CN105416430A - 一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人 - Google Patents

一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人 Download PDF

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马洪文
杨晓东
王坤
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    • B62D57/02Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
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Abstract

一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人,它涉及一种爬壁机器人。本发明为了解决现有的爬壁机器人由于其自身的刚性结构,存在运动不灵活,而且不能很好的吸附在变轨道宽度的水冷壁管道上爬行检测及翻越障碍的问题。本发明的第一滑轨架和第二滑轨架之间通过至少一根滑轨连接,多个滑套可滑动套装在至少一根滑轨上,直流伺服电机安装在第二滑轨架上,主动轴可转动安装在第二滑轨架内,主动链轮安装在主动轴上,从动轴可转动安装在第二滑轨架内,从动链轮安装在从动轴上,主动链轮与从动链轮之间通过永磁链条组件连接,超声波测厚仪安装在至少一根滑轨的中部,弹性缓冲连接件铰接在第一爬壁腿和第二爬壁腿的多个滑套上。本发明用于爬壁。

Description

一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及一种爬壁机器人,具体涉及一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人。
背景技术
[0002] 爬壁机器人是一种可以在垂直墙壁上攀爬并完成作业的自动化机器人。爬壁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,因此在国外又称为极限作业机器人。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。
[0003] 水冷壁是锅炉的主要受热部分,它由数排钢管组成,分布于锅炉炉膛的四周。它的内部为流动的水或蒸汽,外界接受锅炉炉膛的火焰的热量。管壁受热水冷壁最初设计时,目的并不是受热,而是为了冷却炉膛使之不受高温破坏。后来,由于其良好的热交换功能,逐渐取代气泡成为锅炉主要受热部分。敷设在锅炉炉膛内壁、由许多并联管子组成的蒸发受热面。水冷壁的作用是吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量,在管内产生蒸汽或热水,并降低炉墙温度,保护炉墙。在大容量锅炉中,炉内火焰温度很高,热辐射的强度很大。锅炉中有40〜50%甚至更多的热量由水冷壁所吸收。除少数小容量锅炉外,现代的水管锅炉均以水冷壁作为锅炉中最主要的蒸发受热面。
[0004] 对于长期使用的水冷壁,由于腐蚀或冲蚀易导致管壁壁厚发生变化,甚至管壁内表面出现损伤,进而产生水冷壁易泄漏的问题,因此,需要对存在安全隐患的水冷壁的壁厚进行检测,从而来消除安全隐患,可是在对水冷壁进行测厚的过程中,由于水冷壁之间的距离不等,导致现有的爬壁机器人由于其自身的刚性结构,存在运动不灵活,而且不能很好的吸附在变轨道宽度的水冷壁管道上爬行检测的问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的是为了解决现有的爬壁机器人由于其自身的刚性结构,存在运动不灵活,而且不能很好的吸附在变轨道宽度的水冷壁管道上爬行检测及翻越障碍的问题,进而提供一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人。
[0006] 本发明的技术方案是:一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人,它包括第一爬壁腿、第二爬壁腿和弹性缓冲连接件,第一爬壁腿和第二爬壁腿左右径向设置,第一爬壁腿和第二爬壁腿之间通过弹性缓冲连接件连接,第一爬壁腿和第二爬壁腿的结构相同,第一爬壁腿包括探头、探头套筒、探头支架、至少一根滑轨、多个滑套、第一滑轨架、第二滑轨架、直流伺服电机、主动轴、主动伞齿、从动伞齿、主动链轮、从动轴、从动链轮、永磁链条组件和超声波测厚仪,第一滑轨架和第二滑轨架上下平行设置,第一滑轨架和第二滑轨架之间通过至少一根滑轨连接,多个滑套可滑动套装在至少一根滑轨上,直流伺服电机安装在第二滑轨架上,主动伞齿安装在第二滑轨架内并与直流伺服电机的输出端连接,主动轴可转动安装在第二滑轨架内,从动伞齿套装在主动轴上,且从动伞齿与主动伞齿啮合,主动链轮安装在主动轴上,从动轴可转动安装在第二滑轨架内,从动链轮安装在从动轴上,主动链轮与从动链轮之间通过永磁链条组件连接,超声波测厚仪安装在至少一根滑轨的中部,弹性缓冲连接件铰接在第一爬壁腿和第二爬壁腿上的多个滑套上。
