【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人，特别涉及一种用于水冷壁的爬壁机器人，适用于大型钢结构的自动化维护与检修。
技术介绍
1、水冷壁是发电厂锅炉系统的重要组成部分，长期暴露在高温和高压环境下，容易产生腐蚀和磨损。传统的水冷壁维护工作通常依靠人工操作，工人通过搭设脚手架或使用吊篮进入锅炉内部进行焊接、打磨和检测。这种方法存在效率低、劳动强度大以及高空作业安全风险高的问题。尤其在空间狭小、环境复杂的情况下，人工操作难度大，容易遗漏问题，影响后续维护效果。为解决上述问题，爬壁机器人作为一种自动化设备开始应用于水冷壁的检测和维修中。它能够在垂直的表面移动，代替工人在高危环境下作业。现有的爬壁机器人虽能提高一定的作业效率，但在稳定性、附着力及智能化操作方面仍有改进空间。因此，亟需一种功能更加完善、自动化程度更高的爬壁机器人，以提高水冷壁维护工作的效率和安全性。
技术实现思路
1、一种水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人，包括底盘框架、可外接设备的防尘滑轨机构、控制器、电源和工作平台，所述底盘框架的四周分别安装有相同运动驱动系统，运动驱动系统由伺服电机、行星齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器和车轮组成，并且机器人整体通过运动驱动系统进行运动，同时车轮上安装有防尘板，同时底盘框架的后侧安装有控制器和开关电源，同时可外接设备的防尘滑轨机构上的工作平台的运动由伺服电机轴的转动经行星减速器经过带传动后传递到传动轴后实现运动，可外接设备的防尘滑轨机构上有x方向同步带导轨；
2、x轴：设机器人水平安装，水平面内平行于第一导
3、y轴：设机器人水平安装，水平面内平行于第二导轨的直线为y轴，y轴行程570mm；
4、z轴：设机器人水平安装，空间内垂直于水平面的直线为z轴，z轴行程115mm；
5、r轴；设机器人水平安装，r轴为绕机器人垂直轴旋转的轴线，用于控制作业工具(如焊接头或检测装置)绕垂直轴的旋转。r轴的旋转可以调整工具的方向，使其在水平面上实现角度变化，从而确保在不同方向的作业环境中，机器人能够灵活适应复杂的工作姿态要求。
6、底盘框架的材质为6061铝合金；
7、在底盘框架的上侧安装有可外接设备的防尘滑轨机构，可外接设备的防尘滑轨机构的整体结构由伺服电机、行星减速器、传动轴和x方向同步带导轨组成，伺服电机轴的转动传递到行星减速器，在通过带传动后，经联轴器传递到传动轴上，同时行星减速器和联轴器的连接固定，通过行星减速器的底板和联轴器左侧的扩展板经六个内六角圆柱头螺钉的固定实现；
8、控制器为plc；
9、电源为开关电源；
10、工作平台由同步带、伺服电机、y方向导轨、z轴底板、电缸、驱动器、熔覆安装板、z方向导轨、工装底座、r轴板、驱动器、相机底板、光源底座、光源、视觉板、视觉底板、二维相机和三维传感器组成；z轴底板和z方向导轨固定连接，电缸左下侧和z方向导轨固定连接，相机底板通过r轴板与电缸固定连接，二维相机与相机底板固定连接，光源底座和光源固定连接，驱动器固定连接在r轴板上，熔覆安装板与r轴板通过工装底座固定连接，电缸右下侧和驱动器固定连接，视觉板和视觉底板固定连接，二维相机与视觉底板通过相机底板固定连接，三维传感器与视觉底板固定连接，同时y方向上的运动由伺服电机的传动来实现，r轴方向上的转动由驱动器的传动来实现，z方向上的运动由驱动器的传动来实现，同时二维相机和三维传感器扫描水冷壁表面信息，形成点云并将其传输至控制系统进行处理，控制系统通过融合二维图像和三维点云数据，生成水冷壁的精确三维模型。基于该模型，系统可以识别出表面的焊缝位置、腐蚀点或缺陷区域，为后续的焊接或修复操作提供精准定位，随后，机器人根据生成的路径规划算法，结合实时的传感器数据，调整其作业工具的姿态和位置，确保焊接头或检测装置能够准确地对准目标区域，进行高精度操作，此外，点云数据的动态更新还可以帮助机器人实时监控作业进展，确保操作过程中的任何细微变化都能被及时反馈，保障了焊接或修复作业的稳定性与准确性；
11、在底盘框架的的四周安装有四套相同的运动驱动系统，运动驱动系统由伺服电机、行星齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器和车轮组成，在蜗轮蜗杆减速器的下侧装有永磁铁；
