CN117901061A - 一种超大型钢结构表面检修机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船舶检修技术领域，特别涉及一种超大型钢结构表面检修机器人，包括牵引装置、拼接式支架和移动平台，所述牵引装置用于牵引拼接式支架定向移动，所述拼接式支架上滑动安装有多个牵引装置，所述拼接式支架上对称设置有两个滑动安装的移动平台，所述移动平台上均设置有检测装置。通过采用上述技术方案，牵引装置对拼接式支架进行牵引定位，在控制拼接式支架移动的时候也可以通过牵引绳索的控制避免拼接式支架晃动，有效地解决了探测装置探测数据不准确的问题。

Description

一种超大型钢结构表面检修机器人

技术领域

本发明涉及船舶检修技术领域，特别涉及一种超大型钢结构表面检修机器人。

背景技术

在平面或曲面钢制结构上，已经有越来越多的爬壁机器人应用，包括观察、检测、清洗等各种机器人作业应用。在复杂钢制结构表面，比如，具有具备凹凸不平结构、管排结构等，受制于磁性吸附作用减弱、爬行受阻等因素，机器人应用受到严重限制。

以锅炉水冷壁结构为例：绝大多数锅炉水冷壁采用模式结构，也即：水冷壁由管子和鳍片焊成的气密式结构，形成水冷壁墙。水冷壁墙制造工艺较复杂，投入运行后受炉内高温腐蚀和煤粉冲刷磨损等影响，存在减薄、裂纹等情况，也可引发胀管、爆管等事故，需要经常检查。但是现有的机器人在遇到存在格栅的水冷壁管上时，机器人在跨越格栅时会遇到各种问题：机器人倾覆，磁吸力大小的突变，机器人与管道的猛烈撞击造成的二次伤害，检测装置受到剧烈振动等。

发明内容

本发明的目的是提供一种超大型钢结构表面检修机器人，为了克服上述中存在的问题，提供了一种超大型钢结构表面检修机器人平台，通过绳索牵引的方式完成机器人在钢结构表面有一定间隔的上下移动，去除了磁吸附装置所带来的风险性包括倾覆，磁力大小突变，剧烈撞击等；通过不在同一直线上的多组绳索牵引装置，可以动态调整机器人检测平台保持在设定角度，避免机器人检测平台接触钢结构表面，且精密的检测装置可以稳定运行。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种超大型钢结构表面检修机器人，包括牵引装置、拼接式支架和移动平台，所述牵引装置用于牵引拼接式支架定向移动，所述拼接式支架上滑动安装有多个牵引装置，所述拼接式支架上对称设置有两个滑动安装的移动平台，所述移动平台上均设置有检测装置。

通过采用上述技术方案，牵引装置对拼接式支架进行牵引定位，在控制拼接式支架移动的时候也可以通过牵引绳索的控制避免拼接式支架晃动，有效地解决了探测装置探测数据不准确的问题。

在进一步的实施例中，所述牵引装置包括外壳、限位块、抓绳轮、驱动电机、减速蜗杆、导轨滚轮和安全罩壳，所述抓绳轮通过转轴转动安装在所述外壳的外侧顶端，所述驱动电机和所述减速蜗杆相互配合驱动抓绳轮转动，所述导轨滚轮设置在外壳的中间位置，所述导轨滚轮用于控制抓绳轮与钢绳之间的相对滑动，所述限位块用于限制牵引绳的位置，所述安全罩壳铰接设置在外壳外侧，所述安全罩壳用于封闭抓绳轮。

通过采用上述技术方案，通过抓绳轮对牵引绳进行收放卷会存在一定的危险性，可能导致异物卷绕，所以需要通过安全罩壳将其封闭，安全罩壳上设置用于牵引绳穿过的避让孔，在通过限位块对其进行限位从而起到了精准控制牵引绳的目的。

