一種電梯導軌檢修機器人的設計①

桑智靈 曹君 竇巖 顧秋憶

(常熟理工學院機械工程學院 江蘇常熟 215500)

自從我國改革開放以后，國家經(jīng)濟發(fā)展迅速，人民生活水平顯著提高，很多人在城市里住上了高層樓房。對于高層建筑而言，電梯是其中必不可少的一類設備，它不僅保障了人們的出行效率，更承載著千家萬戶的出行安全。然而在電梯檢驗過程中卻存在各種因素因而導致了不少的事故傷害[1]。

根據(jù)相關研究表明，重視電梯的日常保養(yǎng)，保障重要部件的定期更換，潤滑，以及調整機件的間隙，可以進一步的保障電梯的安全性，減少事故發(fā)生的頻率。

目前對于電梯導軌的檢修方式主要是以人工檢修為主。電梯組成部件結構復雜度高，檢修范圍大、細小部件數(shù)量多，易造成漏檢；作業(yè)強度大。檢修人員長時間的進行高強度作業(yè)，這對檢修人員的身心健康產(chǎn)生了很大的損害。工作質量也難以保障，如何提高作業(yè)效率、改善作業(yè)質量、優(yōu)化檢修方式是目前很讓人重視的一個問題。智能電梯導軌檢修機器人的投入使用可以很大程度的改善以上的問題。

電梯導軌檢修機器人可以測量導軌垂直度，檢查導軌的潤滑度以及對關鍵部分的檢測。電梯導軌檢修機器人結合了機檢的準確性，穩(wěn)定性和無線傳輸?shù)膬?yōu)點。

1 檢修方案的選擇

1.1 導軌垂直度的測量

圖1 電梯導軌檢修機器人的結構設計

電梯的導軌是導向部件,導軌的垂直度很大程度上影響了電梯工作時的安全與舒適度。對導軌的垂直度進行相關的檢測就非常的重要。目前導軌檢測有有線錘檢測法和激光檢測法兩種常用的方法[2]。但是運用上述兩種方法在導軌檢測中也存在精度低、受環(huán)境影響大、操作困難等缺陷。于是我們采用壓力測距法來測量垂直度。檢測機器人水平方向輸出壓力傳感器，傳感器實時將數(shù)據(jù)通過單片機傳回終端，通過壓力的變化，終端計算垂直度，從而實現(xiàn)導軌垂直度的測量。

1.2 導軌潤滑度的處理

因電梯已經(jīng)成為人們日常生活中不可或缺的一部分，大多數(shù)人可能會發(fā)現(xiàn)，部分電梯在下降中可能產(chǎn)生非常明顯的震動，而這極可能是導軌或導靴表面潤滑不足造成，定期保養(yǎng)保證導軌、導靴之間的潤滑性能，可以減少電梯的震動現(xiàn)象[3]。

于是，我們在檢修機器人與導軌的接口處設計一個出油口，檢修機器人在導軌上運動的同時，出油口進行輸油，從而保證導軌不會與轎廂因潤滑不足而產(chǎn)生故障。

1.3 對關鍵零部件的比對檢測

電梯導軌檢修機器人攜帶全角度相機可以對關鍵部位進行全方位掃描，形成完整的三維圖像信息，通過提前設置好的判斷標準方案實現(xiàn)關鍵部位的故障識別。采用圖像對比的方式檢測電梯故障，即將同一電梯的相同部位零件當前圖像和原始圖像進行比對分析，從而得到當前電梯關鍵部位的圖像變化信息。并依照一開始已寫入終端的判斷標準，通過三維圖像的變化進行分析，進而生成檢修報告，使檢修人員可以根據(jù)報告進行維修保養(yǎng)。

圖2 電梯導軌檢修機器人的機身內部示意圖

2 電梯導軌檢修機器人檢測流程

(1)檢修人員攜帶電梯導軌檢修機器人，在核準電梯型號，檢修時間等信息后，將電梯導軌檢修機器人啟動。該電梯的作業(yè)方案以及歷史維修信息將會被電梯導軌檢修機器人自動調用。

(2)電梯導軌檢修機器人將依附在電梯機箱上從電梯的頂端向下運動，對指定部位進行抓拍掃描，生成完整的三維圖像信息，并將此信息通過無線傳輸，傳輸給上位機。上位機會根據(jù)其與原始數(shù)據(jù)進行比對分析，尋找圖像中的異常，并寫入檢測報告中。

(3)電梯導軌檢修機器人在運動的同時，檢測機器人水平方向輸出壓力傳感器，傳感器實時將數(shù)據(jù)通過無線傳輸傳回終端，通過壓力的變化，終端計算垂直度，從而實現(xiàn)導軌垂直度的測量，并且終端會根據(jù)計算結果并依照判斷標準，將結果寫入檢測報告中。

(4)根據(jù)檢測報告的提示，檢修人員可以進行針對性的維修保養(yǎng)，維修的效率也就可以大大的提高了。

3 電梯導軌檢修機器人的機械結構

3.1 電梯T形導軌結構

電梯導軌是電梯在井道內上下行駛的安全路軌，它對于轎廂運行起到了關鍵的導向作用[5]。電梯常用的導軌是T形導軌。GB/T 22562—2008 中推薦T形導軌材料為Q235普通碳素結構鋼，電梯導軌導向面縱向粗糙度≤ 6.3 μm。T形導軌主要規(guī)格參數(shù)：導軌導向面寬度 k=9～31.75 mm，導向面高度n=30～57mm，導軌寬度b=70～140mm，導軌標準長度L=5m。

3.2 機器人的機械結構設計

電梯導軌檢修機器人結構如圖1所示，垂直度檢測模塊，潤滑度模塊，關鍵部位檢測模塊可以安裝在機身上。電梯導軌檢修機器人的動力驅動依附在機箱上，不需要內置動力模塊，起到了減少體積，節(jié)省能源的作用。電梯導軌檢修機器人與機箱之間用過底座和固定支架連接。前后調節(jié)導軌與左右調節(jié)導軌起到了調整的作用，可以根據(jù)不同型號的電梯T型導軌進行調改。達到了一機多用的目的。數(shù)據(jù)線的作用是將檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C身內部的無線傳輸模塊。

4 結語

隨著科技的發(fā)展，高層建筑的增加，電梯的速度也在逐漸加快。同時對電梯乘坐的舒適性和安全性也有了很高的要求。該產(chǎn)品的使用將很大限度的縮短電梯檢修時間，提高檢測的效率，并且降低了檢修人員的工作強度，具有廣闊的應用前景和良好的社會效益。