CN112319644A - 爬壁检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种爬壁检测机器人，用于管排结构的检测，包含：机器人本体：若干驱动轮模块，若干驱动轮模块分别与机器人本体相连，若干驱动轮模块用于驱动机器人本体在管排结构上移动和检测；检测模块，检测模块设置在机器人本体上，用于检测管排结构。本发明的轮间距可调，能够适应不同规格管排结构的形成的管距；采用一侧锁定另一侧不锁定方式，可实现轮间距浮动自适应调整，适用于管排结构的管距存在较大误差、变形等应用场景；并且，能够搭载多种检测设备，实现对管排结构的全面自动检测；同时，能够实现稳定运行、精准定位，进一步提升检测效果。

Description

爬壁检测机器人

技术领域

本发明涉及爬壁机器人技术领域，特别涉及一种爬壁检测机器人。

背景技术

爬壁机器人（wall climbing robot）是可以在垂直墙壁上攀爬并完成作业的自动化机器人，又称为壁面移动机器人，因为垂直壁面作业超出人的极限，又称为极限作业机器人。

爬壁机器人必须具备吸附和移动两个基本功能，而常见吸附方式有负压吸附和永磁吸附两种。其中，负压吸附方式可以通过吸盘内产生负压而吸附于壁面上，不受壁面材料的限制；永磁吸附方式则有永磁体和电磁铁两种方式，只适用于吸附导磁性壁面。爬壁机器人主要用于石化企业对圆柱形大罐进行探伤检查或喷漆处理，或进行建筑物的清洁和喷涂。在核工业中用来检查测厚等，还可以用于消防和造船等行业。日本在爬壁机器人研究上发展迅速，中国也于20世纪90年代以来进行类似的研究。工业领域中，爬壁机器人以磁性吸附类型的机器人居多。

在平面或曲面钢制结构上，已经有越来越多的爬壁机器人应用，包括观察、检测、清洗等各种机器人作业应用，但是，在复杂钢制结构表面，比如，具有具备凹凸不平结构、管排结构等，受制于磁性吸附作用减弱、爬行受阻等因素，机器人应用受到严重限制。

以锅炉水冷壁结构为例：绝大多数锅炉水冷壁采用膜式结构，也即：水冷壁由管子和鳍片焊成的气密式结构，形成水冷壁墙。水冷壁墙制造工艺较复杂，投入运行后受炉内高温腐蚀和煤粉冲刷磨损等影响，存在减薄、裂纹等情况，也可引发胀管、爆管等事故，需要经常检查。锅炉水冷壁为管排结构，管子间距因鳍片增大，对磁吸附和移动爬行带来很大困难，因此，适用于类似锅炉水冷壁管排结构的爬壁检测机器人的开发和应用受到了限制。

发明内容

根据本发明实施例，提供了一种爬壁检测机器人，用于管排结构的检测，包含：

机器人本体；

若干驱动轮模块，若干驱动轮模块分别与机器人本体相连，若干驱动轮模块用于驱动机器人本体在管排结构上移动和检测；

检测模块，检测模块设置在机器人本体上，用于检测管排结构。

进一步，驱动轮模块包含：

驱动轮，驱动轮用于驱动机器人本体移动，驱动轮运行在管排结构的相邻两根管道之间；

驱动电机，驱动电机驱动所述驱动轮转动；

调节螺杆，调节螺杆的一端与驱动轮固定相连，另一端和机器人本体活动相连，调节螺杆与驱动轮的转轴平行，调节螺杆可带动驱动轮沿调节螺杆的轴向往复移动。

进一步，驱动轮模块还包含：锁紧螺母，锁紧螺母套设在调节螺杆的另一端，用于将调节螺杆锁紧在机器人本体上，使调节螺杆与机器人本体之间不发生位移。

进一步，驱动轮为磁轮。

进一步，爬壁检测机器人还包含：若干根平行设置的调节辊，调节辊的轴向与机器人本体的移动方向一致，每根调节辊位于调节螺杆与机器人本体之间，用于为调节螺杆的移动进行辅助导向。

进一步，爬壁检测机器人还包含：计米装置，计米装置连接在机器人本体或驱动轮模块上，用于定位机器人本体的位置和移动距离。

进一步，检测模块包含：若干探头，每个探头与机器人本体活动相连，用于探测管排结构的表面。

进一步，探头为磁性探头，磁性探头吸附在管排结构上。

进一步，检测模块还包含：辅助行走轮，辅助行走轮设置在磁性探头两侧，用于辅助机器人本体带动磁性探头在管排结构的表面移动。

进一步，检测模块还包含：设置在机器人本体上的摄像头和照明灯。

根据本发明实施例的爬壁检测机器人，轮间距可调，能够适应不同规格管排结构的形成的管距；采用一侧锁定另一侧不锁定方式，可实现轮间距浮动自适应调整，适用于管排结构的管距存在较大误差、变形等应用场景；并且，能够搭载多种检测设备，实现对管排结构的全面自动检测；同时，能够实现稳定运行、精准定位，进一步提升检测效果。