在进一步的实施例中，所述移动平台包括防水壳、驱动单元、电机驱动器、滑动摩擦轮和驱动摩擦轮，所述驱动单元和电机驱动器均设置在所述防水壳的内部，所述滑动摩擦轮设置在防水壳的外部底端，所述防水壳通过滑动摩擦轮滑动安装在所述拼接式支架上，所述驱动单元的输出轴设置有穿过防水壳的底部的延伸端，所述驱动摩擦轮套设在所述驱动单元的延伸端上，所述驱动单元用于使驱动摩擦轮轴向转动，所述驱动摩擦轮的表面与所述拼接式支架的表面抵死，所述防水壳的外侧设置有工作仪安装面板，所述定位槽和安装位均设置在工作仪安装面板上，所述电机驱动器用于控制驱动单元的运动。

在进一步的实施例中，所述拼接式支架的中间位置设置有PLC控制终端和供电系统，所述PLC控制终端通过无线电信号与牵引装置和移动平台电信号连接，所述供电系统通过电线与牵引装置、移动平台和PLC控制终端通过电线电性连接。

通过采用上述技术方案，通过PLC控制终端的一级控制与牵引装置和移动平台自带的控制系统的二级控制实现高精度驱动控制，使得装置实现智能化控制的同时也实现了高精度控制。

在进一步的实施例中，所述安全罩壳的顶端设置有弹簧卡扣，所述外壳的外侧设置有与弹簧卡扣对应的卡块，所述安全罩壳的底端与外壳铰接固定，安全罩壳的顶端通过弹簧卡扣与卡块和所述外壳可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，因为安全罩壳是用于保护抓绳轮，避免外物被钢绳带入抓绳轮的，所以安全罩壳是需要便于打卡和拆卸以便于对抓绳轮的维修以及在有异物以外卷入抓绳轮后便于快速维修，所以需要设置一个安全且便于拆卸的结构，弹簧卡扣就很好的满足了这个需求，通过弹簧卡扣与卡块的结构设计和公差配合的调整可以使得安全罩壳在严密贴合壳体外壁的同时也便于拆卸。

在进一步的实施例中，所述安全罩壳的顶端设置有弹簧卡扣，所述外壳的外侧设置有与弹簧卡扣对应的卡块，所述安全罩壳的底端与外壳铰接固定，安全罩壳的顶端通过弹簧卡扣与卡块和所述外壳可拆卸连接。

在进一步的实施例中，所述工作仪安装面板设置有角度调整器，所述角度调整器上设置有超声波探测仪，所述角度调整器上设置有活动的多功能接头，所述多功能接头的内部设置有高压接头、低压接头和通信接头，所述多功能接头的内部设置有卡簧和卡扣。

通过采用上述技术方案，是的角度调节器上可以安装多种不同规格的超声波探测仪，并实现超声波探测仪与PLC控制终端的电性连接，多功能接头可以满足不同供电需求和电信号链接需求的接口，从而实现一机多用的作用。

在进一步的实施例中，所述卡簧与卡扣用于卡接固定介入多功能接头内部的物体。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.通过牵引装置对拼接式支架进行牵引定位，在控制拼接式支架移动的时候也可以通过牵引绳索的控制避免拼接式支架晃动，有效地解决了探测装置探测数据不准确的问题的效果；

2.通过抓绳轮对牵引绳进行收放卷会存在一定的危险性，可能导致异物卷绕，所以需要通过安全罩壳将其封闭，安全罩壳上设置用于牵引绳穿过的避让孔，在通过限位块对其进行限位从而起到了精准控制牵引绳的目的效果；

3.通过安全罩壳的顶端设置有弹簧卡扣，所述外壳的外侧设置有与弹簧卡扣对应的卡块，所述安全罩壳的底端与外壳铰接固定，安全罩壳的顶端通过弹簧卡扣与卡块和所述外壳可拆卸连接的设置，因为安全罩壳是用于保护抓绳轮，避免外物被钢绳带入抓绳轮的，所以安全罩壳是需要便于打卡和拆卸以便于对抓绳轮的维修以及在有异物以外卷入抓绳轮后便于快速维修，所以需要设置一个安全且便于拆卸的结构，弹簧卡扣就很好地满足了这个需求，通过弹簧卡扣与卡块的结构设计和公差配合的调整可以使得安全罩壳在严密贴合壳体外壁的同时也便于拆卸的效果。

