CN107351934B - 一种轮式磁吸附爬壁机器人 - Google Patents

一种轮式磁吸附爬壁机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN107351934B
CN107351934B CN201710765915.5A CN201710765915A CN107351934B CN 107351934 B CN107351934 B CN 107351934B CN 201710765915 A CN201710765915 A CN 201710765915A CN 107351934 B CN107351934 B CN 107351934B
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
wheel
adsorption
wheel carrying
rotating shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710765915.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107351934A (zh
Inventor
宫志明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yantai Huangchen Intelligent Manufacturing Co ltd
Original Assignee
Yantai Huangchen Intelligent Manufacturing Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yantai Huangchen Intelligent Manufacturing Co ltd filed Critical Yantai Huangchen Intelligent Manufacturing Co ltd
Priority to CN201710765915.5A priority Critical patent/CN107351934B/zh
Publication of CN107351934A publication Critical patent/CN107351934A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107351934B publication Critical patent/CN107351934B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles 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
    • B62D57/024—Vehicles 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 specially adapted for moving on inclined or vertical surfaces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开了一种轮式磁吸附爬壁机器人，属于机器人技术领域。其包括车体、车轮模块及吸附模块；车体包括车架及车轮搭载平台，车轮搭载平台包括自适应车轮搭载平台及固定式车轮搭载平台，固定式车轮搭载平台与所述车架连接，自适应车轮搭载平台通过转动机构与车架连接；转动机构包括转轴、转轴支撑架及扭簧；车轮模块包括车轮、RV减速机及步进电机；吸附模块包括多个用于将机器人吸附到作业圆柱壁面的吸附磁条。本发明采用永磁吸附形式与四轮四驱传动结构，结构简单，机器人能够自适应贴合不同曲率半径的导磁壁面，极大的提高了工作效率，保证爬壁机器人的作业安全性。

