无损检测机器人的制作方法

本申请属于液压启闭机检测技术领域，更具体地说，是涉及一种无损检测机器人。

背景技术：

水电站液压启闭机活塞杆在经过长时间运行后，其表面会发生锈蚀，活塞杆锈蚀很严重后，锈蚀脱落的污染物将导致油液的污染，也可能导致控制阀门的堵塞和失效，最终将导致启闭机不能正常启闭。这极大损害水电站的发电，防洪及大坝安全。

目前，在我国水电站液压启闭机活塞杆表面锈蚀及内部探伤检测工作中，仍然以搭载脚手架人工检测为主。现有的以搭载脚手架的检测技术，这种检测手段效率低下，成本较高，工作人员劳动强度大，工作人员人身安全风险较大。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种无损检测机器人，以解决现有技术中存在的人工探伤检测的效率低、成本高、工人劳动强度大、人身安全风险大的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种无损检测机器人，包括：

环形架；

检测机构，用于检测柱状体；

旋转机构，设于所述环形架上且用于驱动所述检测机构绕所述柱状体转动，所述检测机构固定于所述旋转机构的运动端；以及

爬行机构，设于所述环形架上，且用于驱动所述旋转机构和所述检测机构沿所述柱状体的轴向爬行。

在一个实施例中，所述爬行机构包括压紧驱动件、固定连接于所述压紧驱动件的运动端的安装架以及设于所述安装架上且用于压紧在所述柱状体外周的爬轮组件。

在一个实施例中，所述爬轮组件包括爬轮电机、由所述爬轮电机驱动的第一同步轮组件、第二同步轮组件以及两个用于沿所述柱状体轴向滚动的滚轮；所述第一同步轮组件的第一带轮固定于所述爬轮电机的运动端，所述第一同步轮组件的第二带轮、其中一个滚轮及所述第二同步轮组件的第三带轮同轴设置且同步转动，所述第二同步轮组件的第四带轮和另一个所述滚轮同轴设置且同步转动。

在一个实施例中，所述压紧驱动件包括固定于所述环形架的压紧电动缸以及用于导向所述压紧电动缸运动端的导杆，所述压紧电动缸运动端沿所述环形架的径向移动，所述导杆的一端固定连接于安装架，所述导杆的另一端滑动连接于所述环形架。

在一个实施例中，所述旋转机构包括固定于所述环形架上的环形齿条、旋转电机以及由所述旋转电机驱动的齿轮，所述齿轮与所述环形齿条相互啮合。

在一个实施例中，所述旋转机构还包括盖板，所述旋转电机和所述检测机构均固定于所述盖板上；所述盖板上还设有至少两个导向轮，所述导向轮的周壁开设有环形凹槽，两个所述导向轮分别设于所述环形齿条的内外两侧，所述环形齿条的内外两侧均具有用于伸入所述环形凹槽的插入部。

在一个实施例中，所述检测装置包括相机组件和探头组件，所述相机组件包括相机电动缸以及设于所述相机电动缸运动端的相机，所述探头组件包括探头电动缸以及设于所述探头电动缸运动端的超声波探头。

在一个实施例中，所述相机组件还包括固定于所述相机电动缸运动端的延伸板、相机调节板、光源调节板、光源、第一紧固件以及第二紧固件；所述相机调节板固定于所述相机上，且所述延伸板上开设有第一调节孔，所述相机调节板上开设有第二调节孔，所述第一紧固件穿过所述第一调节孔和所述第二调节孔设置；所述光源调节板固定于所述光源上，所述延伸板上开设有第三调节孔，所述光源调节板开设有第四调节孔，所述第二紧固件穿过所述第三调节孔和所述第四调节孔设置。

在一个实施例中，所述环形架具有安装所述旋转机构的安装平面，所述安装平面的其中一侧设有第一控制器以及为所述第一控制器提供动力的第一电池，所述安装平面的另一侧设有第二控制器以及为所述第二控制器提供动力的第二电池。

