CN105527343A - 一种大型储水箱外壁焊缝检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型储水箱外壁焊缝检测机器人，包括车架和设置在车架底部用于和外壁表面配合的滚轮，所述车架四角设有用于将车架吸附压紧在外壁表面的磁吸附部件；所述车架中部设置有一个回转环，所述回转环外缘通过回转轴承与车架转动连接；所述回转环内缘设有超声波探测仪；所述车架上还设有柔性太阳能电池膜。通过使用本申请所述的机器人可以驱动机器人攀爬到钢制设备的表面，对焊缝位置通过超声波探测仪进行检测，提高作业效率。同时通过柔性太阳能电池膜对供电电池进行充电操作，提高供电电池的续航能力。

Description

一种大型储水箱外壁焊缝检测机器人

技术领域

本发明涉及一种大型储水箱外壁焊缝检测机器人。

背景技术

众所周知，现有的工业储水设备一般采用大型的储水箱，储水箱一般通过钢板焊接拼装而成，拼接处的焊接质量成为该设备质量的关键所在，一般在焊接完之后会对焊缝的焊接质量进行检测，但是有些设备的体积较大，人工操作检测较为不便。如果能够驱动机器人到外壁表面进行作业可以省去不少麻烦，但凡是智能遥控终端都存在电池续航时间短的问题。现有技术急需一种能对储水箱外壁表面焊缝进行检测并具有自动充电功能的大型储水箱外壁焊缝检测机器人。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种能对储水箱外壁表面焊缝进行检测并具有自动充电功能的大型储水箱外壁焊缝检测机器人。

为实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种大型储水箱外壁焊缝检测机器人，包括车架和设置在车架底部用于和外壁表面配合的滚轮，所述车架四角设有用于将车架吸附压紧在外壁表面的磁吸附部件；所述车架中部设置有一个回转环，所述回转环外缘通过回转轴承与车架转动连接；所述回转环内缘设有超声波探测仪；所述车架上还设有柔性太阳能电池膜，所述柔性太阳能电池膜与车架上的供电电池可拆卸式充电连接；所述车架四角设有用于支撑柔性太阳能电池膜的支撑杆，所述柔性太阳能电池膜四角设有与支撑杆配合使用的插接杆。通过使用本申请所述的机器人可以驱动机器人攀爬到钢制设备的表面，对焊缝位置通过超声波探测仪进行检测，提高作业效率。同时通过柔性太阳能电池膜对供电电池进行充电操作，提高供电电池的续航能力。

作为优选的，所述插接杆包括连接部和设置在连接部一端的插杆，所述插杆端部设有插头，所述插头与插杆之间通过插头弹簧连接；所述插头与柔性太阳能电池膜电连接；所述支撑杆内部开设有与插接杆配合的插槽，所述插槽底部设有与插头配合接触实现电连接的连接块；所述连接块与插槽底部通过插槽弹簧连接；所述连接块与供电电池电连接。通过支撑杆和插接杆的配合，可以拆卸式的将柔性太阳能电池膜固定在车架上，可以根据需求决定是否要安装柔性太阳能电池膜；在插接配合的同时，还同时实现了柔性太阳能电池膜与供电电池的电性连接。一举两得。

作为优选的，所述超声波探测仪的探头位置与回转环的中心位置吻合，所述回转环内缘还设有标记组件，所述超声波探测仪外形呈半圆形，所述半圆形的超声波探测的弧形面与回转环内缘配合连接，所述半圆形的超声波探测的平正面中部设有探头。这样的设计利于通过探头探测焊缝质量，发现问题之后通过标记组件围绕回转环转动，围绕有质量问题的焊接位置画圆，形成圆形的标记。