要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并 且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。

附图说明

图1为根据本发明实施例爬壁检测机器人的主视图；

图2为根据本发明实施例爬壁检测机器人的俯视图；

图3为图2中同一侧的一对驱动轮模块的拆解示意图；

图4为根据本发明实施例爬壁检测机器人在管排结构上的行进原理示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，详细描述本发明的优选实施例，对本发明做进一步阐述。

首先，将结合图1~4描述根据本发明实施例的爬壁检测机器人，用于管排结构6的检测，其应用场景很广。

如图1所示，本发明实施例的爬壁检测机器人，具有机器人本体1、若干驱动轮模块2和检测模块3。

具体地，如图1~3所示，机器人本体1的侧面设有一对手柄13，双手握持手柄13即可实现爬壁检测机器人的吸附部署和撤离，使用方便快捷、易携带。

具体地，如图1、2、4所示，若干驱动轮模块2分别与机器人本体1相连，若干驱动轮模块2用于驱动机器人本体1在管排结构6上移动和检测。在本实施例中，设有4个驱动轮模块2，成对分别设置在机器人本体1的两侧，作为爬壁检测机器人的左前轮、左后轮、右前轮和右后轮，当然，驱动轮模块2的数量并不限于4个。

进一步，在本实施例中，如图2所示，驱动轮模块2可与机器人本体1分离，即位于机器人本体1的外部，使得更加便于调节驱动轮模块2之间的位置关系，即，更加便于调节位于机器人本体1两侧的轮间距。

进一步，如图3所示，在本实施例中，可以将位于机器人本体1一侧的驱动轮模块2安装为一体，从而将若干驱动轮模块2分为两对轮组，从而实现两对轮组间的轮间距的快速调整。

进一步，如图3、4所示，驱动轮模块2具有：驱动轮21、驱动电机22和调节螺杆23。其中，驱动轮21由驱动电机22驱动，驱动轮21转动带动机器人本体1移动，驱动轮21运行在管排结构6的相邻两根管道61之间，如图2所示，利用相邻管道61之间形成的“凹谷管排轨道”行走，适用于管排结构6的检测，并能保证行走路径与管排结构6始终保持平行，为检测提供稳定的平台，而且，定位准确可靠，可以提供检测的必要条件，在本实施例中，驱动轮21为磁轮，能够直接嵌入管道61之间，并能实现爬壁作业；调节螺杆23的一端与驱动轮21固定相连，另一端和机器人本体1活动相连，调节螺杆23与驱动轮21的转轴平行，调节螺杆23可带动驱动轮21沿调节螺杆23的轴向往复移动，实现机器人本体1两侧相对的驱动轮21之间的轮间距的动态调节。

如图4所示，在本实施例中，机器人本体1上安装有一对保持架11，每个保持架11上设有多个与调节螺杆23一一对应的安装孔，调节螺杆23的另一端插入保持架11的安装孔中。

进一步，如图4所示，驱动轮模块2还具有：锁紧螺母24，锁紧螺母24套设在调节螺杆23的另一端，在需要时，将调节螺杆23锁紧，使调节螺杆23与机器人本体1之间不发生位移，因而，通过改变调节螺杆23插入安装孔中的长度并通过锁紧螺母24锁定位置，实现调节位于机器人本体1两侧的驱动轮21之间的轮间距，保证轮间距与管道61的间距相匹配。

进一步，如图4所示，本发明实施例的爬壁检测机器人还具有：若干根平行设置的调节辊4，调节辊4的轴向与机器人本体1的移动方向一致，每根调节辊4位于调节螺杆23与机器人本体1之间，用于为调节螺杆23的移动进行辅助导向。在本实施例中，调节辊4的数量可以为两根，每根对应机器人本体1一侧的所有驱动轮模块2的调节螺杆23，也可以与调节螺杆23的数量一一对应。

具体地，如图1、2所示，检测模块3设置在机器人本体1上，用于检测管排结构6，检测模块3具有：若干探头31，每个探头31与机器人本体1活动相连，用于探测管排结构6的表面，探头31可在管排结构6的表面移动，在本实施例中，探头31为磁性探头，可直接吸附在管排结构6上，当然，采用悬空方式的非磁性探头也是可以的。

