【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人，具体涉及一种自适应变曲率曲面装置检测的轮式爬壁机器人。
技术介绍
1、大型石化装置长期处于高温、高压以及高腐蚀的工作环境，其内外壁面会产生孔洞、裂纹和凹陷等缺陷，这些缺陷可能引发介质泄漏、火灾、爆炸等事故，造成严重的财产损失和人员伤亡。因此为确保装置和操作人员的安全，必须定期对大型石化装置进行缺陷检测，了解其运行状态，判断是否能继续安全使用，及时防范事故发生。然而，人工高空检测存在操作风险大、工作环境恶劣、劳动强度大和效率低等问题。
2、爬壁机器人能在金属壁面上自主爬行，同时利用机器人自身携带的检测设备完成对壁面缺陷的检测。目前能适应曲面检测的爬壁机器人有磁轮式、履带式和足式，履带式在爬壁过程中需要履带始终与金属壁面相贴合，因此无法适应具有连续突起的金属壁面以及具有变曲率曲面特征的金属壁面，同时还存在体积大，整体结构复杂、运动转向性能差等问题；足式爬壁机器人通过控制轮腿交替抬升来适应金属壁面的曲率变化，这必须外接视觉传感器来识别金属壁面曲率的变化，再通过控制程序实现轮腿交替抬升，这加大了机器人控制的复杂程度；而轮式爬壁机器人具有转向方便、适应能力强，吸附性能稳定，机动性能优越，整体结构简单，控制程序方便等优点，因此爬壁机器人主要研究集中在轮式结构上，目前，主要的具有变曲率曲面自适应功能的轮式爬壁机器人如下所述：
3、文献：novel omnidirectional climbing robot with adjustable magneticadsorption mechanism，
4、文献：optimization design and flexible detection method of a surfaceadaptation wall-climbing robot with multisensor integration for petrochemicaltanks，提出了一种基于磁路优化的被动式自适应移动机构，利用模块间的相对自由度来适应表面曲率的变化。然而，单侧前后轮通过同步带传动实现动力的传输，这造成前后轮始终相对固定在一条直线上，并不能相对转动适应金属壁面曲率的变化。机器人在适应变曲率金属壁面时，存在前后轮的同步带与壁面的突起相接触的危险。故此种轮式爬壁机器人只能自适应具有单一、小变曲率的金属壁面，并不能实现在具有复杂多变曲率曲面特征的金属壁面上的自适应。
5、申请号为201610364096.9的中国专利公开了一种轮式磁吸附爬壁机器人，采用了轮式移动、永磁吸附的方式。将驱动传动系统设置于车体内部，通过传动轴与车体两侧的移动结构相连接，这将导致移动结构与车体位置相对固定，如遇到变曲率壁面时，由于壁面不平整存在高低起伏，容易发生机器人车体托底或者两侧移动结构无法与壁面有效接触，从而产生机器人运动失效的情况。申请号为201520220676.1的中国专利，提出了一种用于爬壁机器人的行动装置，轮式爬壁机器人的主动轮与从动轮之间通过同步带连接，这将造成机器人在自适应金属壁面多变曲率曲面时，存在同步带与变曲率曲面相接触的危险，此外，这种机器人由于车架底板的高度限制只能适应曲率曲面变化较为平缓的壁面，适用场景范围单一，因此，并不能满足具有可变曲率曲面特征的金属壁面的自适应要求。
6、申请号为201710765915.5的中国专利，设计了一种轮式磁吸附爬壁机器人，所述车轮模块有四个安装位置，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。然而，由于固定式车轮搭载平台不能自适应金属壁面的曲率变化，因而，所述爬壁机器人仍无法自适应具有变曲率曲面特征的金属壁面。同样的，申请号为202211392623.9、201611175362.x的中国专利同样存在轮式爬壁机器人对壁面形貌及曲率的变化适应性差，无法自适应金属壁面存在变曲率曲面的问题。