作为优选的，所述插头端部为弧形凸起，所述连接块上设有与弧形凸起配合的弧形凹槽；所述插头与连接块配合电连接时，插头弹簧与插槽弹簧呈压缩状态。这样的设计保证了插头和连接块之间的连接稳定性，由于两者连接时，插头弹簧与插槽弹簧呈压缩状态，所以两者处于压力接触，且车架在运行过程中，插头与连接块随之震动也可以通过弹簧部件始终保持稳定接触。弧形的接触提高了接触面积，提高通电稳定性。

作为优选的，所述插杆外壁上设有弹性胶圈，所述插杆与插槽之间通过挤压弹性胶圈实现固定。这样的设计使得插杆与插槽之间通过弹性胶圈产生静摩擦力，可以通过静摩擦力任意调整插杆在插槽内的位置，为插头弹簧与插槽弹簧呈压缩状态提供保障。

作为优选的，所述回转环的内缘设有连接头；所述标记组件与连接头可拆卸连接；所述车架上还设有转动电机，所述转动电机通过传动轮驱动回转环转动。这样的设计利于标记组件的更换，同时利于回转环的转动实现。

作为优选的，所述标记组件包括标记组件外壳和密闭在标记组件外壳内的标记液，所述标记液压力存储于标记液储存袋内，所述标记组件外壳底部设有喷头，所述喷头通过导液管与标记液储存袋内部连通，所述导液管上设有控制阀体。通过将标记液压力存储于标记液储存袋内可以在需要标记时，开启控制阀体，标记液从标记液储存袋内被压出，喷涂在外壁表面，同时驱动回转环转动，实现画圆标记。

作为优选的，所述标记液储存袋为弹性乳胶袋，所述标记液通过外压灌入弹性乳胶袋内且迫使标记液储存袋在标记组件外壳内部呈膨胀状态，当控制阀体处于开启状态下，标记液依靠标记液储存袋收缩力将标记液挤压出喷头。这样的设计是依靠弹性乳胶袋的收缩力来实现标记液的喷涂，丰富了设计方案。

作为优选的，所述标记组件外壳内部还设有沿标记组件外壳上下滑行的磁块，所述磁块设置在标记液储存袋与标记组件外壳顶部之间，所述磁块用于和外壁表面吸附以加强对标记液储存袋的挤压；所述标记组件外壳为非铁件。这样的设计使得标记液可以依靠标记液储存袋的收缩力和磁块的压力的共同作用而实现喷涂；同时涂液储存袋和磁块的配合有利于喷涂压力趋于一个较为稳定的状态，开始状态下，磁块距离外壁表面较远，压力较小，而标记液储存袋的弹性变量较大，收缩力较强，随着标记液储存袋的逐步收缩，弹性变量减小，而磁块距离外壁表面逐步靠近，吸引力加强，压力加大，这样在整个对标记液挤压的过程中，标记液储存袋的收缩力和磁块压力之间可以相互弥补，总和趋于一个较为稳定的状态，有利于稳定的标记效果，避免在标记后期因为标记液储存袋的压力不足而标记不清的现象发生。

作为优选的，所述磁吸附部件为磁力座，所述磁力座包括外部的软磁材料外壳和旋转连接在软磁材料外壳内的恒磁磁铁，所述恒磁磁铁旋转外缘设有一对黄铜隔磁板。这样的设计可以通过快速的旋转恒磁磁铁实现对外壁表面的吸附和分离。

作为优选的，所述标记组件外壳上开设有透气孔。这样的设计利于磁块在标记组件外壳内滑动和标记液储存袋在标记组件外壳内膨胀或者收缩变形时气体的吸入和排出。

作为优选地，所述滚轮与驱动电机驱动连接，且滚轮与转向机构连接。通过上述结构实现车体的运行和转向，将标记组件运输至需要维护的外壁表面；本申请的滚轮控制方式为遥控，动力驱动结构和转向结构为现有的遥控汽车中通用的机构，不在此赘述。

