[發明專利]蒸汽發生器爬壁機器人

有效

• 申請號: 201310542645.3
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103586870A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 吳新宇;劉青松;傅睿卿;孫健銓;蔣萍;正端;陳光辰;孟超超;董亞超;王國河
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J19/04;B25J13/08;F22B37/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 沈祖鋒;郝明琴

1.一種蒸汽發生器爬壁機器人，用于清潔和檢測蒸汽發生器中的傳熱管，所述機器人包括行走系統、控制系統、定位系統以及交互系統，所述行走系統包括動力源機構、運動機構以及吸附機構，所述控制系統包括主控模塊、處理模塊以及存儲模塊，其中，

所述存儲模塊存儲蒸汽發生器內部三維結構圖像以及機器人預設運動路徑；

所述定位系統獲取所述機器人與所述傳熱管的位置關系信息、或所述機器人的運動屬性信息；

所述處理模塊根據所述位置關系信息或運動屬性信息、同時結合所述三維結構圖像獲取所述機器人在所述蒸汽發生器內部的實時位置；

所述主控模塊根據所述實時位置以及預設運動路徑向所述動力源機構發送控制指令，所述動力源機構為所述運動機構提供動力；

所述交互系統接收外部指令信號，所述主控模塊還根據所述實時位置以及外部指令信號向所述動力源機構發送控制指令；

所述交互系統顯示所述機器人的實時位置。

2.根據權利要求1所述的蒸汽發生器爬壁機器人，其特征在于，所述定位系統包括攝像頭。

3.根據權利要求2所述的蒸汽發生器爬壁機器人，其特征在于，

所述攝像頭獲取蒸汽發生器內部傳熱管的分布圖像；

所述處理模塊對當前幀分布圖像與上一幀分布圖像進行歸一化匹配，獲得所述機器人的相對位置概率分布；

所述處理模塊對當前幀分布圖像與所述三維結構圖像進行歸一化匹配，獲得所述機器人的絕對位置概率分布；

所述處理模塊對所述相對位置概率分布以及絕對位置概率分布進行融合對比，獲得所述機器人的實時位置。

4.根據權利要求3所述的蒸汽發生器爬壁機器人，其特征在于，所述處理模塊對所述分布圖像灰度化并進行邊緣檢測，獲取傳熱管的分布輪廓圖，所述處理模塊基于歸一化匹配算法對當前幀分布輪廓圖與上一幀分布輪廓圖進行匹配、以及對當前幀分布輪廓圖與所述三維結構圖像進行匹配。

5.根據權利要求2所述的蒸汽發生器爬壁機器人，其特征在于，所述定位系統還包括結構光發射裝置，其中，

所述結構光發射裝置向所述傳熱管發射結構光，所述攝像頭獲取具有深度信息的當前變形光條紋圖像；

所述處理模塊根據所述三維結構圖像、所述結構光發射裝置在機器人上的位置、所述攝像頭相對于結構光發射裝置的位置獲取具有深度信息的預測光條紋圖像；

所述處理模塊對所述當前變形光條紋圖像以及預測光條紋圖像進行融合對比，獲取所述機器人的實時位置。

6.根據權利要求2所述的蒸汽發生器爬壁機器人，其特征在于，所述定位系統包括位移統計裝置以及慣性導航裝置，所述位移統計裝置獲取所述機器人的位移值，所述慣性導航裝置測量所述機器人的角速度以及加速度，所述處理模塊根據所述位移值、角速度以及加速度，并結合所述三維結構圖像獲取所述機器人的實時位置。

7.根據權利要求6所述的蒸汽發生器爬壁機器人，其特征在于，所述位移統計裝置包括編碼盤或接觸元件，所述接觸元件從機器人本體上引出。

8.根據權利要求6所述的蒸汽發生器爬壁機器人，其特征在于，所述定位系統還包括紅外線收發裝置，所述處理模塊根據所述機器人當前姿態實時調整所述紅外線收發裝置的發射方向保持水平，所述處理模塊根據傳熱管對紅外線的反射獲取所述機器人經過所述傳熱管的數目，并結合所述三維結構圖像獲取所述機器人的實時位置。

9.根據權利要求6至8任意一項所述的蒸汽發生器爬壁機器人，其特征在于，所述慣性導航裝置包括陀螺儀以及加速度傳感器，所述陀螺儀測量所述機器人的角速度，所述加速度傳感器測量所述機器人的加速度。

10.根據權利要求1所述的蒸汽發生器爬壁機器人，其特征在于，所述定位系統包括激光測距儀，其中，

所述激光測距儀測量所述機器人與所述傳熱管的距離，所述處理模塊根據所述距離獲取傳熱管的當前分布三維點陣圖；

所述處理模塊根據所述三維結構圖像、所述激光測距儀設置在機器人上的位置獲取傳熱管的預測分布三維點陣圖；

所述處理模塊對所述當前分布點陣圖以及預測分布點陣圖進行融合對比，獲得所述機器人的實時位置。