斜拉索是斜拉桥的重要组成部分,而且是斜拉桥的主要承重构件之一,设计者们称之为斜拉桥的“生命线”。斜拉索的造价昂贵,平均占到整座桥梁成本的25%~30%,及时的了解斜拉索的服役情况和性能状态,并通过对斜拉索的适时的维护,延长其使用寿命,对斜拉桥是具有重要的意义的。缆索检测,对于降低斜拉桥缆索系统的常规定期维护保养费用,延长斜拉桥缆索的使用年限,乃至于节约国家财产,维护整个社会的安全保障,都是必不可少的。本论文以上海大型跨江斜拉桥为研究对象,对缆索结构的特点进行分析,开发了一种可以沿着缆索稳定爬升的检测机器人,通过机器人携带的摄像头对拉索表观病害进行拍摄并将信号远程传回地面,通过人工判断拉索表皮的缺损状况。该技术可以提高拉索检测维护的效率和安全性,降低维护成本,具有很好的应用前景,能够带来巨大的经济、社会效益。本文首先分析了缆索检测机器人的技术背景。近年来,各种各样的爬索机器人工作原理被提出,其中较常见的五类是夹紧蠕动式机器人、履带式机器人、多足行走式机器人、蛇形机器人和轮式爬行机器人。每种原理的机器人各有其优势和劣势,需要针对具体应用场合进行分析。本文分别分析现有的几种缆索检测机器人的工作原理,从中选择出最适合本论文的轮式爬行机器人。本文接下来分析了论文设计需求,提出了本论文的难点和创新点。然后从机械、硬件和软件三个方向详细描述了系统的设计与实现过程。在机械结构方面,本文描述了电机的选择过程,以及爬升机构、自适应越障系统和安全回收子系统的设计;在硬件方面,本文分别描述了控制子系统、无线通讯子系统、图像无线采集传输系统和电源模块子系统的设计;在软件方面,本文描述了软件开发环境,软件设计以及软件操作流程。其次,为了保证机器人的越障能力,本文设计了一种自适应模糊控制越障系统。斜拉桥缆索机器人越障设计的一个必须解决的难点是:如何保证在未知障碍物高度的前提下,机器人轮子与缆索之间能够保持协调,即自适应地调整机器人对缆索的夹紧力。如果夹紧力过大,则可能会出现卡顿情况,越障能力下降,还可能造成缆索的损伤或表面涂层掉漆;如果夹紧力偏小,那么如果缆索检测机器人的摩擦力不足,就很难正常地进行爬升工作,或者可能出现在斜缆索打滑的现象。另外,当缆索检测机器人攀爬测量较大倾斜角度(比如60°~90°)的缆索时,相比攀爬角度较小的情况,就需要对缆索施加更大的夹紧力,来产生足够的驱动摩擦力,保证系统用来克服自重、负载及风力等外界因素的影响。自适应模糊控制越障系统的实现,成功地解决了上述问题。最后,本文对缆索检测机器人整机进行了室内模型实验和室外现场测试,并从速度、图像、控制精度、稳定性等各个方面对得到的数据进行了分析。本文成功地设计了满足论文相关需求的缆索检测机器人,并且使用自适应模糊控制越障系统,保证了机器人的越障能力,实现了论文目标。