7、申请号为us20210048327a1的美国专利，公开了一种用于立式金属罐容量检定的轮式爬壁机器人，采用间隙式可调永磁吸附并置于机器人车板底部，通过控制单元对调整块进行调整，使得移动竖直连杆上下移动进而带动调整永磁体的相对位置实现机器人与不同曲率壁面的适应。然而所述通过控制调整永磁体高度以适应不同曲率壁面的方法大大加重了控制的难度，且必须结合测距传感器以感知需要调整的高度，同时，考虑到永磁体的吸附力与壁面间隙的距离成反比，壁面间隙过高永磁吸附力将大大减小，存在机器人倾覆、翻转的危险，因此，此种机器人只能适应微小变曲率壁面的变化，并不能自主适应具有变曲率曲面特征的金属壁面。
8、综上所述，现有轮式爬壁机器人能较好地在单一曲率曲面（如大型原油储罐）完成爬行检测，但当被检测曲面为曲率连续变化的曲面（如石化反应塔、吸收塔等装置）或存在曲率突变的曲面（如lng运输船）时，现有轮式爬壁机器人受其结构限制，将出现移动范围受限、越障性能差等问题而无法检测。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种自适应变曲率曲面装置检测的轮式爬壁机器人，解决现有的爬壁机器人在变曲率曲面金属壁面上移动范围受限、越障性能差的问题。
2、为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种自适应变曲率曲面装置检测的轮式爬壁机器人，包括中部车板，所述中部车板的左右两侧均设有侧向固定车板，每个所述侧向固定车板上均设有自适应柔性悬挂装置，所述侧向固定车板的前后两侧均设有与所述自适应柔性悬挂装置相连的电机保护罩，所述电机保护罩内设有伺服电机，所述伺服电机的输出轴上连接有永磁轮。
4、进一步的技术方案是，所述自适应柔性悬挂装置包括两个空气压缩伸缩体，所述侧向固定车板的上端固定相连有侧向连接顶盖，所述侧向连接顶盖的中部设有挡板，两个所述空气压缩伸缩体的上端均依次穿过所述侧向固定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自适应变曲率曲面装置检测的轮式爬壁机器人，其特征在于：包括中部车板（2），所述中部车板（2）的左右两侧均设有侧向固定车板（1），每个所述侧向固定车板（1）上均设有自适应柔性悬挂装置，所述侧向固定车板（1）的前后两侧均设有与所述自适应柔性悬挂装置相连的电机保护罩（6），所述电机保护罩（6）内设有伺服电机（11），所述伺服电机（11）的输出轴上连接有永磁轮（12）。
2.根据权利要求1所述的一种自适应变曲率曲面装置检测的轮式爬壁机器人，其特征在于：所述自适应柔性悬挂装置包括两个空气压缩伸缩体（3），所述侧向固定车板（1）的上端固定相连有侧向连接顶盖（9），所述侧向连接顶盖（9）的中部设有挡板，两个所述空气压缩伸缩体（3）的上端均依次穿过所述侧向固定车板（1）和侧向连接顶盖（9），并通过连接螺栓（10）的一端依次穿过一个空气压缩伸缩体（3）、挡板和另一个空气压缩伸缩体（3）并与螺帽螺纹相连，所述侧向固定车板（1）靠近所述中部车板（2）的一侧设有横截面成方形设置的第一竖直滑槽导轨，另一侧设有第二竖直滑槽导轨，所述侧向固定车板（1）内设有内侧转动限位单元（7）、对向转动
...【技术特征摘要】
1.一种自适应变曲率曲面装置检测的轮式爬壁机器人，其特征在于：包括中部车板（2），所述中部车板（2）的左右两侧均设有侧向固定车板（1），每个所述侧向固定车板（1）上均设有自适应柔性悬挂装置，所述侧向固定车板（1）的前后两侧均设有与所述自适应柔性悬挂装置相连的电机保护罩（6），所述电机保护罩（6）内设有伺服电机（11），所述伺服电机（11）的输出轴上连接有永磁轮（12）。
2.根据权利要求1所述的一种自适应变曲率曲面装置检测的轮式爬壁机器人，其特征在于：所述自适应柔性悬挂装置包括两个空气压缩伸缩体（3），所述侧向固定车板（1）的上端固定相连有侧向连接顶盖（9），所述侧向连接顶盖（9）的中部设有挡板，两个所述空气压缩伸缩体（3）的上端均依次穿过所述侧向固定车板（1）和侧向连接顶盖（9），并通过连接螺栓（10）的一端依次穿过一个空气压缩伸缩体（3）、挡板和另一个空气压缩伸缩体（3）并与螺帽螺纹相...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐东林，卢炳盛，何媛媛，殷鹰，兰中祥，冯作明，龙樟，宋宪晨，胡远遥，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。