在一个实施例中，所述无损检测机器人还包括用于检测所述环形架与所述柱状体底部的距离的位移传感器以及用于吸紧于所述柱状体以防坠落的失速磁铁。

本申请提供的无损检测机器人的有益效果在于：与现有技术相比，本申请无损检测机器人包括环形架、检测机构、旋转机构和爬行机构，旋转机构用于带动检测机构沿柱状体周向运动，检测柱状体周向的各个部位，爬行机构用于沿柱状体的轴向爬行，从而带动旋转机构和检测机构沿柱状体轴向爬行，可以根据需求检测柱状体轴向的各个部位。如此，无损检测机器人可以代替人工进行高空危险作业,从而把人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来，改善工人的工作环境，另一方面，无损检测机器人的使用将大大降低检测成本,提高劳动生产率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的无损检测机器人的立体结构图一；

图2为本申请实施例提供的无损检测机器人的立体结构图二；

图3为本申请实施例提供的爬行机构的立体结构图；

图4为本申请实施例提供的爬行机构的侧视图；

图5为本申请实施例提供的旋转机构和检测机构的立体结构图一；

图6为本申请实施例提供的旋转机构和检测机构的立体结构图二；

图7为本申请实施例提供的旋转机构在导向轮处的剖视图；

图8为本申请实施例提供的延伸板的立体结构图。

其中，图中各附图标记：

1-环形架；11-弧形架；111-弧形部；112-安装部；2-检测机构；21-相机组件；211-相机电动缸；212-延伸板；2121-第一调节孔；2122-第三调节孔；213-相机调节板；2131-第二调节孔；214-相机；215-光源调节板；2151-第四调节孔；216-光源；22-探头组件；221-探头电动缸；222-超声波探头；3-旋转机构；31-旋转电机；32-齿轮；33-环形齿条；330-插入部；331-第二导向斜面；332-第三导向斜面；34-导向轮；341-环形凹槽；342-第一导向斜面；35-盖板；4-爬行机构；41-压紧驱动件；411-压紧电动缸；412-导杆；42-安装架；43-爬轮组件；431-爬轮电机；432-第一同步轮组件；4321-第一带轮；4322-第二带轮；4323-第一皮带；433-第二同步轮组件；4331-第三带轮；4332-第四带轮；4333-第二皮带；4334-张紧轮；434-滚轮；51-第一电池；52-第一控制器；61-第二电池；62-第二控制器；71-位移传感器；72-失速磁铁。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本申请实施例提供的无损检测机器人进行说明。无损机器人可用于检测液压启闭机的活塞杆等柱状物，检测柱状物是否生锈、是否有裂痕等。

请参阅图1及图2，在本申请的其中一个实施例中，无损检测机器人包括环形架1、检测机构2、旋转机构3及爬行机构4，检测机构2用于检测柱状体是否生锈、是否有裂痕等。检测机构2固定于旋转机构3的运动端，由旋转机构3驱动绕柱状体转动，从而可以周向检测柱状体。爬行机构4设于环形架1上，爬行机构4工作时，使无损检测机器人整体沿柱状体的轴向爬行，从而可以使旋转机构3和检测机构2沿柱状体的轴向爬行。如此，检测机构2既可以沿柱状体的周向运动，也可以沿柱状体的轴向运动，使得检测机构2能够检测柱状体的各个位置，从而可以完全替代人工检测。

