CN109760763A - 一种检测修复机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测修复机器人，主要由驱动机构、支架、连接机构和微感应单元和控制系统组成；其中驱动机构由两条伸缩腿通过支架连接，支架内焊接有丝杆螺母，可与伸缩腿上的丝杆配合，完成伸缩腿的升降动作；该机器人包括至少三个驱动机构，相邻两个驱动机构由连接机构连接；微感应单元安装在机器人前端；驱动电机通过锥齿轮传动驱动麦克纳姆轮移动可以有效减小电机的横向安放空间。驱动装置、连接机构、微感应单元均连接在控制系统上。本发明的优点在于：可以通过携带检测装置和修复装置完成对石油化工厂的巡检和修复任务，可完成在管道外侧的各个方向的移动，增加对石油化工厂的巡检完整度。

Description

一种检测修复机器人

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体指的是一种检测修复机器人。

背景技术

在石油化工厂中，随处可见的油罐和管道是非常重要的设备，在长期使用过程中，内部的化学腐蚀和机械破坏等是造成油罐和管道失效的主要方式。石油化工类产业中的安全问题是十分重要的，为保证石油化工厂的安全性，需要对厂内各类设备进行检查和对有损伤的设备进行修复。目前监测修复工作主要是有人工完成，由于石油化工厂内的管道和油罐由于分布较为密集且复杂，采用机器人代替工作人员完成巡检和修复任务可以减轻工作人员的工作量并且带来许多便利。

石油化工企业对爬壁机器人的应用主要是完成对大型油罐内外壁检测、喷漆和除锈等工作。但目前的机器人在管道和油罐上的运动不能遍及每个角落和不够灵活，管道分布比较复杂也会影响机器人的运动，因此，设计一种运动灵活且高效的自主检测修复机器人来携带检测装备和修复装备是具有积极意义的。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测修复机器人。

本发明采用的技术方案是：

一种检测修复机器人，其特征在于，包括：驱动机构、支架、连接机构、微感应单元、控制系统；

所述驱动机构由两条伸缩腿和支架组成；伸缩腿由麦克纳姆轮、车轴件、传动盒、伸缩腿支架、丝杆、联轴器、固定板、升降电机、轴承、驱动电机、锥齿轮组成；

所述支架由方管焊接而成且焊有丝杆螺母；

所述连接机构由内连接件、外连接件、调节电机、联轴器、电机固定架、转动杆、转动轴承组成。

进一步地，所述伸缩腿中的四条伸缩腿的支架内嵌在支架内，伸缩腿支架和固定板静连接，固定板和升降电机通过螺钉连接，升降电机的电机轴和丝杆通过联轴器连接，丝杆另一端与升降传动轴承的内圈过盈配合，升降传动轴承的外圈与传动盒配合，伸缩腿支架和传动盒静连接；麦克纳姆轮、车轴件、锥齿轮依次连接，车轴件和轴承内圈过盈配合，轴承的外圈和传动盒过盈配合，驱动电机通过螺钉连接固定在传动盒内部，且驱动电机的电机轴与锥齿轮连接。

进一步地，所述支架由方管焊接而成的，两侧方管与竖直方向夹角α为1～10度；方管内侧焊接有丝杆螺母且丝杆螺母两个方管的几何中心；丝杆螺母和丝杆配合，升降电机带动丝杆完成相对丝杆螺母的相对转动可以完成伸缩腿相对于支架的升降运动。

进一步地，所述连接机构内连接件、滚动杆、转动轴承、外连接件、电机固定架、调节电机、联轴器依次连接；转动轴承、内连接件都安装在转动杆上且均是过盈配合，滚动轴承外圈与外连接件采用过盈配合；调节电机与电机固定架通过螺钉连接，电机固定架和外连接件静连接；调节电机的电机轴与转动杆通过联轴器连接，调节电机可通过带动转动杆转动完成内连接件和外连接件绕转动杆的相对转动，外连接件和内连接件与支架都是固定连接。

进一步地，每条伸缩腿下都安装有强力电磁铁(14)。

进一步地，所述驱动机构、支架、连接机构、微感应单元均连接在控制系统上。

本发明的有益效果是：

①本发明采用的是麦克纳姆轮作为驱动轮，麦克纳姆轮的特性可以实现360度无死角的全方位移动。

②伸缩腿结构可以在机器人跨越管道接口时交替升降完成前进；每条伸缩腿升降都是独立驱动的，可以在机器人中线与管道轴线不在同一平面内时，也能通过调整每条升降腿的高度，让每个轮子都与管道一直接触着，保证动力的传递，配合麦克纳姆轮的移动特性，实现机器人在管道上的全向移动(横向移动、前进后退、旋转运动、环绕管道运动等)，提高检测的精准度和修复的完整度。