Description

一种轮式磁吸附爬壁机器人
技术领域
本发明涉及一种轮式磁吸附爬壁机器人，属于机器人技术领域。
背景技术
国民经济和国防建设等领域随处可见由钢铁等导磁性材料构建的各类大型复杂装备如石油管道、化工储罐、大型船舶等，像作业壁面为管道壁面一般直径约为20m,为保障装备的安全运转，世界各国每年需投入大量的人力物力对这些装备定期开展清洗、检测等维护作业。
目前，世界范围内广泛采用传统的人工作业方法开展相应的检修作业，不仅存在劳动强度大、作业效率低、工作周期长、维护成本高、操作人员易患职业病等问题，而且时常伴有安全事故发生。因此，亟需研发一套可在各类复杂导磁面如管道表面、油罐壁面、船舶船体等壁面上灵活爬行，能够根据不同的任务需求搭载不同类型机械臂或作业模块，在各类导磁壁面上开展相应检修作业的爬壁机器人系统。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单，可在导磁壁面上灵活行走作业的轮式磁吸附爬壁机器人。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种轮式磁吸附爬壁机器人，包括车体、设置在车体上的车轮模块及吸附模块；
所述车体包括车架及设置在车架两侧的车轮搭载平台，所述车轮搭载平台包括设置在车架一侧的自适应车轮搭载平台及设置在车架另一侧的固定式车轮搭载平台，所述固定式车轮搭载平台与所述车架连接，所述自适应车轮搭载平台通过转动机构与所述车架连接；
所述转动机构包括转轴、转轴支撑架及扭簧，所述转轴支撑架与所述车架连接，所述转轴支撑架通过轴承与所述转轴连接，所述扭簧套装在所述转轴上，所述转轴与所述自适应车轮搭载平台连接；
所述车轮模块包括车轮、RV减速机及步进电机，所述车轮与所述RV减速机固定连接，所述RV减速机与所述步进电机连接，所述步进电机与所述车轮搭载平台连接；
所述吸附模块包括多个用于将机器人吸附到作业壁面的吸附磁条，多个所述吸附磁条安装在所述车架的底部。
本发明的有益效果是：车轮模块有四个，两个安装位置，其中两个安装在位于车架一侧的自适应车轮搭载平台上，还有两个安装在位于车架另一侧的固定式车轮搭载平台上；自适应车轮搭载平台可随着壁面的具体情况，绕着转轴转动，以调整机器人的车轮位置，使得机器人至少有三个车轮吸附在壁面上，保证爬壁机器人的作业安全性；吸附模块有两个，分别位于车体底部的前、后位置，吸附模块工作时，吸附模块与壁面保留有一定间隙，间隙以及作业壁面产生磁力线回路，进而产生吸附力，间隙的大小可以决定吸附力的大小，调整间隙的大小可以调整吸附力的大小；吸附装置为机器人提供的吸力，步进电机动作可驱动机器人移动；实现机器人在待作业壁面爬壁，通过步进电机的差速控制可实现机器人的转向，能够实现在复杂导磁面上的灵活爬行，并可根据不同的任务需求搭载不同类型机械臂或作业模块，在各类导磁性壁面上开展相应作业。总之，本发明采用永磁吸附形式与四轮四驱传动结构，结构简单，使得机器人能够自适应贴合不同曲率半径的导磁壁面，极大的提高了工作效率，保证爬壁机器人的作业安全性。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的，还包括用于限制自适应车轮搭载平台转动的限位机构，所述限位机构包括限位轴及与所述限位轴相适配的限位长孔，所述限位轴与所述转轴支撑架固定连接，所述限位长孔设置在所述自适应车轮搭载平台上。
采用上述进一步方案的有益效果是，当自适应车轮搭载平台以转轴中心旋转时，限位机构会限制自适应车轮搭载平台的转动，具体自适应车轮搭载平台转动时，限位长孔随之动作，当限位轴碰到限位长孔的边缘时，会限制自适应车轮搭载平台的转动，避免自适应车轮搭载平台转动过渡。
进一步的，所述车架上设有控制传感模块，所述控制传感模块包括控制模块及视觉感知模块，所述控制模块用于控制机器人的行走、修正机器人的行走路线及功能作业，所述视觉感知模块用于感知机器人的作业位置及作业轨迹。
采用上述进一步方案的有益效果是，机器人的行走与各功能下的作业实现。
进一步的，所述车架上设有两自由度移动平台模块，所述两自由度移动平台模块包括X向移动平台模块及Z向移动平台模块。
采用上述进一步方案的有益效果是，两自由度移动平台模块由两个单轴移动平台组成，使得移动平台模块具有X、Z两个自由度，安装在两自由度移动平台模块上的作业模块如检测装置可实现X向的往复运动及Z向的往复运动，测量空间变大，减少检测的时间，提高检测装置检测的精度及效率。
进一步的，所述X向移动平台模块与所述车架连接，所述Z向移动平台模块上设有焊缝检测模块。
采用上述进一步方案的有益效果是，焊缝检测模块主要用于壁面焊接处焊缝的检测，导磁面如管道表面、油罐壁面、船舶船体除了对焊接技术和焊接工艺的要求以外，焊接质量检测也是焊接结构质量管理的重要一环，焊缝的好坏关系到工程的整体质量，质量不合格有可能会造成不可估计的后果，安装在机器人上的焊缝检测模块保证了壁面的焊接结构的完整性，可靠性，安全性和使用性，具有竖直Z方向和水平X方向两个方向的自由度，现有能实现X向的往复运动及Z向的往复运动的结构有很多种，只要能实现焊缝检测模块有X、Z两个方向的自由度即可，在机器人检测作业时能够调整焊缝检测模块的探头与焊缝之间的竖直与水平距离，提高探伤的准确度。
进一步的，所述车体上设有用于搭载不同作业模块的待作业模块载体。
采用上述进一步方案的有益效果是，待作业模块载体可以搭载不同的作业模块，如待作业模块载体可以安装机械手，其可以为六自由度串联关节式机械臂，以便于完成不同的作业需求。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为本发明的俯视结构示意图；
图3为本发明的左视结构示意图；
图4为图2中沿A-A方向的剖面图；
图5为图2中沿B-B方向的剖面图；
图6为本发明自适应车轮搭载平台的结构示意图；
图7为图6中沿C-C方向的剖面图。
图中，1、车架；2、自适应车轮搭载平台；3、固定式车轮搭载平台；4、转轴；5、转轴支撑架；6、扭簧；7、轴承；8、待作业模块载体；9、车轮；10、RV减速机；11、步进电机；12、吸附磁条；13、限位轴；14、限位长孔； 15、控制传感模块；16、两自由度移动平台模块。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1-图7所示，一种轮式磁吸附爬壁机器人，包括车体、设置在车体上的车轮模块及吸附模块；所述车体包括车架1及设置在车架两侧的车轮搭载平台，所述车轮搭载平台包括设置在车架一侧的自适应车轮搭载平台2及设置在车架另一侧的固定式车轮搭载平台3，所述固定式车轮搭载平台3与所述车架1连接，所述自适应车轮搭载平台2通过转动机构与所述车架连接；
