[發明專利]一種適應復雜壁面作業的非接觸式磁吸附爬壁機器人

有效

• 申請號: 201710582547.0
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107489854B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 趙言正;繆暉華;劉鵬;閆維新;胡曉波;李培興;管恩廣
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F16L55/28
• 分類號: F16L55/28;F16L101/30;F16L101/10
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

1.一種適應復雜壁面作業的非接觸式磁吸附爬壁機器人，其特征在于，包括：車體，吸附裝置，移動模塊，機械手，無損探傷模塊，打磨焊接模塊，噴漆模塊和控制傳感模塊；

所述車體包括車架，所述吸附裝置、移動模塊、機械手、無損探傷模塊和控制傳感模塊均安裝于所述車架上；

所述吸附裝置固連于所述車架和所述移動模塊上，所述爬壁機器人在壓力鋼管內壁作業時，所述吸附裝置與壓力鋼管內壁有一間隙，所述吸附裝置產生的磁場通過間隙以及壓力鋼管內壁產生磁力線回路進而提供吸附力；

所述移動模塊對稱設置于車架的兩側，用于驅動車架，并在吸附裝置提供的吸力下實現驅動所述爬壁機器人在壓力鋼管內壁的移動；

所述打磨焊接模塊用于壓力鋼管內壁的焊接、焊縫打磨；

所述噴漆模塊用于壓力鋼管內壁的噴涂；

所述無損探傷模塊，用于壓力鋼管內壁的焊縫無損檢測；

所述控制傳感模塊，包括控制系統和視覺感知系統，其中：所述控制系統用于控制所述爬壁機器人的行走與各功能下的作業實現；所述視覺感知系統用于追蹤焊縫軌跡以修正所述爬壁機器人的爬行線路，同時用于感知所述爬壁機器人在焊接作業時打磨焊接模塊的位置以及焊縫軌跡；

所述機械手的一端固連在車架上，所述機械手的末端安裝有機器人快換器，并通過所述機器人快換器更換安裝噴漆模塊或者打磨焊接模塊，以完成所述爬壁機器人不同的作業需求；

所述車體進一步包括曲軸、曲軸連桿及XZ移動平臺，其中：

所述車架與所述曲軸連桿通過所述曲軸連接，所述曲軸連桿繞所述曲軸的軸線擺動；所述XZ移動平臺安裝于所述車架上，所述XZ移動平臺具有豎直Z方向和水平X方向兩個方向的自由度，在所述爬壁機器人檢測作業時，所述XZ移動平臺用于調整所述無損探傷模塊與焊縫之間的豎直與水平距離；

所述移動模塊包括履帶、同步帶輪、電機、支撐構件和移動模塊曲軸，其中：所述電機、同步帶輪均安裝在所述支撐構件上，且所述電機的輸出端連接所述同步帶輪，所述履帶安裝在所述同步帶輪上，所述電機驅動所述同步帶輪轉動從而驅動所述履帶運動；所述移動模塊曲軸安裝在所述支撐構件上并位于所述同步帶輪輪距間；所述移動模塊通過所述移動模塊曲軸與所述車體中的曲軸連桿兩端連接，所述移動模塊繞所述移動模塊曲軸的軸線擺動，同時自適應的貼合不同曲率半徑的壓力鋼管內壁表面，從而實現所述爬壁機器人在壓力鋼管內壁的全地形運動；

所述吸附裝置包括車體吸附裝置與履帶吸附裝置，其中：所述車體吸附裝置固連于所述車架上，所述履帶吸附裝置固連于所述移動模塊中的履帶上；通過調整所述吸附裝置與壓力鋼管內壁的間隙大小調整所述吸附裝置的吸附力大小；通過所述電機的差速控制實現所述爬壁機器人的轉向。

2.根據權利要求1所述的一種適應復雜壁面作業的非接觸式磁吸附爬壁機器人，其特征在于，所述無損探傷模塊包括超聲波探傷設備、掃查架和探頭，其中：所述探頭安裝于所述掃查架的兩端，所述掃查架通過移動塊安裝在所述XZ移動平臺上，所述超聲波探傷設備安裝于所述車架上。

3.根據權利要求1-2任一項所述的一種適應復雜壁面作業的非接觸式磁吸附爬壁機器人，其特征在于，所述打磨焊接模塊包括：焊機、送絲機、電源、氣瓶、焊槍和角磨機，其中：所述焊槍和所述角磨機通過機器人快換器安裝于所述機械手的末端，所述焊機、送絲機、電源和氣瓶安裝于所述車架上。

4.根據權利要求1-2任一項所述的一種適應復雜壁面作業的非接觸式磁吸附爬壁機器人，其特征在于，所述噴漆模塊包括噴槍和無氣噴涂機，其中：所述噴槍通過機器人快換器安裝于所述機械手的末端，所述無氣噴涂機安裝于所述車架上。

5.根據權利要求1-2任一項所述的一種適應復雜壁面作業的非接觸式磁吸附爬壁機器人，其特征在于，所述機械手為六自由度串聯關節式機械臂。