③驱动机构数量的可调整性，可以为机器人携带不同的设备提供更多选择方案，根据实际需求进行灵活调整。

④连接机构可带动驱动机构完成抬头和低头动作，使机器人在水平方向运动和竖直方向运动的相互转化中，既可以绕转角内侧移动也可以绕转角外侧移动。

⑤两侧方管与竖直方向夹角α为1～10度，可以使麦克纳姆轮横截面与管道法线重合，提高麦克纳姆轮在非水平面上的移动效率。

附图说明

下面结合附图给本发明较佳实施例，以详细说明本发明的实施方案。

图1是整体立体结构示意图

图2是伸缩腿立体结构示意图

图3是连接机构立体结构示意图

图4两侧方管与竖直方向夹角示意图

图中：1-麦克纳姆轮，2-车轴件，3-传动盒，4-支架，5-伸缩腿支架，6-丝杆，7-联轴器，8-固定板，9-升降电机，10-内连接件，11-丝杆螺母，12-外连接件，13-轴承，14-强力电磁铁，15-升降传动轴承，16-驱动电机，17-锥齿轮，18-调节电机，19-联轴器，20-电机固定架，21-转动杆，22-转动轴承，23-微感应单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种检测修复机器人，包括：驱动机构、支架、连接机构、微感应单元、控制系统；

所述驱动机构由两条伸缩腿和支架4组成；伸缩腿由麦克纳姆轮1、车轴件2、传动盒3、伸缩腿支架5、丝杆6、联轴器7、固定板8、升降电机9、轴承13、驱动电机16、锥齿轮17组成；

所述支架由方管焊接而成且焊有丝杆螺母11；

所述连接机构由内连接件10、外连接件12、调节电机18、联轴器19、电机固定架20、转动杆21、转动轴承22组成。

如图1、图2所示，所述伸缩腿中的四条伸缩腿的支架5内嵌在支架4内，伸缩腿支架5和固定板8静连接，固定板8和升降电机9通过螺钉连接，升降电机9的电机轴和丝杆6通过联轴器7连接，丝杆6另一端与升降传动轴承15的内环过盈配合，升降传动轴承15的外环与传动盒3配合，伸缩腿支架5和传动盒3静连接；麦克纳姆轮1、车轴件2、锥齿轮17依次连接，车轴件2和轴承13内圈过盈配合，轴承13的外圈和传动盒3过盈配合，驱动电机16通过螺钉连接固定在传动盒3内部，且驱动电机16的电机轴与锥齿轮17连接。

如图1、图4所示，所述支架由方管焊接而成的，两侧方管与竖直方向夹角α为1～10度；方管内侧焊接有丝杆螺母11且丝杆螺母11两个方管的几何中心；丝杆螺母11和丝杆6配合，升降电机9带动丝杆6完成相对丝杆螺母11的相对转动可以完成伸缩腿相对于支架4的升降运动。

如图1、图3所示，所述连接机构内连接件10、滚动杆21、转动轴承22、外连接件12、电机固定架20、调节电机18、联轴器19依次连接；转动轴承22、内连接件10都安装在转动杆21上且均是过盈配合，滚动轴承22外圈与外连接件12采用过盈配合；调节电机18与电机固定架20通过螺钉连接，电机固定架20和外连接件12静连接；调节电机18的电机轴与转动杆21通过联轴器连接，调节电机18可通过带动转动杆21转动完成内连接件10和外连接件12绕转动杆21的相对转动，外连接件12和内连接件10与支架4都是固定连接。

如图1所示，每条伸缩腿下都安装有强力电磁铁14。

所述驱动机构、支架、连接机构、微感应单元均连接在控制系统上。

跨越管道接口方式一(列举三个驱动机构的情况)：

第一步：由微感应单元检测出前方有管道接口时，最前排的伸缩腿在升降电机的驱动下升起，由后面两排的驱动机构推动机器人前进，当前排伸缩腿越过了管道接口之后，升降电机驱动前排伸缩腿下降；

第二步：中间一排的伸缩腿在升降电机的驱动下升起，由前排和后排的驱动机构推动机器人前进，当中间一排伸缩腿越过了管道接口之后，升降电机驱动中间一排伸缩腿下降；

第三步：后排的伸缩腿在升降电机的驱动下升起，由前面两排的驱动机构推动机器人前进，当后排伸缩腿越过了管道接口之后，升降电机驱动后排伸缩腿下降；

跨越管道接口方式二(列举三个驱动机构的情况)：

第一步：由微感应单元检测出前方有管道接口时，连接第一排和第二排驱动机构之间的连接机构中的电机带动前排驱动机构进行抬头动作，在轮子抬升高度足以越过管道接口时，由后面两排的驱动机构推动机器人前进，当前排驱动机构越过了管道接口之后，连接机构中的电机再驱动前排驱动机构低头，直到前排的麦克纳姆轮接触在管道上；

