CN114559447A - 一种适用于设备内部除锈的智能机器人及其控制方法 - Google Patents

一种适用于设备内部除锈的智能机器人及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于设备内部除锈的智能机器人，包括：壳体；传动机构，设于所述壳体上；转轴，通过所述传动机构与所述壳体可转动连接；粗糙度检测系统，设于所述转轴上；除锈机构，设于所述转轴上；所述除锈机构包括电动除锈刷，设置数个，通过固定杆沿所述转轴的外周部均匀分布；除尘机构，设于所述转轴上；照明机构，设于所述壳体上；移动机构，设于所述壳体上；定位系统，设有所述壳体上；控制机构，设于所述壳体上，分别与所述传动机构、粗糙度检测系统、电动除锈刷、除尘机构、照明机构和移动机构连接。本发明还公开了所述智能机器人的控制方法。本发明能够降低施工成本，简化施工流程，降低工人的劳动强度。

Description

一种适用于设备内部除锈的智能机器人及其控制方法
技术领域
本发明属于除锈技术领域，具体是一种适用于设备内部除锈的智能机器人及其控制方法。
背景技术
设备焊口内部除锈一般分为两种：直径大于600mm的，采用人工除锈；直径小于600mm的，管口位置内部衬垫不锈钢来防腐。采用不锈钢衬垫防腐，既增加材料成本，又提高焊接难度，因为设备较长时，充氩保护实施难度较大，且保护效果不佳。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种适用于设备内部除锈的智能机器人及其控制方法，以实现设备焊口内部智能除锈，降低管道施工难度，节约材料成本。
本发明提供的一种适用于设备内部除锈的智能机器人, 包括：
壳体；
传动机构，设于所述壳体上；
转轴，通过所述传动机构与所述壳体可转动连接；
粗糙度检测系统，设于所述转轴上；
除锈机构，设于所述转轴上；所述除锈机构包括电动除锈刷，设置数个，通过固定杆沿所述转轴的外周部均匀分布；
除尘机构，设于所述转轴上；
照明机构，设于所述壳体上；
移动机构，设于所述壳体上；
定位系统，设有所述壳体上；
控制机构，设于所述壳体上，分别与所述传动机构、粗糙度检测系统、电动除锈刷、除尘机构、照明机构和移动机构连接。
优选地，所述传动机构包括电动机，所述电动机的输入端与所述控制机构电性连接，所述电动机的输出端连接主动轮，所述主动轮通过履带连接从动轮，所述从动轮与所述转轴固定连接。
优选地，所述除尘机构包括空气压缩机和除尘装置，所述除尘装置通过气动旋转接头与所述空气压缩机连接，所述空气压缩机与所述控制机构电性连接。
优选地，所述照明机构包括照明矿灯和后排照明灯，分别设于所述壳体的前侧和后侧，且均与所述控制机构电性连接。
优选地，所述移动机构为磁吸式万向轮；所述磁吸式万向轮包括固定座，所述固定座的底部通过连接轴安装磁力轮，所述固定座的两端均设有侧向稳定座，所述连接轴的两端均通过连接杆分别与两个所述侧向稳定座铰连接，所述磁力轮通过连接球与转向控制杆自由连接，所述转向控制杆通过安装杆与所述壳体可转动连接，所述安装杆上设有运动控制系统，所述运动控制系统与所述控制机构电性连接。
优选地，所述粗糙度检测系统包括粗糙度测量探头、金属锈蚀等级对照系统和金属除锈等级对照系统。
优选地，所述照明矿灯和后排照明灯均与所述壳体可旋转连接。
本发明还公开一种所述适用于设备内部除锈的智能机器人的控制方法，包括下述步骤：
S1、将智能机器人放置于设备入口处，控制移动机构进入设备内并稳定移动；
S2、智能机器人移动过程中，控制粗糙度检测系统沿设备的内周壁进行粗糙度检测，并将测得的数据传输给控制机构，若测得的内壁粗糙度处于未刷漆粗糙度数值范围内，则开始寻找焊缝位置，若测得的内壁粗糙度处于刷漆粗糙度数值范围内，则继续往前移动，直至找到除锈位置；
S3、到达除锈位置后，移动机构开启低速模式；控制机构根据测得的内壁粗糙度确定是局部超标还是圆周超标，若是局部超标，则进行局部除锈，若是圆周超标，则进行圆周除锈；控制机构根据粗糙度检测系统传输的图片判定金属锈蚀等级，并给出预期的除锈时间；
S4、局部除锈时，控制单个电动除锈刷进行除锈，完成设定时长的除锈操作；圆周除锈时，启动传动机构，旋转转轴带动数个电动除锈刷进行旋转除锈，完成设定时长的除锈操作；
S5、待局部除锈或圆周除锈完成后，启动除尘机构，完成清理操作；