作为优选地，所述弹性乳胶袋内部还设有一个乳胶气囊，所述乳胶气囊与弹性乳胶袋顶部连接；所述弹性乳胶袋厚度为0.5~3mm;所述乳胶气囊厚度为0.1~1mm。这样的设计利于在弹性乳胶袋内的标记液快要喷涂完时，避免磁块对弹性乳胶袋过度挤压；在弹性乳胶袋恢复原状后，如果对其进行挤压，容易在挤压处形成折叠和折痕，降低乳胶的弹性性能，将乳胶气囊设置在弹性乳胶袋内，可以通过乳胶气囊对弹性乳胶袋实现支撑，防止其形成折叠和折痕。在弹性乳胶袋内的乳胶气囊会随着内部标记液使用量的减少而逐步体积增大，有利于实现支撑，再次灌入标记液之后，由于弹性乳胶袋内的压强增大，乳胶气囊体积会缩小，这样的设计既能实现乳胶气囊对弹性乳胶袋的保护，又不会因为乳胶气囊体积过大而导致占用弹性乳胶袋内空间，导致标记液储存空间不足。

作为优选地，所述磁块与标记液储存袋接触位置通过粘结剂粘接。这样的设计利于标记液储存袋在膨胀和收缩时可以带动磁块一起运动；在标记组件外壳呈水平，磁块需要克服一定的摩擦力，这样的设计可以通过标记液储存袋收缩将磁块拉拽至距离外壁表面较近的位置，利于磁块与外壁表面吸附力的形成；标记组件外壳的喷头朝上时，磁块需要克服自身重力，这样的设计可以通过标记液储存袋收缩将磁块拉拽至距离外壁表面较近的位置，利于磁块与外壁表面吸附力的形成。

作为优选地，所述磁块与标记组件外壳顶部之间还设有黄铜隔磁部件。这样的设计可以隔绝标记组件外壳顶部外界对磁块的吸引力，避免其他铁制部件不必要的干涉。

作为优选地，所述磁块侧壁与标记组件外壳内壁接触位置设置有聚四氟乙烯耐磨层。这样的设计利于减小磁块与标记组件外壳内壁之间的摩擦力，同时增强了磁块外壁额耐磨性。

作为优选地，所述标记组件外壳内壁上涂覆有润滑油。这样的设计利于较小标记组件外壳内壁的摩擦力，利于磁块在标记组件外壳内滑动，利于标记液储存袋在标记组件外壳内膨胀或者收缩变形时与标记组件外壳内摩擦而少受损伤。

作为优选地，所述喷头与导液管连接处密封设置，所述导液管与标记液储存袋连接处密封设置。这样的设计使得喷头与导液管既能连通，由在连接处形成高压密封连接，避免喷涂时应为压力过大而漏液；这样的设计使得导液管与标记液储存袋既能连通，由在连接处形成高压密封连接，避免喷涂时应为压力过大而漏液。所述标记液为墨水等稠度较低易于喷涂的标记液。

本发明的优点和有益效果在于：通过使用本申请所述的机器人可以驱动机器人攀爬到钢制设备的表面，对焊缝位置通过超声波探测仪进行检测，提高作业效率。同时通过柔性太阳能电池膜对供电电池进行充电操作，提高供电电池的续航能力。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明俯视结构示意图；