所述转动机构包括转轴4、转轴支撑架5及扭簧6，所述转轴支撑架与所述车架连接，所述转轴支撑架通过轴承7与所述转轴连接，所述扭簧套装在所述转轴上，所述转轴与所述自适应车轮搭载平台连接；所述轴承采用深沟球轴承；所述车轮模块包括车轮9、RV减速机10及步进电机11，所述车轮与所述RV减速机固定连接，所述RV减速机与所述步进电机连接，所述步进电机与所述车轮搭载平台连接；所述吸附模块包括多个用于将机器人吸附到作业壁面的吸附磁条12，多个所述吸附磁条安装在所述车架的底部。
吸附磁条可选用不同型号的永久磁铁，增大吸附力，使得机器人的爬行更为安全可靠。
吸附模块有两个，分别位于车体底部的前、后位置，吸附模块工作时，吸附模块与壁面保留有一定间隙，间隙为5-10mm，可通过调整吸附模块上的螺栓来调整吸附模块与作业壁面之间的距离。
还包括用于限制自适应车轮搭载平台转动的限位机构，所述限位机构包括限位轴13及与所述限位轴相适配的限位长孔14，所述限位轴与所述转轴支撑架固定连接，所述限位长孔设置在所述自适应车轮搭载平台上。当自适应车轮搭载平台以转轴中心旋转时，限位机构会限制自适应车轮搭载平台的转动，具体自适应车轮搭载平台转动时，限位长孔随之动作，当限位轴碰到限位长孔的边缘时，会限制自适应车轮搭载平台的转动，避免自适应车轮搭载平台转动过渡。
所述车架上设有控制传感模块15，所述控制传感模块包括控制模块及视觉感知模块，所述控制模块用于控制机器人的行走、修正机器人的行走路线及功能作业，所述视觉感知模块用于感知机器人的作业位置及作业轨迹。机器人的行走与各功能下的作业实现。
所述车架上设有两自由度移动平台模块16，所述两自由度移动平台模块包括X向移动平台模块及Z向移动平台模块。两自由度移动平台模块由两个单轴移动平台组成，使得移动平台模块具有X、Z两个自由度，安装在两自由度移动平台模块上的作业模块如检测装置测量空间变大，减少检测的时间，提高检测装置检测的精度及效率。
所述X向移动平台模块与所述车架连接，所述Z向移动平台模块上设有焊缝检测模块。焊缝检测模块主要用于壁面焊接处焊缝的检测，导磁面如管道表面、油罐壁面、船舶船体除了对焊接技术和焊接工艺的要求以外，焊接质量检测也是焊接结构质量管理的重要一环，焊缝的好坏关系到工程的整体质量，质量不合格有可能会造成不可估计的后果，安装在机器人上的焊缝检测模块保证了壁面的焊接结构的完整性，可靠性，安全性和使用性，具有竖直Z方向和水平X方向两个方向的自由度，在机器人检测作业时能够调整焊缝检测模块的探头与焊缝之间的竖直与水平距离，提高探伤的准确度。
所述车体上设有用于搭载不同作业模块的待作业模块载体8。待作业模块载体可以搭载不同的作业模块，如待作业模块载体可以安装机械手，其可以为六自由度串联关节式机械臂，以便于完成不同的作业需求。
采用永磁吸附形式与四轮四驱传动结构，能够实现在复杂导磁面上的灵活爬行，并可根据不同的任务需求搭载不同类型机械臂或作业模块，在各类导磁性壁面上开展相应作业。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种轮式磁吸附爬壁机器人，其特征在于，包括车体、设置在车体上的车轮模块及吸附模块；
所述车体包括车架及设置在车架两侧的车轮搭载平台，所述车轮搭载平台包括设置在车架一侧的自适应车轮搭载平台及设置在车架另一侧的固定式车轮搭载平台，所述固定式车轮搭载平台与所述车架连接，所述自适应车轮搭载平台通过转动机构与所述车架连接；
所述转动机构包括转轴、转轴支撑架及扭簧，所述转轴支撑架与所述车架连接，所述转轴支撑架通过轴承与所述转轴连接，所述扭簧套装在所述转轴上，所述转轴与所述自适应车轮搭载平台连接；
所述车轮模块包括车轮、RV减速机及步进电机，所述车轮与所述RV减速机固定连接，所述RV减速机与所述步进电机连接，所述步进电机与所述车轮搭载平台连接；
所述吸附模块包括多个用于将机器人吸附到作业壁面的吸附磁条，多个所述吸附磁条安装在所述车架的底部。
2.根据权利要求1所述的轮式磁吸附爬壁机器人，其特征在于，还包括用于限制自适应车轮搭载平台转动的限位机构，所述限位机构包括限位轴及与所述限位轴相适配的限位长孔，所述限位轴与所述转轴支撑架固定连接，所述限位长孔设置在所述自适应车轮搭载平台上。
3.根据权利要求1或2所述的轮式磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述车架上设有控制传感模块，所述控制传感模块包括控制模块及视觉感知模块，所述控制模块用于控制机器人的行走、修正机器人的行走路线及功能作业，所述视觉感知模块用于感知机器人的作业位置及作业轨迹。
4.根据权利要求1所述的轮式磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述车架上设有两自由度移动平台模块，所述两自由度移动平台模块包括X向移动平台模块及用于Z向移动平台模块。
5.根据权利要求4所述的轮式磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述X向移动平台模块与所述车架连接，所述Z向移动平台模块上设有焊缝检测模块。
6.根据权利要求1所述的轮式磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述车体上设有用于搭载不同作业模块的待作业模块载体。
CN201710765915.5A 2017-08-30 2017-08-30 一种轮式磁吸附爬壁机器人 Active CN107351934B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710765915.5A CN107351934B (zh) 2017-08-30 2017-08-30 一种轮式磁吸附爬壁机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710765915.5A CN107351934B (zh) 2017-08-30 2017-08-30 一种轮式磁吸附爬壁机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107351934A CN107351934A (zh) 2017-11-17
CN107351934B true CN107351934B (zh) 2023-05-09

