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专利号: 2022110262607
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于储罐内外壁无损检测的四足爬壁机器人,其特征在于,包括机器人底盘(1)、及设置在机器人底盘(1)上的四足行走子系统(3)、壁面实时检测子系统(4)及控制子系统(2);所述四足行走子系统(3)包括腿部组件及电磁吸附装置,用于实现机器人在金属表面的吸附、移动及越障;所述壁面实时检测子系统(4)包括自适应曲面模块、壁面检测模块及摄像头模块,用于实现对壁面及周围环境的实时检测;所述控制子系统(2)包括上位机及下位机,用于实现工作人员控制机器人在工作壁面上完成检测任务;

所述腿部组件分别安装在机器人底盘(1)的两端前后位置,电磁吸附装置设置在腿部组件上,且所述的腿部组件包括跨关节及与跨关节相连的大腿机构;

所述跨关节包括跨关节支座(6)、跨关节驱动电机(8)、跨关节(9)及轴承,所述跨关节支座(6)包括两个L型直角构件(7),所述的跨关节驱动电机(8)分别安装在对应L型直角构件(7)的外侧,所述的跨关节驱动电机(8)的输出轴穿过所述的L型直角构件与所述的跨关节(9)相连;所述的L型直角构件(7)与跨关节驱动电机(8)输出轴之间设置轴承,降低电机输出轴的工作载荷,保证所述跨关节电机的输出性能;所述跨关节(9)与L型直角构件通过轴承相连,保证跨关节的灵活转;

所述自适应曲面模块用于实现多个检测探头始终与工作面垂直;所述自适应曲面模块由检测系统安装座(20)、贯穿式伺服电机(21)、滚珠丝杠(22)、柔性板(25)、红外测距模块(27)及连杆(24);所述检测系统安装座(20)与机器人底盘(1)相连;所述贯穿式伺服电机(21)安装在检测系统安装座(20)的电机安装孔处,所述的贯穿式伺服电机(21)的输出端通过联轴器与所述的滚珠丝杠(22)相连;所述的滚珠丝杠(22)的丝杠螺母固定在所述柔性板(25)的中心位置;所述柔性板(25)能够在预定范围内发生柔性变形,并能恢复原状;所述的连杆(24)一端通过铰接安装在检测系统安装座(20)的连杆安装座(23)上,另一端通过铰接安装在柔性板(25)上;所述红外测距模块(27)安装在柔性板(25)的中间和两端;在所述的贯穿式伺服电机(21)带动滚珠丝杠运动下,实现柔性板(25)整体的曲率改变;同时红外测距模块向工作面发射红外波,由于红外波碰撞在工作面上会发生反射,当红外测距模块接收端收到反射的红外波时,即可实现柔性板与储罐工作面的曲率半径一致;并记录伺服电机转过的圈数,传给下位机控制系统,通过换算公式,计算出跨关节电机应转过的角度,实现足点最大程度吸附壁面。

2.根据权利要求1所述的一种用于储罐内外壁无损检测的四足爬壁机器人,其特征在于,所述大腿机构包括大腿机构驱动电机(11)、大腿机构驱动电机轴承座(10)、五连杆机构及子母铆钉(14);所述的大腿机构驱动电机(11)安装在跨关节(9)上,所述大腿机构驱动电机轴承座(10)安装在所述大腿机构驱动电机(11)的顶部;所述的五连杆机构包括第一足臂(12)、第二足臂(13)、第三足臂(15)及第四足臂(16),所述第一足臂(12)与第二足臂(13)为等长的连杆,第一足臂(12)和第二足臂(13)首端通过紧定螺钉与大腿机构驱动电机相连,第一足臂(12)和第二足臂(13)的末端通过子母铆钉(14)与第三足臂(15)和第四足臂(16)的首端相连,第三足臂(15)和第四足臂(16)为等长的连杆,在且第三足臂(15)和第四足臂(16)的末端通过子母铆钉(14)连接,且所述第四足臂(16)末端固定设置短连杆,短连杆末端设置用于安装所述电磁吸附装置的法兰盘(17)。

3.根据权利要求1所述的一种用于储罐内外壁无损检测的四足爬壁机器人,其特征在于,所述的电磁吸附装置包括推拉式电磁铁(18)及吸附式电磁铁(19),所述推拉式电磁铁(18)的电磁圈顶端与五连杆机构输出端法兰盘(17)相连,与大腿所处平面呈直角状态,在推拉式电磁铁(18)作用下实现腿部末端的抬足和落足;所述的吸附式电磁铁(19)通过螺纹紧固的方式与所述推拉式电磁铁(18)的推拉杆相连,在电磁力的作用下,实现腿部末端与工作平面牢牢吸附。

4.根据权利要求1所述的一种用于储罐内外壁无损检测的四足爬壁机器人,其特征在于,所述的壁面检测模块(26)共三对,依次安装在所述柔性板(25)中间和两边的安装孔上;

所述壁面检测模块(26)包括涂层测厚探头、涡流探伤探头及照明探头,实现对储罐内外壁的多点位壁面厚度、壁面裂纹、涂层厚度的检测。

5.根据权利要求1所述的一种用于储罐内外壁无损检测的四足爬壁机器人,其特征在于,所述的摄像头模块安装在所述的机器人底盘(1)上,所述摄像头模块内设有微型驱动电机,通过控制摄像头(5)的俯仰和旋转,实现对机器人周围环境的检测。

6.根据权利要求1所述的一种用于储罐内外壁无损检测的四足爬壁机器人,其特征在于,所述的控制子系统(2)采用嵌入式上下位机双核体系结构,所述的上位机用于显示下位机上传的检测数据和图像信息,通过操纵摇杆控制机器人运动以及控制检测装置对工作面完成检测任务;所述的下位机将壁面检测信息及通过无线通信方式实时上传到上位机,并按照上位机发出的控制指令输出控制信息,完成机器人在壁面上运动及检测任务。