[0007] 弹性缓冲连接件包括第一弹簧和第二弹簧,第一弹簧和第二弹簧交叉设置,第一弹簧和第二弹簧的两端分别与一个滑套铰接,且第一弹簧和第二弹簧交叉点处铰接。
[0008] 弹性缓冲连接件还包括第三弹簧和第四弹簧,第三弹簧和第四弹簧交叉设置,第三弹簧和第四弹簧的两端分别与一个滑套铰接,且第三弹簧和第四弹簧交叉点处铰接,第一弹簧的一端和第三弹簧的一端共用一个滑套,第二弹簧的一端与第四弹簧的一端共用一个滑套。
[0009] 它还包括手动调节件,手动调节件安装在第一弹簧和第二弹簧交汇处与第三弹簧和第四弹簧的交汇处上端。
[0010] 手动调节件包括丝杆和两个螺母,两个螺母分别固定安装在第一弹簧和第二弹簧交叉点与第三弹簧和第四弹簧的交叉点上,丝杆为两端螺纹旋向相反的丝杆,丝杆旋拧在两个螺母上,以带动两个螺母同时相向或相反运动。
[0011] 手动调节件包括手柄,手柄安装在丝杆的一端。
[0012] 主动链轮和从动链轮结构相同,主动链轮包括两个竖直链轮和一个水平辊,两个竖直链轮相对设置,且两个竖直链轮之间通过水平设置的水平辊连接。
[0013] 永磁链条组件包括两个永磁链条和永磁轨道爬行坑,两个永磁链条分别安装在两个竖直链轮上,两个永磁链条之间通过永磁轨道爬行坑连接。
[0014] 永磁轨道爬行坑为槽形、V形或内凹弧形。
[0015] 本发明与现有技术相比具有以下效果:
[0016] 1.本发明的永磁链条爬壁机器人在遇到两个管道之间的距离发生变化时,通过弹性缓冲连接件的缓冲随时改变第一爬壁腿和第二爬壁腿之间的距离,而且改变的距离能够根据实际情况随时变化,运动更加灵活,便于对水冷壁进行超声波测厚,避免由于爬壁机器人爬壁位置和范围有限,对水冷壁的测厚检测存在盲区而导致存在安全隐患的问题。
[0017] 2.本发明采用了永磁链条的形式将爬壁机器人吸附在水冷壁上爬壁,爬壁稳定,而且本发明永磁链条组件中的两个永磁链条15-1之间通过永磁轨道爬行坑连接,与水冷壁的吸附除两个永磁链条15-1提供磁力外,永磁轨道爬行坑也能够为水冷壁提供磁力,从而保证更好的吸附作用,另外,当爬壁机器人遇到障碍时,在永磁链条的吸附和两个直流伺服电机的驱动下,不但保证了吸附的强度还能够为越障提供足够的动力。
[0018] 3.本发明的永磁轨道爬行坑便于与水冷壁接触,相比于两个永磁链条与水冷壁的接触,永磁轨道爬行坑在与水冷壁接触的过程中,能够减少与水冷壁之间的摩擦力,爬壁速度提高20-30%。
[0019] 4.本发明的弹性缓冲连接件结构简单、缓冲动作灵活,在实现的过程中,当水冷壁的两个管道之间的距离变化时,是通过第一弹簧17和第二弹簧18,或者通过第一弹簧17、第二弹簧18、第三弹簧19和第四弹簧20组合实现第一爬壁腿和第二爬壁腿之间距离的自动改变,而且使用弹簧柔性的调整爬壁腿之间的距离,爬壁更加灵活可靠;如果遇到长距离移动的两个管道之间的距离不发生变化时,则通过手动调节件固定第一爬壁腿和第二爬壁腿之间距离,以满足不同情况下的爬壁需求,使用方便、灵活,便于适用于长距离和更换水冷壁管道爬壁情况。
附图说明
[0020]图1是本发明的结构剖视图;图2是永磁轨道爬行坑为槽形时的永磁链条组件结构示意图;图3是永磁轨道爬行坑为V形时的永磁链条组件结构示意图;图4是永磁轨道爬行坑为内凹弧形时的永磁链条组件结构示意图。
具体实施方式
[0021] 具体实施方式一:结合图1-图4说明本实施方式,本实施方式一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人,它包括第一爬壁腿、第二爬壁腿和弹性缓冲连接件,第一爬壁腿和第二爬壁腿左右径向设置,第一爬壁腿和第二爬壁腿之间通过弹性缓冲连接件连接,
[0022] 第一爬壁腿和第二爬壁腿的结构相同,第一爬壁腿包括探头1、探头套筒2、探头支架3、至少一根滑轨4、多个滑套5、第一滑轨架6、第二滑轨架7、直流伺服电机8、主动轴
9、主动伞齿11、从动伞齿10、主动链轮12、从动轴13、从动链轮14、永磁链条组件15和超声波测厚仪16,第一滑轨架6和第二滑轨架7上下平行设置,第一滑轨架6和第二滑轨架7之间通过至少一根滑轨4连接,多个滑套5可滑动套装在至少一根滑轨4上,直流伺服电机8安装在第二滑轨架7上,主动伞齿11安装在第二滑轨架7内并与直流伺服电机8的输出端连接,主动轴9可转动安装在第二滑轨架7内,从动伞齿10套装在主动轴9上,且从动伞齿10与主动伞齿11啮合,主动链轮12安装在主动轴9上,从动轴13可转动安装在第二滑轨架7内,从动链轮14安装在从动轴13上,主动链轮12与从动链轮14之间通过永磁链条组件15连接,超声波测厚仪16安装在至少一根滑轨4的中部,弹性缓冲连接件铰接在第一爬壁腿和第二爬壁腿上的多个滑套5上。