上述实施例中的无损检测机器人，包括环形架1、检测机构2、旋转机构3和爬行机构4，旋转机构3用于带动检测机构2沿柱状体周向运动，检测柱状体周向的各个部位，爬行机构4用于沿柱状体的轴向爬行，从而带动旋转机构3和检测机构2均沿柱状体轴向爬行，可以根据需求检测柱状体轴向的各个部位。如此，无损检测机器人可以带动代替人工进行高空危险作业,从而把人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来，改善工人的工作环境，另一方面，无损检测机器人的使用将大大降低检测成本,提高劳动生产率。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图3及图4，爬行机构4包括压紧驱动件41、安装架42以及爬轮组件43，安装架42固定于压紧驱动件41的运动端，爬轮组件43设于安装架42上，且在压紧驱动件41的作用下可压紧于柱状体的外周，爬轮组件43在柱状体上爬行可以带动整个无损检测机器人相对柱状体轴向移动。压紧驱动件41用于驱动安装架42及爬轮组件43朝向或远离柱状体移动，更具体地，压紧驱动件41用于驱动安装架42及爬轮组件43沿柱状体的径向移动，从而可以适用于多种直径的柱状体，适用直径范围可在200mm至388mm之间，还可以调整爬轮组件43和柱状体之间的压力。压紧驱动件41的固定端可固定于环形架1上。

可选地，爬行机构4的数量为多个，沿柱状体周向均匀分布，且周向均匀分布在环形架1上。例如，爬行机构4的数量为三个或者四个。

可选地，环形架1由多个弧形架11围合而成，便于拆装，当柱状体较长时，可以将各个弧形架11分别设置在柱状体周圈后，再安装形成环形架1。弧形架11的数量可选为与爬行机构4的数量相同，每个弧形架11上设置有一个爬行机构4，使器受力均匀，而且可以避免爬行机构4安装在两个弧形架11的连接处。其中，弧形架11包括弧形部111以及由弧形部111的两侧折弯形成的安装部112，采用紧固件穿过相邻两个安装部112，从而使相邻的两个弧形架11固定连接。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图3及图4，压紧驱动件41包括压紧电动缸411和导杆412，压紧电动缸411固定于环形架1上，导杆412的一端固定于安装架42，导杆412的另一端滑动连接于环形架1。压紧电动缸411的运动端沿环形架1的径向移动，从而可以使爬轮组件43靠近或者远离柱状体，调节爬轮组件43和柱状体之间的压力，保证爬轮组件43和柱状体之间具有足够的摩擦力供爬轮组件43爬行。导杆412用于导向压紧电动缸411的运动端的运动，防止压紧电动缸411的运动端沿其气缸轴周向转动，还可以为环形架1提供扭转抗力，使环形架1能够随爬行机构4共同轴向运动。具体地，在压紧电动缸411工作时，压紧电动缸411的运动端带动安装架42移动，导杆412随安装架42一同移动，从而导杆412相对环形架1滑动，对压紧电动缸411进行导向。压紧电动缸411可选为精密电动缸，精密电动缸的精度可选为0.02mm左右，便于精确调节爬轮组件43的压缩量，进而确保无损检测机器人和柱状体保持高度同心，便于检测机构2实现高精度检测。

可选地，导杆412的数量为两根、三根、四根等。优选地，导杆412的数量为四根，导杆412的数量越少，爬行机构4的稳定性较差，爬升过程中可能出现不稳定的现象，导杆412的数量增加至四根时，可增加爬行机构4的稳定性。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图3及图4，爬轮组件43包括爬轮电机431、第一同步轮组件432、第二同步轮组件432以及两个滚轮434。爬轮电机431依次带动第一同步轮组件432和第二同步轮组件432运动，爬轮电机431内置有减速器。在该无损检测机器人工作时，两个滚轮434均紧贴于柱状体的表面，滚轮434可为橡胶轮，在压力作用下轻微变形压紧于柱状体的表面。第一同步轮组件432包括第一带轮4321、第二带轮4322和第一皮带4323，第一带轮4321固定于爬轮电机431的运动端，由爬轮电机431的运动端带动旋转，通过第一皮带4323的设置，使第二带轮4322与第一带轮4321同步旋转。第二同步轮组件432包括第三带轮4331、第四带轮4332和第二皮带4333，第三带轮4331和第二带轮4322同轴设置且同步旋转，通过第二皮带4333的设置，使第三带轮4331和第四带轮4332同步旋转。其中一个滚轮434与第二带轮4322和第四带轮4332均同轴设置且同步旋转，另一个滚轮434与第四带轮4332同轴设置且同步旋转，这样，通过两个滚轮434的同步转动，使得无损检测机器人整体相对柱状体轴向爬行。其中，第三带轮4331和第四带轮4332的线速度相同，使两个滚轮434的线速度也相同。滚轮434可选为橡胶轮，通过压紧驱动件41可以调整滚轮434和柱状体之间的压力，保证无损检测机器人的稳定爬行。