附图说明

图1是本发明一种超大型钢结构表面检修机器人的整体结构示意图；

图2是本发明一种超大型钢结构表面检修机器人的牵引装置的结构示意图；

图3是本发明一种超大型钢结构表面检修机器人的移动平台的结构示意图；

图4是本发明一种超大型钢结构表面检修机器人的工作状态结构示意图。

图中，1、牵引装置；110、外壳；120、限位块；130、抓绳轮；140、驱动电机；150、减速蜗杆；160、导轨滚轮；170、安全罩壳；180、牵引位移模块；2、拼接式支架；3、移动平台；310、防水壳；320、驱动单元；330、电机驱动器；340、滑动摩擦轮；350、驱动摩擦轮；360、工作仪安装面板；4、检测装置；5、超声波探测仪；6、PLC控制终端；7、供电系统；8、弹簧卡扣；9、角度调整器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图1中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定中心的方向。

实施例1：

如图1和图4所示，一种超大型钢结构表面检修机器人，图1为本发明在使用的时候的结构缩略图，在使用的状态下，通过对比图4，先将牵引装置的固定点位在大型平面的顶端固定好，在使用的时候为了维持拼接式支架2的稳定性，还可以在大型平面的底部设置牵引装置1的固定点位，这样通过大型平面的顶部的固定点位和牵引装置1的抓绳轮130的相互配合可以控制拼接式支架2的上升和下降，通过控制大型平面的底部的固定点位与牵引装置1的配合，使得拼接式支架2在多点定位的结构平面内更加具有稳定性，避免拼接式支架2上的移动平台3在工作时因为拼接式支架2固定不稳固出现晃动导致的数据不准确的问题。

如图1-4所示，一种超大型钢结构表面检修机器人，本方案使用的前提是在大型船舶的表面架设牵引钢绳，通过绳索搭建运行轨道，从而起到避免设备本身需要再船舶表面运行的问题，本发明包括牵引装置1、拼接式支架2和移动平台3，所述牵引装置1用于牵引拼接式支架2定向移动，所述拼接式支架2上滑动安装有多个牵引装置1，所述拼接式支架2上对称设置有两个滑动安装的移动平台3，所述移动平台3上均设置有检测装置4，所述拼接式支架2的中间位置设置有PLC控制终端6和供电系统7，所述PLC控制终端6通过无线电信号与牵引装置1和移动平台3电信号连接，所述供电系统7通过电线与牵引装置1、移动平台3和PLC控制终端6通过电线电性连接。

如图1-4所示，所述牵引装置1包括外壳110、限位块120、抓绳轮130、驱动电机140、减速蜗杆150、导轨滚轮160和安全罩壳170，所述抓绳轮130通过转轴转动安装在所述外壳110的外侧顶端，所述驱动电机140和所述减速蜗杆150相互配合驱动抓绳轮130转动，所述导轨滚轮160设置在外壳110的中间位置，所述导轨滚轮160用于控制抓绳轮130与钢绳之间的相对滑动，所述限位块120用于限制牵引绳的位置，所述安全罩壳170铰接设置在外壳110外侧，所述安全罩壳170用于封闭抓绳轮130，通过安全罩壳的顶端设置有弹簧卡扣，所述外壳110的外侧设置有与弹簧卡扣8对应的卡块，所述安全罩壳170的底端与外壳110铰接固定，安全罩壳170的顶端通过弹簧卡扣8与卡块和所述外壳110可拆卸连接的设置，因为安全罩壳170是用于保护抓绳轮130，避免外物被钢绳带入抓绳轮130的，所以安全罩壳170是需要便于打卡和拆卸以便于对抓绳轮的维修以及在有异物以外卷入抓绳轮130后便于快速维修，所以需要设置一个安全且便于拆卸的结构，弹簧卡扣8就很好的满足了这个需求，通过弹簧卡扣8与卡块的结构设计和公差配合的调整可以使得安全罩壳70在严密贴合壳体外壁的同时也便于拆卸的效果，在图2中也可以查看出抓绳轮130的顶部是必须留有进出口的，所以在工作过程中为了尽可能的避免意外的发生和在意外发生的时候可以更好的更加快速的解决问题，所以需要将安全罩壳170设置为便于开关的结构，在实际使用的时候抓绳轮130与限位块120相互配合，使的钢绳在被抓绳轮130抓取转动的时候只可以在抓绳轮130的带动下移动，不可以单独运动；