[0023] 具体实施方式二:结合图1说明本实施方式,本实施方式的弹性缓冲连接件包括第一弹簧17和第二弹簧18,第一弹簧17和第二弹簧18交叉设置,第一弹簧17和第二弹簧18的两端分别与一个滑套5铰接,且第一弹簧17和第二弹簧18交叉点处铰接。如此设置,通过第一弹簧17和第二弹簧18的铰接,当爬壁机器人行驶在两个管道之间的距离变大或变小时,第一爬壁腿和第二爬壁腿在渐缩或渐扩的状态下,第一弹簧17和第二弹簧18自动迎合两个管道之间距离的变化而产生弹性变化,防止刚性连接时所带来的不变。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
[0024] 具体实施方式三:结合图1说明本实施方式,本实施方式的弹性缓冲连接件还包括第三弹簧19和第四弹簧20,第三弹簧19和第四弹簧20交叉设置,第三弹簧19和第四弹簧20的两端分别与一个滑套5铰接,且第三弹簧19和第四弹簧20交叉点处铰接,第一弹簧17的一端和第三弹簧19的一端共用一个滑套5,第二弹簧18的一端与第四弹簧20的一端共用一个滑套5。如此设置,具体实施方式二为一组弹性缓冲,在一组弹性缓冲的基础上,本实施方式增加了一组弹性缓冲,使得缓冲更加稳定,耐快速爬壁并遇到两个管壁之间距离变化的情况,有效增强缓冲效果。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。
[0025] 本实施方式的第一弹簧17、第二弹簧18、第三弹簧19和第四弹簧20均为橡胶弹簧或复合弹簧。
[0026] 具体实施方式四:结合图1说明本实施方式,本实施方式的它还包括手动调节件,手动调节件安装在第一弹簧17和第二弹簧18交汇处与第三弹簧19和第四弹簧20的交汇处上端。如此设置,为缓冲的调节增加新的方式,尤其适用于两个管道之间的距离一定时的爬壁,快速爬壁时更加稳定,防止因没有固定第一爬壁腿和第二爬壁腿之间的距离在快速爬壁时所带来的爬壁不稳的问题。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。
[0027] 具体实施方式五:结合图1说明本实施方式,本实施方式的手动调节件包括丝杆21和两个螺母22,两个螺母22分别固定安装在第一弹簧17和第二弹簧18交叉点与第三弹簧19和第四弹簧20的交叉点上,丝杆21为两端螺纹旋向相反的丝杆,丝杆21旋拧在两个螺母22上,以带动两个螺母22同时相向或相反运动。如此设置,通过两个旋向不同的丝杠来快速调节第一爬壁腿和第二爬壁腿之间的距离。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。
[0028] 具体实施方式六:结合图1说明本实施方式,本实施方式的手动调节件包括手柄23,手柄23安装在丝杆21的一端。如此设置,便于操作者操作。其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。
[0029] 具体实施方式七:结合图1说明本实施方式,本实施方式的主动链轮12和从动链轮14结构相同,主动链轮12包括两个竖直链轮和一个水平辊,两个竖直链轮相对设置,且两个竖直链轮之间通过水平设置的水平辊连接。如此设置,便于将永磁链条组件15卡在水冷壁的管道上,顺利爬壁。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。
[0030] 具体实施方式八:结合图1-图4说明本实施方式,本实施方式的永磁链条组件15包括两个永磁链条15-1和永磁轨道爬行坑15-2,两个永磁链条15-1分别安装在两个竖直链轮上,两个永磁链条15-1之间通过永磁轨道爬行坑15-2连接。如此设置,为水冷壁管道提供必要的空间,采用永磁链条还便于爬壁机器人在遇到障碍时也能够顺利的翻越。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。
[0031] 具体实施方式九:结合图1-图4说明本实施方式,本实施方式的永磁轨道爬行坑15-2为槽形、V形或内凹弧形。如此设置,便于为水冷壁管道提供滑道。其它组成和连接关系与具体实施方式八相同。
[0032] 具体实施方式十:结合图1说明本实施方式,本实施方式的第一爬壁腿的滑轨4的数量为2根或3根。如此设置,便于保证滑动的稳定性。其它组成和连接关系与具体实施方式九相同。
[0033] 本发明的工作原理是:爬壁时,直流伺服电机8充电启动,带动主动伞齿11,主动伞齿11带动从动伞齿10,从动伞齿10带动主动轴9、主动链轮12和从动链轮14,从而使得爬壁机器人在水冷壁管道上爬行,通过探头1对管道进行信号采集,将信息传递给超声波测厚仪16,实现对水冷壁的测厚。