S6、待清理操作完成后，控制粗糙度检测系统进行粗糙度检测，并将测得的数据传输给控制机构，控制机构根据粗糙度检测系统传输的图片判定金属锈蚀等级，若已达到规定的金属锈蚀等级，则寻找下一个除锈位置，若未达到规定的金属锈蚀等级，则控制机构给出第二次的除锈时间，继续进行局部除锈或圆周除锈，直至合格为止。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明提供的智能机器人可自行完成设备焊口内部除锈，快速、高效、智能、内部除锈质量可见并可控，解决目前部分设备焊口内部无法除锈的难题，降低施工成本，简化施工流程，降低工人的劳动强度，将设备安装向智能化、智慧化方向推进。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例中电动除锈刷的结构示意图。
图3为本发明实施例中磁吸式万向轮的结构示意图。
其中，1、壳体，2、电动机，3、控制机构，4、主动轮，5、履带，6、从动轮，7、转轴，8、粗糙度测量探头，9、空气压缩机，10、除尘装置，11、电动除锈刷，12、固定杆；13、照明矿灯；14、后排照明灯；15、固定座；16、连接轴；17、磁力轮；18、侧向稳定座；19、连接杆；20、连接球；21、转向控制杆；22、安装杆；23、运动控制系统；24、定位系统。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例
参照图1-3，一种适用于设备内部除锈的智能机器人，包括：壳体1，壳体1的内部安装有传动机构、除尘机构、控制机构和定位系统，壳体1的外部安装有照明机构，壳体1的底部安装有移动机构。
其中，所述传动机构包括电动机2，电动机2的输入端与控制机构3电性连接，电动机2的输出端连接主动轮4，主动轮4通过履带5连接从动轮6，从动轮6与转轴7固定连接。
转轴7上安装有粗糙度检测系统8、除尘机构和除锈机构；粗糙度检测系统与控制机构3电性连接，包括粗糙度测量探头8、金属锈蚀等级对照系统和金属除锈等级对照系统；所述除尘机构包括空气压缩机9和除尘装置10，空气压缩机9安装于壳体1的内部，一端与控制机构3电性连接，另一端通过气动旋转接头与除尘装置10连接。所述除锈机构包括电动除锈刷11，设置数个，每个均通过固定杆12固定于转轴7上，且沿转轴7的外周部均匀分布。
所述照明机构包括两个照明矿灯13和两个后排照明灯14，分别设于壳体1的前侧和后侧，且均与壳体1一百八十度可旋转连接，且均与控制机构3电性连接。
所述移动机构为磁吸式万向轮，包括固定座15，固定座15的底部通过连接轴16安装磁力轮17，固定座15的两端均设有侧向稳定座18，连接轴16的两端均通过连接杆19分别与两个侧向稳定座18铰连接，磁力轮17通过连接球20与U形的转向控制杆21自由连接，转向控制杆21通过安装杆22与壳体1可转动连接，安装杆22上设有运动控制系统23，运动控制系统23与控制机构3电性连接。
控制机构3包括中央控制系统和显示屏。
本实施例的智能机器人的控制方法，包括下述步骤：
S1、将智能机器人放置于设备入口处，控制磁吸式万向轮进入设备内并稳定移动；运动控制系统23根据接触面的曲率情况通过转向控制杆21调整磁力轮17的倾斜角，同时根据设备内壁的坡度情况，调整侧向稳定座18与固定座15的角度，实现智能机器人的持续稳定移动；
S2、智能机器人移动过程中，控制粗糙度测量探头8沿设备的内周壁进行粗糙度检测，并将测得的数据传输给控制机构3，若测得的内壁粗糙度处于未刷漆粗糙度数值范围内，则开始寻找焊缝位置，若测得的内壁粗糙度处于刷漆粗糙度数值范围内，则继续往前移动，直至找到除锈位置；
S3、到达除锈位置后，磁吸式万向轮开启低速模式；控制机构3根据测得的内壁粗糙度确定是局部超标还是圆周超标，若是局部超标，则进行局部除锈，若是圆周超标，则进行圆周除锈；控制机构3根据粗糙度检测系统传输的图片判定金属锈蚀等级，并给出预期的除锈时间；
S4、局部除锈时，控制单个电动除锈刷11进行除锈，完成设定时长的除锈操作；圆周除锈时，启动电动机2，旋转转轴7带动数个电动除锈刷11进行旋转除锈，完成设定时长的除锈操作；
S5、待局部除锈或圆周除锈完成后，启动空气压缩机9，空气压缩机9向除尘装置10输送压缩空气，通过压缩空气在输送管内的流动，配合气动旋转接头，完成对圆周方向的清理操作；
S6、待清理操作完成后，控制粗糙度测量探头8进行粗糙度检测，并将测得的数据传输给控制机构3，控制机构3根据粗糙度测量探头8传输的图片判定金属锈蚀等级，若已达到规定的金属锈蚀等级，则寻找下一个除锈位置，若未达到规定的金属锈蚀等级，则控制机构3给出第二次的除锈时间，继续进行局部除锈或圆周除锈，直至合格为止。