在本实施例中，若干探头31可以为测厚仪器、焊缝检测、管缝焊接设备、探伤设备等诸多设备中的一种或多种。

进一步，如图2所示，在本实施例中，机器人本体1上设有安装杆12，安装杆12与调节螺杆23平行，若干探头31都活动设置在安装杆12上，可沿安装杆1调节位置，因而可以根据管排结构6的具体结构，实现对多根管道61的检测。

进一步，如图1所示，在本实施例中，检测模块3还具有：设置在磁性探头两侧的辅助行走轮32，用于辅助机器人本体1带动磁性探头在管排结构6的表面移动，以避免磁性探头的磨损。

进一步，如图1所示，在本实施例中，检测模块3还具有：设置在机器人本体1上的摄像头33和照明灯（图中未示出）。

具体地，如图1、2所示，在本实施例中，本发明实施例的爬壁检测机器人还具有：计米装置5，如磁编码器，连接在机器人本体1或驱动轮21上，在本实施例中，采用的是外挂在机器人本体1的方式，用于在检测过程中定位机器人本体1的位置和移动距离，定位准确可靠，可以提供检测必要条件。

当部署前，根据管排结构6的规格调整相对的驱动轮21的轮间距，使轮间距和“凹谷管排轨道”相匹配，通过锁紧螺母24将调节螺杆23锁紧；对于存在严重变形和误差的管排结构6，“凹谷管排轨道”的轨距可能有所变化，只锁定机器人本体1一侧的调节螺杆23，另一侧的锁紧螺母24不予锁定，使调节螺杆23与机器人本体1活动连接，在机器人爬行作业过程中，驱动轮21的轮间距会自动适应实际“规距”。

以上，参照图1~4描述了根据本发明实施例的爬壁检测机器人，轮间距可调，能够适应不同规格管排结构的形成的管距；采用一侧锁定另一侧不锁定方式，可实现轮间距浮动自适应调整，适用于管排结构的管距存在较大误差、变形等应用场景；并且，能够搭载多种检测设备，实现对管排结构的全面自动检测；同时，能够实现稳定运行、精准定位，进一步提升检测效果。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包含……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种爬壁检测机器人，用于管排结构的检测，其特征在于，包含：

机器人本体；

若干驱动轮模块，所述若干驱动轮模块分别与所述机器人本体相连，所述若干驱动轮模块用于驱动所述机器人本体在所述管排结构上移动和检测；

检测模块，所述检测模块设置在所述机器人本体上，用于检测所述管排结构。

2.如权利要求1所述爬壁检测机器人，其特征在于，所述驱动轮模块包含：

驱动轮，所述驱动轮用于驱动所述机器人本体移动，所述驱动轮运行在所述管排结构的相邻两根管道之间；

驱动电机，所述驱动电机驱动所述驱动轮转动；

调节螺杆，所述调节螺杆的一端与所述驱动轮固定相连，另一端和所述机器人本体活动相连，所述调节螺杆与所述驱动轮的转轴平行，所述调节螺杆可带动所述驱动轮沿所述调节螺杆的轴向往复移动。

3.如权利要求2所述爬壁检测机器人，其特征在于，所述驱动轮模块还包含：锁紧螺母，所述锁紧螺母套设在所述调节螺杆的另一端，用于将所述调节螺杆锁紧在所述机器人本体上，使所述调节螺杆与所述机器人本体之间不发生位移。

4.如权利要求2所述爬壁检测机器人，其特征在于，所述驱动轮为磁轮。

5.如权利要求2所述爬壁检测机器人，其特征在于，所述爬壁检测机器人还包含：若干根平行设置的调节辊，所述调节辊的轴向与所述机器人本体的移动方向一致，每根所述调节辊位于所述调节螺杆与所述机器人本体之间，用于为所述调节螺杆的移动进行辅助导向。

6.如权利要求1所述爬壁检测机器人，其特征在于，所述爬壁检测机器人还包含：计米装置，所述计米装置连接在所述机器人本体或驱动轮模块上，用于定位所述机器人本体的位置和移动距离。

7.如权利要求1所述爬壁检测机器人，其特征在于，所述检测模块包含：若干探头，每个所述探头与所述机器人本体活动相连，用于探测所述管排结构的表面。

8.如权利要求7所述爬壁检测机器人，其特征在于，所述探头为磁性探头，所述磁性探头吸附在所述管排结构上。

9.如权利要求8所述爬壁检测机器人，其特征在于，所述检测模块还包含：辅助行走轮，所述辅助行走轮设置在所述磁性探头两侧，用于辅助所述机器人本体带动所述磁性探头在所述管排结构的表面移动。

10.如权利要求1或7所述爬壁检测机器人，其特征在于，所述检测模块还包含：设置在所述机器人本体上的摄像头和照明灯。

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