Claims (8)

1.一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人,其特征在于:它包括第一爬壁腿、第二爬壁腿和弹性缓冲连接件,第一爬壁腿和第二爬壁腿左右径向设置,第一爬壁腿和第二爬壁腿之间通过弹性缓冲连接件连接, 第一爬壁腿和第二爬壁腿的结构相同,第一爬壁腿包括探头(1)、探头套筒(2)、探头支架(3)、至少一根滑轨(4)、多个滑套(5)、第一滑轨架¢)、第二滑轨架(7)、直流伺服电机(8)、主动轴(9)、主动伞齿(11)、从动伞齿(10)、主动链轮(12)、从动轴(13)、从动链轮(14)、永磁链条组件(15)和超声波测厚仪(16),第一滑轨架(6)和第二滑轨架(7)上下平行设置,第一滑轨架(6)和第二滑轨架(7)之间通过至少一根滑轨(4)连接,多个滑套(5)可滑动套装在至少一根滑轨(4)上,直流伺服电机(8)安装在第二滑轨架(7)上,主动伞齿(11)安装在第二滑轨架(7)内并与直流伺服电机(8)的输出端连接,主动轴(9)可转动安装在第二滑轨架(7)内,从动伞齿(10)套装在主动轴(9)上,且从动伞齿(10)与主动伞齿(11)啮合,主动链轮(12)安装在主动轴(9)上,从动轴(13)可转动安装在第二滑轨架(7)内,从动链轮(14)安装在从动轴(13)上,主动链轮(12)与从动链轮(14)之间通过永磁链条组件(15)连接,超声波测厚仪(16)安装在至少一根滑轨(4)的中部,弹性缓冲连接件铰接在第一爬壁腿和第二爬壁腿上的多个滑套(5)上,弹性缓冲连接件包括第一弹簧(17)、第二弹簧(18)、第三弹簧(19)和第四弹簧(20),第一弹簧(17)和第二弹簧(18)交叉设置,第一弹簧(17)和第二弹簧(18)的两端分别与一个滑套(5)铰接,且第一弹簧(17)和第二弹簧(18)交叉点处铰接,第三弹簧(19)和第四弹簧(20)交叉设置,第三弹簧(19)和第四弹簧(20)的两端分别与一个滑套(5)铰接,且第三弹簧(19)和第四弹簧(20)交叉点处铰接,第一弹簧(17)的一端和第三弹簧(19)的一端共用一个滑套(5),第二弹簧(18)的一端与第四弹簧(20)的一端共用一个滑套(5)。
2.根据权利要求1所述的一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人,其特征在于:它还包括手动调节件,手动调节件安装在第一弹簧(17)和第二弹簧(18)交汇处与第三弹簧(19)和第四弹簧(20)的交汇处上端。
3.根据权利要求2所述的一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人,其特征在于:手动调节件包括丝杆(21)和两个螺母(22),两个螺母(22)分别固定安装在第一弹簧(17)和第二弹簧(18)交叉点与第三弹簧(19)和第四弹簧(20)的交叉点上,丝杆(21)为两端螺纹旋向相反的丝杆,丝杆(21)旋拧在两个螺母(22)上,以带动两个螺母(22)同时相向或相反运动。
4.根据权利要求3所述的一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人,其特征在于:手动调节件包括手柄(23),手柄(23)安装在丝杆(21)的一端。
5.根据权利要求4所述的一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人,其特征在于:主动链轮(12)和从动链轮(14)结构相同,主动链轮(12)包括两个竖直链轮和一个水平辊,两个竖直链轮相对设置,且两个竖直链轮之间通过水平设置的水平辊连接。
6.根据权利要求5所述的一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人,其特征在于:永磁链条组件(15)包括两个永磁链条(15-1)和永磁轨道爬行坑(15-2),两个永磁链条(15-1)分别安装在两个竖直链轮上,两个永磁链条(15-1)之间通过永磁轨道爬行坑(15-2)连接。
7.根据权利要求6所述的一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人,其特征在于:永磁轨道爬行坑(15-2)为槽形、V形或内凹弧形。
8.根据权利要求1或7所述的一种带有弹簧缓冲的永磁链条爬壁机器人,其特征在于:第一爬壁腿的滑轨(4)的数量为2根或3根。
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