图3为支撑杆与插接杆配合机构示意图；

图4为插接杆结构示意图；

图5为支撑杆结构示意图；

图6为标记组件结构示意图。

图中：1、标记组件外壳；2、标记液；3、喷头；4、导液管；5、控制阀体；6、弹性乳胶袋；7、磁块；8、外壁表面；9、黄铜隔磁部件；10、聚四氟乙烯耐磨层；11、透气孔；12、乳胶气囊；13、滚轮；14、标记组件；15、转动电机；16、软磁材料外壳；17、恒磁磁铁；18、黄铜隔磁板；19、车架；20、回转环；21、连接头；22、传动轮；23、超声波探测仪；24、探头；29、支撑杆；30、柔性太阳能电池膜；31、连接部；32、插杆；33、插头；34、插头弹簧；35、插槽；36、连接块；37、插槽弹簧；38、弧形凸起；39、弧形凹槽；40、弹性胶圈；41、连接块容纳腔；42、限位面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1-图6所示，一种大型储水箱外壁焊缝检测机器人，包括车架19和设置在车架19底部用于和外壁表面8配合的滚轮13，所述车架19四角设有用于将车架19吸附压紧在外壁表面8的磁吸附部件；所述车架19中部设置有一个回转环20，所述回转环20外缘通过回转轴承与车架19转动连接；所述回转环20内缘设有超声波探测仪23；所述车架19上还设有柔性太阳能电池膜30，所述柔性太阳能电池膜30与车架19上的供电电池可拆卸式充电连接；所述车架19四角设有用于支撑柔性太阳能电池膜30的支撑杆29，所述柔性太阳能电池膜30四角设有与支撑杆29配合使用的插接杆。

所述插接杆包括连接部31和设置在连接部31一端的插杆32，所述插杆32端部设有插头33，所述插头33与插杆32之间通过插头弹簧34连接；所述插头33与柔性太阳能电池膜30电连接；所述支撑杆29内部开设有与插接杆配合的插槽35，所述插槽35底部设有与插头33配合接触实现电连接的连接块36；所述连接块36与插槽35底部通过插槽弹簧37连接；所述连接块36与供电电池电连接。

所述超声波探测仪23的探头24位置与回转环20的中心位置吻合，所述回转环20内缘还设有标记组件14，所述超声波探测仪23外形呈半圆形，所述半圆形的超声波探测的弧形面与回转环20内缘配合连接，所述半圆形的超声波探测的平正面中部设有探头24。

所述插头33端部为弧形凸起38，所述连接块36上设有与弧形凸起38配合的弧形凹槽39；所述插头33与连接块36配合电连接时，插头弹簧34与插槽弹簧37呈压缩状态。

所述插杆32外壁上设有弹性胶圈40，所述插杆32与插槽35之间通过挤压弹性胶圈40实现固定。

所述回转环20的内缘设有连接头21；所述标记组件14与连接头21可拆卸连接；所述车架19上还设有转动电机15，所述转动电机15通过传动轮22驱动回转环20转动。

所述标记组件14包括标记组件外壳1和密闭在标记组件外壳1内的标记液2，所述标记液2压力存储于标记液2储存袋内，所述标记组件外壳1底部设有喷头3，所述喷头3通过导液管4与标记液2储存袋内部连通，所述导液管4上设有控制阀体5。

所述标记液2储存袋为弹性乳胶袋6，所述标记液2通过外压灌入弹性乳胶袋6内且迫使标记液2储存袋在标记组件外壳1内部呈膨胀状态，当控制阀体5处于开启状态下，标记液2依靠标记液2储存袋收缩力将标记液2挤压出喷头3。

所述标记组件外壳1内部还设有沿标记组件外壳1上下滑行的磁块7，所述磁块7设置在标记液2储存袋与标记组件外壳1顶部之间，所述磁块7用于和外壁表面8吸附以加强对标记液2储存袋的挤压；所述标记组件外壳1为非铁件。磁块7优选永磁铁。