第二步：两个连接机构中的电机同时带动前排和后排的驱动机构进行低头动作，则中间一排的驱动机构相对其余两个驱动机构就抬升起来了，在抬升高度足以越过管道接口时，由前排和后排的驱动机构推动机器人前进，当中间驱动机构越过了管道接口之后，连接机构中的电机再带动前排和后排的驱动机构进行抬头动作，直到中间一排的麦克纳姆轮接触在管道上；

第三步：连接第二排和第三排驱动机构之间的连接机构中的电机带动后排驱动机构进行抬头动作，在轮子抬升高度足以越过管道接口时，由前面两排的驱动机构推动机器人前进，当后排驱动机构越过了管道接口之后，连接机构中的电机再驱动后排驱动机构低头，直到后排的麦克纳姆轮接触在管道上；

在机器人运动过程中，当伸缩腿需要抬升的的时候，该伸缩腿下方的强力电磁铁需要断电，尽可能减小升降电机在抬升过程中需要克服的阻力；在管道外运动，最常见的障碍就是管道接口，这里提供的两种越过管道接口的运动方式，便于使机器人在携带不同设备时有更多的运动选择。

以上内容对本发明的较佳实施例和基本原理做了详细论述，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员应该了解在不违背本发明精神的前提下还会有各种等同变形和替换，这些等同变形和替换都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (6)

1.一种检测修复机器人，其特征在于，包括：驱动机构、支架、连接机构、微感应单元、控制系统；

所述驱动机构由两条伸缩腿和支架(4)组成；伸缩腿由麦克纳姆轮(1)、车轴件(2)、传动盒(3)、伸缩腿支架(5)、丝杆(6)、联轴器(7)、固定板(8)、升降电机(9)、轴承(13)、驱动电机(16)、锥齿轮(17)组成；

所述支架由方管焊接而成且焊有丝杆螺母(11)；

所述连接机构由内连接件(10)、外连接件(12)、调节电机(18)、联轴器(19)、电机固定架(20)、转动杆(21)、转动轴承(22)组成。

2.根据权利要求1所述的一种检测修复机器人，其特征在于：所述伸缩腿中的四条伸缩腿的支架(5)内嵌在支架(4)内，伸缩腿支架(5)和固定板(8)静连接，固定板(8)和升降电机(9)通过螺钉连接，升降电机(9)的电机轴和丝杆(6)通过联轴器(7)连接，丝杆(6)另一端与升降传动轴承(15)的内环过盈配合，升降传动轴承(15)的外环与传动盒(3)配合，伸缩腿支架(5)和传动盒(3)静连接；麦克纳姆轮(1)、车轴件(2)、锥齿轮(17)依次连接，车轴件(2)和轴承(13)内圈过盈配合，轴承(13)的外圈和传动盒(3)过盈配合，驱动电机(16)通过螺钉连接固定在传动盒(3)内部，且驱动电机(16)的电机轴与锥齿轮(17)连接。

3.根据权利要求1所述的一种检测修复机器人，其特征在于：所述支架由方管焊接而成的，两侧方管与竖直方向夹角α为1～10度；方管内侧焊接有丝杆螺母(11)且丝杆螺母(11)两个方管的几何中心；丝杆螺母(11)和丝杆(6)配合，升降电机(9)带动丝杆(6)完成相对丝杆螺母(11)的相对转动可以完成伸缩腿相对于支架(4)的升降运动。

4.根据权利要求1所述的一种检测修复机器人，其特征在于：所述连接机构内连接件(10)、滚动杆(21)、转动轴承(22)、外连接件(12)、电机固定架(20)、调节电机(18)、联轴器(19)依次连接；转动轴承(22)、内连接件(10)都安装在转动杆(21)上且均是过盈配合，滚动轴承(22)外圈与外连接件(12)采用过盈配合；调节电机(18)与电机固定架(20)通过螺钉连接，电机固定架(20)和外连接件(12)静连接；调节电机(18)的电机轴与转动杆(21)通过联轴器连接，调节电机(18)可通过带动转动杆(21)转动完成内连接件(10)和外连接件(12)绕转动杆(21)的相对转动，外连接件(12)和内连接件(10)与支架(4)都是固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种检测修复人，其特征在于：每条伸缩腿下都安装有强力电磁铁(14)。

6.根据权利要求1所述的一种检测修复人，其特征在于：所述驱动机构、支架、连接机构、微感应单元均连接在控制系统上。