和越障。
57.在本实施例中，所述左前支撑轮3、右前支撑轮4、左后支撑轮5和右后支撑轮6结构均相同，均包括抱索7、升降杆8和滑块9，所述抱索7与升降杆8的活动端相连，所述升降杆8的固定端与滑块9相连，所述滑块9滑动连接在巡检机器人1的内壁上。
58.在本实施例中，所述升降杆8为电动缸或液压缸。
59.在本实施例中，所述抱索7包括悬臂701、抱紧轮702，所述悬臂701一端与升降杆8活动端相连，所述悬臂701另一端转动连接上抱紧轮702.
60.以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

技术特征：
1.一种面向fast馈源支撑缆索堆积区的越障方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、巡检机器人(1)移动至障碍物第一侧由常规巡检状态进入越障状态；s2、左前支撑轮(3)向上升起远离缆索(10)至指定位置时左前支撑轮(3)向移动滑车(2)障碍物平移至移动滑车(2)障碍物的中间位置后，左前支撑轮(3)向下复位重新抱紧缆索(10)，障碍物位于左前支撑轮(3)和右前支撑轮(4)之间的中间位置，左前支撑轮(3)位于移动滑车(2)障碍物的中间位置，右前支撑轮(4)向上升起远离缆索(10)至指定位置；s3、右前支撑轮(4)向前平移至重型索夹(11)障碍物和移动滑车(2)障碍物的中间位置后，右前支撑轮(4)向下复位重新抱紧缆索(10)，此时右前支撑足(4)位于重型索夹(11)障碍物和移动滑车(2)障碍物的中间位置的缆索(10)上，左前支撑足(3)向上升起远离缆索(10)至指定位置；s4、左前支撑轮(3)向下复位重新抱紧缆索(10)，障碍物位于左前支撑轮(3)的左侧位置，右前支撑轮(4)向上升起远离缆索(10)至指定位置，左后支撑轮(5)向上升起远离缆索(10)至指定位置，此时右前支撑轮(4)和左后支撑轮(5)远离缆索(10)处于悬空位置，障碍物位于左前支撑轮(3)和右后支撑轮(6)的中间位置；s5、左后支撑轮(5)向下复位重新抱紧缆索(10)，此时左后支撑轮(5)位于移动滑车(2)障碍物的中间位置，右后支撑轮(6)向前移动至重型索夹(11)障碍物和移动滑车(2)障碍物中间位置后，右后支撑轮(6)向下复位重新抱紧缆索(10)；s6、左后支撑轮(5)向上远离缆索(10)至指定位置后，左后支撑轮(5)向前移动至移动滑车(2)障碍的前方，右后支撑足(6)的后方，并向下复位重新抱紧缆索(10)，右后支撑足(6)向上升起远离缆索(10)至指定位置后，障碍物将离开巡检机器人(1)，此时右后支撑足(6)向下复位重新抱紧缆索(10)，越障完成。2.根据权利要求1所述的一种面向fast馈源支撑缆索堆积区的越障方法，其特征在于：全部抱索(7)上升的高度均大于障碍物上边缘的高度。3.根据权利要求1所述的一种面向fast馈源支撑缆索障碍的越障方法，其特征在于：在常规状态下，所述左前支撑轮(3)和右前支撑轮(4)之间的相对距离为x，所述右前支撑轮(4)和左后支撑轮(5)之间的相对距离为y,所述左后支撑轮(5)和右后支撑轮(6)之间的相对距离为z,x＝y＝z。4.根据权利要求3所述的一种面向fast馈源支撑缆索堆积区的越障方法，其特征在于：x小于障碍物的宽度。5.根据权利要求1所述的一种面向fast馈源支撑缆索堆积区的越障方法，其特征在于：所述障碍物为移动滑车(2)和重型索夹(11)。6.一种使用如权利要求1-5任一项所述的一种面向fast馈源支撑缆索堆积区的越障方法，其特征在于：包括左前支撑轮(3)、右前支撑轮(4)、左后支撑轮(5)和右后支撑轮(6)，所述左前支撑轮(3)、右前支撑轮(4)、左后支撑轮(5)和右后支撑轮(6)交错的滑动设置在巡检机器人(1)内，所述左前支撑轮(3)、右前支撑轮(4)、左后支撑轮(5)和右后支撑轮(6)均用于巡检机器人(1)的移动和越障。7.根据权利要求6所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述左前支撑轮(3)、右前支撑轮(4)、左后支撑轮(5)和右后支撑轮(6)结构均相同，均包括抱索(7)、升降杆(8)和滑块(9)，所述抱索(7)与升降杆(8)的活动端相连，所述升降杆(8)的固定端与滑块(9)相连，所
述滑块(9)滑动连接在巡检机器人(1)的内壁上。8.根据权利要求7所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述升降杆(8)为电动缸或液压缸。9.根据权利要求7或8所述的一种巡检机器人，其特征在于：所述抱索(7)包括悬臂(701)、抱紧轮(702)，所述悬臂(701)一端与升降杆(8)活动端相连，所述悬臂(701)另一端转动连接上抱紧轮(702)。

技术总结
本发明提出了一种面向FAST馈源支撑缆索堆积区的越障方法，属于巡检机器人领域。解决现有巡检机器人越障步骤复杂、越障适应能力低且效率不高的问题。所述堆积区包括重型索夹和移动滑车。所述巡检机器人本体内设有可相对所述机器人本体移动的左前支撑足、右前支撑足、左后支撑足和右后支撑足，所述左前支撑足、右前支撑足、左后支撑足和右后支撑足可分别沿馈源支撑缆索行走、压紧缆索和脱离缆索。所述面向FAST馈源支撑缆索堆积区的越障方法，可使机器人安全且平稳地跨越复杂障碍,保证越障的稳定性和高效性,能够稳定跨越复杂且种类不同的障碍，具有安全性高、稳定性好和障碍适应性强的特点，主要用于巡检机器人进行越障。主要用于巡检机器人进行越障。主要用于巡检机器人进行越障。


技术研发人员：曹宇 洪雨晨
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2023.06.24
技术公布日：2023/10/11