所述移动平台3包括防水壳310、驱动单元320、电机驱动器330、滑动摩擦轮340和驱动摩擦轮350，所述驱动单元320和电机驱动器330均设置在所述防水壳310的内部，所述滑动摩擦轮340设置在防水壳310的外部底端，所述防水壳310通过滑动摩擦轮340滑动安装在所述拼接式支架2上，所述驱动单元320的输出轴设置有穿过防水壳310的底部的延伸端，所述驱动摩擦轮350套设在所述驱动单元320的延伸端上，所述驱动单元320用于使驱动摩擦轮350轴向转动，所述驱动摩擦轮350的表面与所述拼接式支架2的表面抵死，所述防水壳310的外侧设置有工作仪安装面板360，所述定位槽和安装位均设置在工作仪安装面板360上，所述电机驱动器330用于控制驱动单元320的运动。

如图1-4所示，所述移动平台3上设置有定位槽和安装位，所述定位槽用于引导定位，所述安装位用于安装超声波探测仪5，所述安全罩壳170的顶端设置有弹簧卡扣8，所述外壳110的外侧设置有与弹簧卡扣8对应的卡块，所述安全罩壳170的底端与外壳110铰接固定，安全罩壳170的顶端通过弹簧卡扣8与卡块和所述外壳110可拆卸连接，述工作仪安装面板360设置有角度调整器9，所述角度调整器9上设置有超声波探测仪5，所述角度调整器9上设置有活动的多功能接头，所述多功能接头的内部设置有高压接头、低压接头和通信接头，所述多功能接头的内部设置有卡簧和卡扣，所述卡簧与卡扣用于卡接固定介入多功能接头内部的物体。

如图2所示，在使用过程中，抓绳轮130限位块120和导轨滚轮160相互配合，使得钢绳进入抓绳轮130的一端和绕出抓绳轮130的一端均在限位块的带动下与抓绳轮130的表面抵死，避免相对滑动，因为抓绳轮130是有驱动源控制的，所以在抓绳轮130不转动的情况下，钢绳无法通过导轨滚轮160单独发生滑移，但是为了保障本装置的安全性，在实际使用过程中还在外壳110的顶部设置有钢绳锁，钢绳锁用于在每一次移动后锁紧钢绳，降低钢绳与导轨滚轮160和抓绳轮130之间的磨损，进一步的保障设备的稳定性，避免设备因为抓绳轮130和导轨滚轮160的失效坠落，且在使用的过程中还需要控制牵引装置在拼接式支架2上的位置，所以在外壳110的一侧设置有牵引位移模块180，牵引位移模块180用于将外壳110滑动安装在拼接式支架2上。

具体实施过程：

在拼接式支架2的中间位置和拼接式支架2的两端均设置一个牵引装置1，中间位置的牵引装置1和两端的牵引装置1需要根据拼接式支架2的整体承重情况分别调整，调整平衡后的拼接式支架2需要根据位置控制移动平台3移动，移动平台3需要设置有两个，在运行的时候两个移动平台3相对同时运动，以保证拼接式支架2的平衡，避免因为单独一个移动平台3的移动导致拼接式支架2整体失衡。