12、所述y方向上的运动由伺服电机的传动来实现，r轴方向上的转动由驱动器的传动来实现，z方向上的运动由驱动器的传动来实现，同时二维相机和三维相机扫描水冷壁表面信息，形成点云并将其传输至控制系统进行处理；控制系统通过融合二维图像和三维点云数据，生成水冷壁的精确三维模型。基于该模型，系统可以识别出表面的焊缝位置、腐蚀点或缺陷区域，为后续的焊接或修复操作提供精准定位；随后，机器人根据生成的路径规划算法，结合实时的传感器数据，调整其作业工具的姿态和位置，确保焊接头或检测装置能够准确地对准目标区域，进行高精度操作；此外，点云数据的动态更新还可以帮助机器人实时监控作业进展，确保操作过程中的任何细微变化都能被及时反馈，保障了焊接或修复作业的稳定性与准确性；
13、在底盘框架的的四周安装有四套相同的运动驱动系统，运动驱动系统由伺服电机、行星齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器和车轮组成，同时在蜗轮蜗杆减速器的下侧装有永磁铁；
14、进一步的，底盘框架的材质为6061铝合金，且整体底盘框架为矩形，各个框架之间垂直固定连接用于增加框架整体的稳定性，各个框架通过内六角圆柱头螺钉连接来实现底盘框架整体的可拆性；
15、进一步的，运动驱动系统所采用的伺服电机、行星齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器和车轮相同，车轮的轮胎胎由防滑材料制成，具有较强的抓地力，确保水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人在水冷壁表面稳定行走，左右两侧的运动驱动系统对称分布；同时运动驱动系统的动力链由伺服电机到行星齿轮减速器，再到蜗轮蜗杆减速器，最后到车轮；同时每一处蜗轮蜗杆减速器下面安装有永磁铁，永磁铁可吸附在水冷壁表面，实现水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人在水冷壁上的行走；
16、进一步的，x方向同步带导轨为x轴方向，y方向导轨为y轴方向，z方向导轨为z轴方向，r轴方向上的转动由驱动器的传动来实现；
17、进一步的，电源和工作平台位于机器人头部；
18、进一步的，可外接设备的防尘滑轨机构的整体结构由伺服电机、行星减速器、传动轴和x方向同步带导轨组成，伺服电机轴的转动传递到行星减速器，在通过带传动后，经联轴器传递到传动轴上，由于传动轴的存在确保x方向导轨的运动为同步运动，x方向同步带导轨具有防尘作用；
19、进一步的，y方向导轨的传动为带传动，且具有防尘作用；
20、与现有技术相比，本专利技术提供的水冷壁爬壁机器人具备多项有益效果：
21、首先，通过四轮驱动结合吸附系统，使机器人能够稳固地附着在垂直或倾斜的水冷壁表面，确保在复杂环境下的稳定移动和操作。其次，配备的r轴旋转功能和y轴直线移动能力使作业工具能够灵活调整位置和角度，适应不同方向的焊接、打磨本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人，包括底盘框架(1)、可外接设备的防尘滑轨机构(2)、控制器(3)、电源(4)、工作平台(5)、机器人整体，其特征在于：所述底盘框架(1)的四周分别安装有相同运动驱动系统(6)，所述运动驱动系统(6)由伺服电机(61)、行星齿轮减速器(62)、蜗轮蜗杆减速器(63)和车轮(65)组成，并且机器人整体通过运动驱动系统(6)进行运动，所述车轮(65)上安装有防尘板，所述底盘框架(1)的后侧安装有控制器(3)和开关电源(4)，所述可外接设备的防尘滑轨机构(2)上的工作平台(5)的运动由伺服电机(21)轴的转动经行星减速器(22)经过带传动后传递到传动轴(25)后实现运动，可外接设备的防尘滑轨机构(2)上有x方向同步带导轨(26)；
2.根据权利要求1所述的一种水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人，其特征在于：所述底盘框架(1)的材质为6061铝合金，且整体底盘框架为矩形，各个框架之间垂直固定连接用于增加框架整体的稳定性，各个框架通过内六角圆柱头螺钉连接来实现底盘框架(1)整体的可拆性。
3.根据权利要求1所述的一种水冷壁爬壁可扩展
4.根据权利要求1所述的一种水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人，其特征在于：所述x方向同步带导轨(26)为x轴方向，y方向导轨(53)为y轴方向，z方向导轨(58)为z轴方向，r轴方向上的转动由驱动器(56)的传动来实现。
5.根据权利要求1所述的一种水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人，其特征在于：所述电源(4)和工作平台(5)位于机器人头部。