Family

ID=60290301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710765915.5A Active CN107351934B (zh) 2017-08-30 2017-08-30 一种轮式磁吸附爬壁机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107351934B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107838566B (zh) * 2017-12-01 2023-10-20 浙江工业大学 一种可提供稳态磁场辅助的爬壁式激光制造平台
CN109969278A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 核动力运行研究所 一种容器爬壁小车检查装置
US10829171B2 (en) * 2018-02-06 2020-11-10 Saudi Arabian Oil Company Spring-based magnetic attachment method for crawling vehicle
CN109030514B (zh) * 2018-08-15 2024-03-26 河海大学 水电站调压井缺陷检测装置
CN110510022A (zh) * 2019-08-05 2019-11-29 湖南沄耀中创科技有限公司 一种风机塔筒探伤爬壁机器人
CN113715004A (zh) * 2021-09-17 2021-11-30 中建八局第二建设有限公司 一种基于bim排布的管道安装设备及方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201090892Y (zh) * 2007-09-29 2008-07-23 华中科技大学 轮式永磁吸附管道爬行机器人
JP2011194937A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 壁面走行ロボット
CN102673671A (zh) * 2012-06-07 2012-09-19 中国东方电气集团有限公司 一种复合磁吸附式视频检测爬壁机器人
CN102689296A (zh) * 2012-06-07 2012-09-26 中国东方电气集团有限公司 一种新型的差动驱动复合吸附式爬壁机器人
JP2014172427A (ja) * 2013-03-06 2014-09-22 Jfe Steel Corp 壁面走行台車
WO2014181301A1 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 Petroltecnica S.P.A. Multifunction robot for maintenance in confined spaces of metal constructions
CN204775574U (zh) * 2015-07-07 2015-11-18 华北电力大学 磁吸附式自适应壁面移动机器人
CN105711673A (zh) * 2016-02-06 2016-06-29 浙江大学 曲面自适应磁吸附装置
CN106976002A (zh) * 2017-05-17 2017-07-25 湖南大学 一种船舶舰艇壁面爬壁清洁机器人