所述标记组件外壳1上开设有透气孔11。

标记组件外壳1和车架19可以为硬质的塑料件或者铝合金件，以便减轻的重量。

所述弹性乳胶袋6内部还设有一个乳胶气囊12，所述乳胶气囊12与弹性乳胶袋6顶部连接；所述弹性乳胶袋6厚度为0.5~3mm;所述乳胶气囊12厚度为0.1~1mm。

所述磁块7与标记液2储存袋接触位置通过粘结剂粘接。

所述磁块7与标记组件外壳1顶部之间还设有黄铜隔磁部件9。可以是黄铜隔磁板18或者有黄铜材质的喷涂层，可以设置在磁块7上也可以在标记组件外壳1顶部内壁上。

所述磁块7侧壁与标记组件外壳1内壁接触位置设置有聚四氟乙烯耐磨层10。

所述标记组件外壳1内壁上涂覆有润滑油。

所述喷头3与导液管4连接处密封设置，所述导液管4与标记液2储存袋连接处密封设置。

所述磁吸附部件为磁力座，所述磁力座包括外部的软磁材料外壳16和旋转连接在软磁材料外壳16内的恒磁磁铁17，所述恒磁磁铁17旋转外缘设有一对黄铜隔磁板18。

在进行维护操纵时，首先旋转恒磁磁铁17，将软磁材料与外壁表面8形成磁吸附关系，这样依靠磁吸附部件将车架19吸附压紧在外壁表面8，无论是车架19底面朝向任何方向都能实现吸附连接；控制滚轮13转动，将车架19移动到外壁表面8具有焊缝的位置；通过超声波探测仪23的探头24对焊缝进行超声波探测，如果发现质量有问题，在焊缝位置（有质量问题）确定之后，开启控制阀体5，同时驱动回转环20转动，标记液2依靠标记液2储存袋收缩力，和磁块7与外壁表面8表面吸附而对标记液2储存袋的挤压力将标记液2挤压出喷头3，从而实现标记操作。如果需要进行下一个位置的标记操作可以循环上述操作；如果检测完毕，将车体遥控至较低位置，将旋转恒磁磁铁17，将软磁材料与外壁表面8磁吸附关系消除，将车架19取下。

作为一种优选，通过标记液2储存袋和磁块7的配合，标记液2可以依靠标记液2储存袋的收缩力和磁块7的压力的共同作用而实现喷涂；同时涂液储存袋和磁块7的配合有利于喷涂压力趋于一个较为稳定的状态，开始状态下，磁块7距离外壁表面8较远，压力较小，而标记液2储存袋的弹性变量较大，收缩力较强，随着标记液2储存袋的逐步收缩，弹性变量减小，而磁块7距离外壁表面8逐步靠近，吸引力加强，压力加大，这样在整个对标记液2挤压的过程中，标记液2储存袋的收缩力和磁块7压力之间可以相互弥补，总和趋于一个较为稳定的状态，有利于稳定的标记效果，避免在标记后期因为标记液2储存袋的压力不足而标记不清的现象发生。

在弹性乳胶袋6恢复原状后，乳胶气囊12设置在弹性乳胶袋6内，可以通过乳胶气囊12对弹性乳胶袋6实现支撑，防止磁块7挤压过度而形成折叠和折痕；此时通过外部设备向弹性乳胶袋6内再次充入标记液2，由于弹性乳胶袋6内的压强增大，乳胶气囊12体积会逐渐缩小。

在本申请中，供电电池需要驱动滚轮13转动，需要驱动回转环20转动，为超声波检测仪供电，需要控制阀体5开关等作业，耗电量较大，容易出现电量不足的情况，为了提高机器人的续航能力，设计了与车架19拆卸式连接的柔性太阳能电池膜30，使得柔性太阳能电池膜30与供电电池可拆卸式充电连接，时刻对供电电池充电。

为了简化机构，通过支撑杆29和插接杆配合插接，通过插杆32外壁上设有弹性胶圈40与插槽35产生摩擦，来调节插杆32插入插槽35的深度，插入的深度以插头弹簧34与插槽弹簧37呈压缩状态为宜；插杆32与插槽35之间的静摩擦力大于插头弹簧34与插槽弹簧37的反弹力，这样支撑杆29和插接杆实现了插接固定，同时插头33与连接块36配合实现了电连接。