其中，工作的全过程及相关指令均显示在控制机构3的显示屏上，画面通过无线传输装置同步传输到外部显示屏上，且显示屏上可以对智能机器人的所有指令进行修改、中止等操作。磁吸式万向轮的行进路径均记录在定位系统24中，当智能机器人完成所有的除锈操作时，中央控制系统自主调用定位系统24中的记录，进行逆向路径规划，并控制磁吸式万向轮移动，回到入口处。当出现特殊工况时，磁吸式万向轮的侧向稳定座18可保持智能机器人的稳定。
本实施例可自行完成设备焊口内部除锈，快速、高效、智能、内部除锈质量可见并可控，解决目前部分设备焊口内部无法除锈的难题，降低施工成本，简化施工流程，降低工人的劳动强度，将设备安装向智能化、智慧化方向推进。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于设备内部除锈的智能机器人，其特征在于，包括：
壳体；
传动机构，设于所述壳体上；
转轴，通过所述传动机构与所述壳体可转动连接；
粗糙度检测系统，设于所述转轴上；
除锈机构，设于所述转轴上；所述除锈机构包括电动除锈刷，设置数个，通过固定杆沿所述转轴的外周部均匀分布；
除尘机构，设于所述转轴上；
照明机构，设于所述壳体上；
移动机构，设于所述壳体上；
定位系统，设有所述壳体上；
控制机构，设于所述壳体上，分别与所述传动机构、粗糙度检测系统、电动除锈刷、除尘机构、照明机构和移动机构连接。
2.如权利要求1所述的适用于设备内部除锈的智能机器人，其特征在于，所述传动机构包括电动机，所述电动机的输入端与所述控制机构电性连接，所述电动机的输出端连接主动轮，所述主动轮通过履带连接从动轮，所述从动轮与所述转轴固定连接。
3.如权利要求1所述的适用于设备内部除锈的智能机器人，其特征在于，所述除尘机构包括空气压缩机和除尘装置，所述除尘装置通过气动旋转接头与所述空气压缩机连接，所述空气压缩机与所述控制机构电性连接。
4.如权利要求1所述的适用于设备内部除锈的智能机器人，其特征在于，所述照明机构包括照明矿灯和后排照明灯，分别设于所述壳体的前侧和后侧，且均与所述控制机构电性连接。
5.如权利要求1所述的适用于设备内部除锈的智能机器人，其特征在于，所述移动机构为磁吸式万向轮；所述磁吸式万向轮包括固定座，所述固定座的底部通过连接轴安装磁力轮，所述固定座的两端均设有侧向稳定座，所述连接轴的两端均通过连接杆分别与两个所述侧向稳定座铰连接，所述磁力轮通过连接球与转向控制杆自由连接，所述转向控制杆通过安装杆与所述壳体可转动连接，所述安装杆上设有运动控制系统，所述运动控制系统与所述控制机构电性连接。
6.如权利要求1所述的适用于设备内部除锈的智能机器人，其特征在于，所述粗糙度检测系统包括粗糙度测量探头、金属锈蚀等级对照系统和金属除锈等级对照系统。
7.如权利要求4所述的适用于设备内部除锈的智能机器人，其特征在于，所述照明矿灯和后排照明灯均与所述壳体可旋转连接。
8.如权利要求1-7所述的适用于设备内部除锈的智能机器人的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、将智能机器人放置于设备入口处，控制移动机构进入设备内并稳定移动；
S2、智能机器人移动过程中，控制粗糙度检测系统沿设备的内周壁进行粗糙度检测，并将测得的数据传输给控制机构，若测得的内壁粗糙度处于未刷漆粗糙度数值范围内，则开始寻找焊缝位置，若测得的内壁粗糙度处于刷漆粗糙度数值范围内，则继续往前移动，直至找到除锈位置；
S3、到达除锈位置后，移动机构开启低速模式；控制机构根据测得的内壁粗糙度确定是局部超标还是圆周超标，若是局部超标，则进行局部除锈，若是圆周超标，则进行圆周除锈；控制机构根据粗糙度检测系统传输的图片判定金属锈蚀等级，并给出预期的除锈时间；
S4、局部除锈时，控制单个电动除锈刷进行除锈，完成设定时长的除锈操作；圆周除锈时，启动传动机构，旋转转轴带动数个电动除锈刷进行旋转除锈，完成设定时长的除锈操作；
S5、待局部除锈或圆周除锈完成后，启动除尘机构，完成清理操作；
S6、待清理操作完成后，控制粗糙度检测系统进行粗糙度检测，并将测得的数据传输给控制机构，控制机构根据粗糙度检测系统传输的图片判定金属锈蚀等级，若已达到规定的金属锈蚀等级，则寻找下一个除锈位置，若未达到规定的金属锈蚀等级，则控制机构给出第二次的除锈时间，继续进行局部除锈或圆周除锈，直至合格为止。
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