在本发明公开的实施例中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明公开的实施例中的具体含义。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种超大型钢结构表面检修机器人，包括牵引装置(1)、拼接式支架(2)和移动平台(3)，所述牵引装置(1)用于牵引拼接式支架(2)定向移动，其特征在于：所述拼接式支架(2)上滑动安装有多个牵引装置(1)，所述拼接式支架(2)上对称设置有两个滑动安装的移动平台(3)，所述移动平台(3)上均设置有检测装置(4)。

2.根据权利要求1所述的一种超大型钢结构表面检修机器人，其特征在于：所述牵引装置(1)包括外壳(110)、限位块(120)、抓绳轮(130)、驱动电机(140)、减速蜗杆(150)、导轨滚轮(160)和安全罩壳(170)，所述抓绳轮(130)通过转轴转动安装在所述外壳(110)的外侧顶端，所述驱动电机(140)和所述减速蜗杆(150)相互配合驱动抓绳轮(130)转动，所述导轨滚轮(160)设置在外壳(110)的中间位置，所述导轨滚轮(160)用于控制抓绳轮(130)与钢绳之间的相对滑动，所述限位块(120)用于限制牵引绳的位置，所述安全罩壳(170)铰接设置在外壳(110)外侧，所述安全罩壳(170)用于封闭抓绳轮(130)。

3.根据权利要求1所述的一种超大型钢结构表面检修机器人，其特征在于：所述移动平台(3)上设置有定位槽和安装位，所述定位槽用于引导定位，所述安装位用于安装超声波探测仪(5)。

4.根据权利要求3所述的一种超大型钢结构表面检修机器人，其特征在于：所述移动平台(3)包括防水壳(310)、驱动单元(320)、电机驱动器(330)、滑动摩擦轮(340)和驱动摩擦轮(350)，所述驱动单元(320)和电机驱动器(330)均设置在所述防水壳(310)的内部，所述滑动摩擦轮(340)设置在防水壳(310)的外部底端，所述防水壳(310)通过滑动摩擦轮(340)滑动安装在所述拼接式支架(2)上，所述驱动单元(320)的输出轴设置有穿过防水壳(310)的底部的延伸端，所述驱动摩擦轮(350)套设在所述驱动单元(320)的延伸端上，所述驱动单元(320)用于使驱动摩擦轮(350)轴向转动，所述驱动摩擦轮(350)的表面与所述拼接式支架(2)的表面抵死，所述防水壳(310)的外侧设置有工作仪安装面板(360)，所述定位槽和安装位均设置在工作仪安装面板(360)上，所述电机驱动器(330)用于控制驱动单元(320)的运动。

5.根据权利要求1所述的一种超大型钢结构表面检修机器人，其特征在于：所述拼接式支架(2)的中间位置设置有PLC控制终端(6)和供电系统(7)，所述PLC控制终端(6)通过无线电信号与牵引装置(1)和移动平台(3)电信号连接，所述供电系统(7)通过电线与牵引装置(1)、移动平台(3)和PLC控制终端(6)通过电线电性连接。

6.根据权利要求2所述的一种超大型钢结构表面检修机器人，其特征在于：所述安全罩壳(170)的顶端设置有弹簧卡扣(8)，所述外壳(110)的外侧设置有与弹簧卡扣(8)对应的卡块，所述安全罩壳(170)的底端与外壳(110)铰接固定，安全罩壳(170)的顶端通过弹簧卡扣(8)与卡块和所述外壳(110)可拆卸连接。

7.根据权利要求4所述的一种超大型钢结构表面检修机器人，其特征在于：所述工作仪安装面板(360)设置有角度调整器(9)，所述角度调整器(9)上设置有超声波探测仪(5)，所述角度调整器(9)上设置有活动的多功能接头，所述多功能接头的内部设置有高压接头、低压接头和通信接头，所述多功能接头的内部设置有卡簧和卡扣。

8.根据权利要求7所述的一种超大型钢结构表面检修机器人，其特征在于：所述卡簧与卡扣用于卡接固定介入多功能接头内部的物体。