作为对插接结构的一种优化，所述插槽35底部设有容纳连接块36沿轴线滑动的连接块容纳腔41，所述连接块容纳腔41尺寸略大于插槽35尺寸；所述插槽35与连接块容纳腔41衔接的位置形成限制连接块36向插槽35滑动的限位面42。这样的设计避免连接块36滑出连接块36容纳空腔。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大型储水箱外壁焊缝检测机器人，其特征在于：包括车架和设置在车架底部用于和外壁表面配合的滚轮，所述车架四角设有用于将车架吸附压紧在外壁表面的磁吸附部件；所述车架中部设置有一个回转环，所述回转环外缘通过回转轴承与车架转动连接；所述回转环内缘设有超声波探测仪；所述车架上还设有柔性太阳能电池膜，所述柔性太阳能电池膜与车架上的供电电池可拆卸式充电连接；所述车架四角设有用于支撑柔性太阳能电池膜的支撑杆，所述柔性太阳能电池膜四角设有与支撑杆配合使用的插接杆。

2.如权利要求1所述的大型储水箱外壁焊缝检测机器人，其特征在于：所述插接杆包括连接部和设置在连接部一端的插杆，所述插杆端部设有插头，所述插头与插杆之间通过插头弹簧连接；所述插头与柔性太阳能电池膜电连接；所述支撑杆内部开设有与插接杆配合的插槽，所述插槽底部设有与插头配合接触实现电连接的连接块；所述连接块与插槽底部通过插槽弹簧连接；所述连接块与供电电池电连接。

3.如权利要求2所述的大型储水箱外壁焊缝检测机器人，其特征在于：所述超声波探测仪的探头位置与回转环的中心位置吻合，所述回转环内缘还设有标记组件，所述超声波探测仪外形呈半圆形，所述半圆形的超声波探测的弧形面与回转环内缘配合连接，所述半圆形的超声波探测的平正面中部设有探头。

4.如权利要求3所述的大型储水箱外壁焊缝检测机器人，其特征在于：所述插头端部为弧形凸起，所述连接块上设有与弧形凸起配合的弧形凹槽；所述插头与连接块配合电连接时，插头弹簧与插槽弹簧呈压缩状态。

5.如权利要求4所述的大型储水箱外壁焊缝检测机器人，其特征在于：所述插杆外壁上设有弹性胶圈，所述插杆与插槽之间通过挤压弹性胶圈实现固定。

6.如权利要求5所述的大型储水箱外壁焊缝检测机器人，其特征在于：所述回转环的内缘设有连接头；所述标记组件与连接头可拆卸连接；所述车架上还设有转动电机，所述转动电机通过传动轮驱动回转环转动。

7.如权利要求6所述的大型储水箱外壁焊缝检测机器人，其特征在于：所述标记组件包括标记组件外壳和密闭在标记组件外壳内的标记液，所述标记液压力存储于标记液储存袋内，所述标记组件外壳底部设有喷头，所述喷头通过导液管与标记液储存袋内部连通，所述导液管上设有控制阀体。

8.如权利要求7所述的大型储水箱外壁焊缝检测机器人，其特征在于：所述标记液储存袋为弹性乳胶袋，所述标记液通过外压灌入弹性乳胶袋内且迫使标记液储存袋在标记组件外壳内部呈膨胀状态，当控制阀体处于开启状态下，标记液依靠标记液储存袋收缩力将标记液挤压出喷头。

9.如权利要求8所述的大型储水箱外壁焊缝检测机器人，其特征在于：所述标记组件外壳内部还设有沿标记组件外壳上下滑行的磁块，所述磁块设置在标记液储存袋与标记组件外壳顶部之间，所述磁块用于和外壁表面吸附以加强对标记液储存袋的挤压；所述标记组件外壳为非铁件。

10.如权利要求1至9中任意一项所述的大型储水箱外壁焊缝检测机器人，其特征在于：所述磁吸附部件为磁力座，所述磁力座包括外部的软磁材料外壳和旋转连接在软磁材料外壳内的恒磁磁铁，所述恒磁磁铁旋转外缘设有一对黄铜隔磁板。