可选地，结合图3及图4，两个滚轮434、第一带轮4321、第二带轮4322、第三带轮4331、第四带轮4332及爬轮电机431均设于安装架42上。两个滚轮434分别设于安装架42沿环形架1轴向方向上的两侧，保证爬行机构4爬行时的稳定性。爬轮电机431可设于安装架42的中部，充分利用安装架42的空间，避免占用第二带轮4322组件所需的空间。

可选地，其中一个滚轮434设于第二带轮4322和第三带轮4331之间，使安装架42上安装的部件更加对称，质心更靠近于其几何中心，也能够进一步加强爬行机构4爬行时的稳定性。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图5及图6，旋转机构3包括环形齿条33、旋转电机31和齿轮32。环形齿条33固定在环形架1上，且环形齿条33与环形架1同轴设置。旋转电机31用于驱动齿轮32旋转，而齿轮32与环形齿条33相互啮合，这样，在旋转电机31工作时，齿轮32自转的同时，相对环形齿条33公转，从而带动旋转电机31整体相对环形齿条33公转。检测机构2设于旋转机构3上，随旋转机构3一同相对环形齿条33公转，检测机构2可以绕柱状体旋转。

可选地，环形齿条33包括多段弧形齿条，由弧形齿条围合而成。

可选地，旋转机构3包括环形齿条33、旋转电机31和齿轮32，还包括盖板35和导向轮34。旋转电机31和检测机构2均固定于盖板35上，盖板35的设置为旋转电机31和检测机构2提供安装位置，盖板35可选为弧形板，其圆心与环形架1的中心轴重合。导向轮34设置于盖板35上，导向轮34用于导向环形齿条33，导向轮34的数量至少为两个，其中两个导向轮34设于环形齿条33的内外两侧，分别对环形齿条33的内侧和外侧进行导向。导向轮34的数量也可以为四个、五个、六个等，环形齿条33的内外两侧可设置相同数量或者不同数量的导向轮34。导向轮34的转轴固定连接于盖板35上，导向轮34可相对转轴旋转，导向轮34的转轴与齿轮32的转轴平行设置。

更具体地，请参阅图7，导向轮34的周壁开设有环形凹槽341，环形齿条33的内外两侧具有插入部330，插入部330插入环形凹槽341中设置，从而使得盖板35及盖板35上的旋转机构3及检测机构2在旋转时更加稳定。可选地，与环形齿条33的中心轴垂直的平面为标准平面，环形凹槽341的两相对内壁均为第一导向斜面342，第一导向斜面342相对标准平面倾斜设置，使得环形凹槽341自其底部至其开口处的宽度逐渐增大。相应地，环形齿条33的内侧的两个相对侧面为第二导向斜面331，两个第二导向斜面331分别与两个第一导向斜面342配合，使环形齿条33的中部至内侧的厚度逐渐减小；环形齿条33的外侧的两个相对侧面为第三导向斜面332，两个第三导向斜面332分别与两个第一导向斜面342配合，使环形齿条33的中部至外侧的厚度逐渐减小。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图1及图6，检测机构2包括相机组件21和探头组件22，相机组件21包括相机电动缸211和相机214，探头组件22包括探头电动缸221和超声波探头222，使相机214和超声波探头222的位置均可调。相机214用于对柱状体进行拍照，检测柱状体有没有生锈、表面有没有裂痕等，超声波探头222可用于柱状体的内部探伤，检测柱状体内部有没有裂痕。相机214和超声波探头222的位置均相对柱状体可调节，从而可以适用于不同粗细的柱状体，使相机214、超声波探头222与柱状体表面之间的距离保持恒定。