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201090892Y (zh) * 2007-09-29 2008-07-23 华中科技大学 轮式永磁吸附管道爬行机器人
JP2011194937A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 壁面走行ロボット
CN102673671A (zh) * 2012-06-07 2012-09-19 中国东方电气集团有限公司 一种复合磁吸附式视频检测爬壁机器人
CN102689296A (zh) * 2012-06-07 2012-09-26 中国东方电气集团有限公司 一种新型的差动驱动复合吸附式爬壁机器人
JP2014172427A (ja) * 2013-03-06 2014-09-22 Jfe Steel Corp 壁面走行台車
WO2014181301A1 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 Petroltecnica S.P.A. Multifunction robot for maintenance in confined spaces of metal constructions
CN204775574U (zh) * 2015-07-07 2015-11-18 华北电力大学 磁吸附式自适应壁面移动机器人
CN105711673A (zh) * 2016-02-06 2016-06-29 浙江大学 曲面自适应磁吸附装置
CN106976002A (zh) * 2017-05-17 2017-07-25 湖南大学 一种船舶舰艇壁面爬壁清洁机器人

Also Published As

Publication number Publication date
CN107351934A (zh) 2017-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107351934B (zh) 一种轮式磁吸附爬壁机器人
Huang et al. Design and performance analysis of a tracked wall-climbing robot for ship inspection in shipbuilding
CN102039592B (zh) 多体磁吸附式自适应爬壁机器人
CN102689296B (zh) 一种新型的差动驱动复合吸附式爬壁机器人
CN103612684B (zh) 一种三平面分支六自由度并联爬壁机器人
CN102699893B (zh) 具有多自由度机械手臂的差动驱动磁吸附式多功能爬壁机器人
CN102672704A (zh) 具有小折叠尺寸机械手臂的差动驱动磁吸附式多功能爬壁机器人
CN110788690B (zh) 一种用于大型储罐焊缝修磨作业用爬壁机器人
CN205971575U (zh) 可直角壁面自主过渡的磁吸附轮式爬壁机器人
CN205769675U (zh) 一种轴线夹角自动调节的磁吸附驱动车轮组装置
CN105690401A (zh) 一种柔性钢制壁面作业机器人
CN102689295A (zh) 具有多自由度机械手臂的全驱动磁吸附式多功能爬壁机器人
CN104048139B (zh) 一种磁力座式铁基壁面自适应爬行机器人
CN103171640A (zh) 一种基于永磁吸附结构的爬壁机器人
CN105946548A (zh) 自动导引式搬运装置
CN205768620U (zh) 自动导引式搬运装置
CN104200715A (zh) 一种空间飞行器绕飞接近运动模拟器
CN105835976A (zh) 一种轴线夹角自动调节的磁吸附驱动车轮组装置
CN102700646A (zh) 具有小折叠尺寸机械手臂的全驱动磁吸附式多功能爬壁机器人
CN111790551A (zh) 一种爬壁喷漆机器人
CN202805181U (zh) 具有多自由度机械手臂的全驱动磁吸附式多功能爬壁机器人
CN104354782A (zh) 一种轮腿互换爬壁并联机器人
CN110758772A (zh) 一种多用途星球探测车
CN207173763U (zh) 多体结构钢制壁面无损检测平台
CN105666472A (zh) 履带爬壁四自由度并联机器人

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant