桑智靈 曹君 竇巖 顧秋憶

(常熟理工學(xué)院機械工程學(xué)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(shè)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(dǎo)致了不少的事故傷害[1]。

根據(jù)相關(guān)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(diào)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(dǎo)軌的檢修方式主要是以人工檢修為主。電梯組成部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜度高，檢修范圍大、細(xì)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(zhì)量也難以保障，如何提高作業(yè)效率、改善作業(yè)質(zhì)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(dǎo)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(dǎo)軌檢修機器人可以測量導(dǎo)軌垂直度，檢查導(dǎo)軌的潤滑度以及對關(guān)鍵部分的檢測。電梯導(dǎo)軌檢修機器人結(jié)合了機檢的準(zhǔn)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(dǎo)軌垂直度的測量

圖1 電梯導(dǎo)軌檢修機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計

電梯的導(dǎo)軌是導(dǎo)向部件,導(dǎo)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(dǎo)軌的垂直度進行相關(guān)的檢測就非常的重要。目前導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)軌垂直度的測量。

1.2 導(dǎo)軌潤滑度的處理

因電梯已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，大多?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(dǎo)軌或?qū)аケ砻鏉櫥蛔阍斐?，定期保養(yǎng)保證導(dǎo)軌、導(dǎo)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(dǎo)軌的接口處設(shè)計一個出油口，檢修機器人在導(dǎo)軌上運動的同時，出油口進行輸油，從而保證導(dǎo)軌不會與轎廂因潤滑不足而產(chǎn)生故障。

1.3 對關(guān)鍵零部件的比對檢測

電梯導(dǎo)軌檢修機器人攜帶全角度相機可以對關(guān)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(shè)置好的判斷標(biāo)準(zhǔn)方案實現(xiàn)關(guān)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(dāng)前圖像和原始圖像進行比對分析，從而得到當(dāng)前電梯關(guān)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(biāo)準(zhǔn)，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(dǎo)軌檢修機器人的機身內(nèi)部示意圖

2 電梯導(dǎo)軌檢修機器人檢測流程

(1)檢修人員攜帶電梯導(dǎo)軌檢修機器人，在核準(zhǔn)電梯型號，檢修時間等信息后，將電梯導(dǎo)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(dǎo)軌檢修機器人自動調(diào)用。

(2)電梯導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)軌垂直度的測量，并且終端會根據(jù)計算結(jié)果并依照判斷標(biāo)準(zhǔn)，將結(jié)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(dǎo)軌檢修機器人的機械結(jié)構(gòu)

3.1 電梯T形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)

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

3.2 機器人的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

電梯導(dǎo)軌檢修機器人結(jié)構(gòu)如圖1所示，垂直度檢測模塊，潤滑度模塊，關(guān)鍵部位檢測模塊可以安裝在機身上。電梯導(dǎo)軌檢修機器人的動力驅(qū)動依附在機箱上，不需要內(nèi)置動力模塊，起到了減少體積，節(jié)省能源的作用。電梯導(dǎo)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(diào)節(jié)導(dǎo)軌與左右調(diào)節(jié)導(dǎo)軌起到了調(diào)整的作用，可以根據(jù)不同型號的電梯T型導(dǎo)軌進行調(diào)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(nèi)部的無線傳輸模塊。

4 結(jié)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(yīng)用前景和良好的社會效益。