其中，相机214设于相机电动缸211的运动端，通过相机电动缸211可以调节相机214的位置，超声波探头222设于探头电动缸221的运动端，通过探头电动缸221可以调节超声波探头222的位置。相机电动缸211和探头电动缸221的调节精度均至少为0.1mm，通过燕尾槽滑台调节与柱状体之间的距离。相机电动缸211和探头电动缸221可均固定于上述的盖板35上。需要说明的是，压紧电动缸411、相机电动缸211和探头电动缸221均为常用的精密调节器件，其具体结构此处不作限定。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图6及图8，相机组件21还包括延伸板212、相机调节板213、光源调节板215、光源216、第一紧固件和第二紧固件。延伸板212固定于相机电动缸211的运动端，相机调节板213固定在相机214上，相机调节板213和延伸板212通过第一紧固件固定连接，延伸板212上开设有第一调节孔2121，相机调节板213上开设有第二调节孔2131，第一紧固件穿过第一调节孔2121和第二调节孔2131，使相机调节板213和延伸板212相互固定。第一调节孔2121的数量为多个，均为圆孔，沿环形架1的周向和/或径向分布；第一调节孔2121也可为沿环形架1周向延伸的环形孔和/或沿环形架1径向延伸的条形孔；第二调节孔2131可为单个圆孔，也可为沿环形架1周向延伸的环形孔，或者沿环形架1径向延伸的条形孔，在固定相机调节板213和延伸板212时，可以调节相机调节板213的位置，保证第一调节孔2121和第二调节孔2131部分正对即可。如此，可以初步调节相机214的轴向及径向位置，然后再通过相机电动缸211精确调节相机214的位置。

可选地，延伸板212和光源调节板215通过第二紧固件固定连接，光源调节板215固定于光源216上。延伸板212上开设有第三调节孔2122，光源调节板215上开设有第四调节孔2151，第二紧固件穿过第三调节孔2122和第四调节孔2151设置。第三调节孔2122可选为与第一调节孔2121的结构相同，第四调节孔2151可选为与第二调节孔2131的结构相同，通过调节光源调节板215的位置，从而可以初步调节光源216的位置。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图1及图2，环形架1具有安装旋转机构3的安装平面，安装平面的两侧均具有需要线缆连接的机构。安装平面的其中一侧具有旋转机构3、检测机构2等，安装平面的另一侧设有爬行机构4。在安装平面的其中一侧设置第一控制器52和第一电池51，在安装平面的另一侧设置第二控制器62和第二电池61，如此，可以避免线缆从安装平面的一侧穿过至另一侧，避免线缆的缠绕。第一电池51为第一控制器52、旋转机构3、检测机构2等供电，第一控制器52用于控制旋转机构3和检测机构2，第一控制器52可选为微型电脑，第一电池51可拆卸连接于盖板35上。第二电池61为第二控制器62、爬行机构4供电，第二控制器62用于控制爬行机构4，第二控制器62可选为arm板，第二电池61的数量此处不作限定，第二电池61可拆卸连接于环形架1。例如，第二电池61的数量为三个，周向均匀分布于环形架1的内部。第一控制器52和第二控制器62无线电连接，从而进行协同工作。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图2，无损检测机器人还包括位移传感器71和失速磁铁72。位移传感器71用于检测其与柱状体的底部之间的距离，当位移传感器71检测到与柱状体的底部距离过小时，失速磁铁72可以吸紧于柱状件的表面，防止无损机器人意外掉落。位移传感器71可选为拉线位移传感器，失速磁铁72可选为电磁铁，根据位移传感器71检测信号判断是否需要失速磁铁72工作。失速磁铁72的数量此处不作限定，可选为三个、四个等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。