6.根据权利要求1所述的一种水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人，其特征在于：所述可外接设备的防尘滑轨机构(2)的整体结构由伺服电机(21)、行星减速器(22)、传动轴(25)和x方向同步带导轨(26)组成，伺服电机21轴的转动传递到行星减速器(22)，在通过带传动后，经联轴器(24)传递到传动轴(25)上，由于传动轴(25)的存在确保x方向导轨的运动为同步运动，x方向同步带导轨(26)具有防尘作用。
7.根据权利要求1所述的一种水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人，其特征在于：所述y方向导轨(53)的传动为带传动，且具有防尘作用。
8.根据权利要求1所述的一种水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人，其特征在于：所述y方向上的运动由伺服电机(52)的传动来实现，r轴方向上的转动由驱动器(511)的传动来实现，z方向上的运动由驱动器(56)的传动来实现，同时二维相机(517)和三维相机(518)扫描水冷壁表面信息，形成点云并将其传输至控制系统进行处理；控制系统通过融合二维图像和三维点云数据，生成水冷壁的精确三维模型。基于该模型，系统可以识别出表面的焊缝位置、腐蚀点或缺陷区域，为后续的焊接或修复操作提供精准定位；随后，机器人根据生成的路径规划算法，结合实时的传感器数据，调整其作业工具的姿态和位置，确保焊接头或检测装置能够准确地对准目标区域，进行高精度操作；此外，点云数据的动态更新还可以帮助机器人实时监控作业进展，确保操作过程中的任何细微变化都能被及时反馈，保障了焊接或修复作业的稳定性与准确性。
...【技术特征摘要】
1.一种水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人，包括底盘框架(1)、可外接设备的防尘滑轨机构(2)、控制器(3)、电源(4)、工作平台(5)、机器人整体，其特征在于：所述底盘框架(1)的四周分别安装有相同运动驱动系统(6)，所述运动驱动系统(6)由伺服电机(61)、行星齿轮减速器(62)、蜗轮蜗杆减速器(63)和车轮(65)组成，并且机器人整体通过运动驱动系统(6)进行运动，所述车轮(65)上安装有防尘板，所述底盘框架(1)的后侧安装有控制器(3)和开关电源(4)，所述可外接设备的防尘滑轨机构(2)上的工作平台(5)的运动由伺服电机(21)轴的转动经行星减速器(22)经过带传动后传递到传动轴(25)后实现运动，可外接设备的防尘滑轨机构(2)上有x方向同步带导轨(26)；
2.根据权利要求1所述的一种水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人，其特征在于：所述底盘框架(1)的材质为6061铝合金，且整体底盘框架为矩形，各个框架之间垂直固定连接用于增加框架整体的稳定性，各个框架通过内六角圆柱头螺钉连接来实现底盘框架(1)整体的可拆性。
3.根据权利要求1所述的一种水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人，其特征在于：所述运动驱动系统(6)所采用的伺服电机(61)、行星齿轮减速器(62)、蜗轮蜗杆减速器(63)和车轮(65)相同，车轮(65)的轮胎胎由防滑材料制成，具有较强的抓地力，确保水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人在水冷壁表面稳定行走，左右两侧的运动驱动系统(6)对称分布；同时运动驱动系统(6)的动力链由伺服电机(61)到行星齿轮减速器(62)，再到蜗轮蜗杆减速器(63)，最后到车轮(65)；同时每一处蜗轮蜗杆减速器(63)下面安装有永磁铁(64)，永磁铁(64)吸附在水冷壁表面，实现水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人在水冷壁上的行走。
4.根据权利要求1所述的一种水冷壁爬壁可扩展外接设备机器人...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵福生，潘云龙，范全亮，聂万斌，李海超，
申请(专利权)人：哈尔滨阿尔特机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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