管壁检测机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，特别是一种管壁检测机器人。

背景技术：

锅炉内的水冷壁管在长期使用过程中会受到烟气、煤灰、水汽等侵蚀，极易出现磨损、腐蚀，造成管壁厚度局部减薄。这样在管内高压、高温蒸汽的反复作用下，最终可能产生管体爆裂、泄漏等。

然而，为了解决检测锅炉内水冷壁管出现的问题，大多数采用人进行管壁外部缺陷和厚度的检测。但是这种检测方法不但劳动强度大，检测效率低，且人容易从管壁上掉落下来，存在安全隐患。

技术实现要素：

本发明就是针对现有的管壁厚度及外部缺陷的检测方法存在的劳动强度高、检测效率低，且存在安全隐患的问题，而提出一种管壁检测机器人。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种管壁检测机器人，包括车架、防磁电控柜、磁吸附轮、驱动装置和探头，所述防磁电控柜设置在所述车架的中部，所述磁吸附轮设置在所述车架的两端，所述磁吸附轮包括永磁体、传动轮和防滑皮，所述永磁体固定在轮轴上，所述传动轮与所述防滑皮均设置在所述磁吸附轮上，在所述驱动装置的作用下，所述传动轮带动所述磁吸附轮绕所述轮轴转动；所述探头通过机械臂安装在所述车架的底部，并可随机械臂沿所述车架的前后、左右运动。

本发明提供的管壁检测机器人通过磁吸附轮内部的永磁体利用磁力吸附在管壁上，而在驱动装置的作用下，传动轮胎带动磁吸附轮转动，从而使得管壁检测机器人在管壁上行进；管壁检测机器人在行进过程中，与机械臂固定连接的探头，可随着机械臂做前后、左右运动，探头通过超声波传感器对管壁的厚度和外部缺陷进行检测。本发明的管壁检测机械人可实现全自动化检测，检测效率高，且轮胎通过永磁体固定在管壁上，吸附力强，安全性高。

进一步，所述驱动装置为固定在所述车架两端的两个，包括伺服电机和固定在所述伺服电机输出轴上的同步带轮，所述同步带轮和所述传动轮被同一根同步齿形带连接。这样由一个伺服电机通过同步齿形带带动磁吸附轮在管壁上行走，节约了制作成本。

进一步，所述车架上还设置有张紧机构，所述张紧机构包括底座、导向块、安装座和张紧轮，所述导向块固定在所述底座上，所述安装座设置在所述导向块上，所述安装座与所述底座之间设置有弹性件，所述弹性件驱动所述安装座在所述导向块上滑动，所述张紧轮设置在所述安装座上，张紧轮从外侧压紧同步齿形带。这样当同步齿形带在运行过程中存在松弛趋势或松弛时，张紧机构利用弹性构件的弹性力使张紧轮始终压紧同步齿形带，从而保持同步齿形带的张紧状态。

进一步，所述导向块和所述安装座均设置为两个，所述张紧轮的两端分别设置在两个所述安装座上。使得张紧轮两侧均有安装点，保证了张紧轮安装的稳定性。

进一步，所述轮轴的两端均安装有减振弹簧和连杆，所述连杆的一端铰接在所述轮轴上，另一端铰接在所述张紧机构上。减振弹簧的设置可以起到良好的隔振效果，延长机器人的使用寿命；连杆的设置是为了防止机器人在行走过程中磁吸附轮发生窜动。

进一步，所述机械臂由第一电机通过第一齿轮齿条传动机构带动在第一安装板上前后运动，所述第一电机固定在所述第一安装板上，所述机械臂与所述第一电机通过滑块固定连接；所述第一安装板滑动设置在第二安装板上，且所述第一安装板可由第二电机通过第二齿轮齿条传动机构带动在所述第二安装板上左右运动，所述第二块安装板固定在所述车架的底部，所述第二电机固定在所述第一安装板的端部。这样机械臂可分别在第一电机和第二电机的驱动在实现前后运动和左右运动，进而便于探头对管外壁表面情况和厚度进行检测。

进一步，所述车架上还设有安全吊索和相机，所述车架顶部的两端各设有一所述安全吊索，所述车架顶部的一侧设有两个所述相机。通过安全吊索将管壁检测机器人吊着，防止机器人在行进时从管壁上掉落；相机的设置便于观察机器人前方的情况，实时传输画面信号至远程控制平台电脑上，使得操作者能够观察路面情况而更好的控制机器人运动。

有益效果：

本发明提供的管壁检测机器人可对管壁的外部缺陷和厚度进行精准的检测，大大降低了劳动强度，提高了检测的效率；同时，机器人利用磁力吸附在管壁上，防止其在行进时掉落下来，避免了安全隐患的发生。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的仰视图；

图4为本发明的俯视图；

图5为驱动装置与磁吸附轮的结构示意图；

图6为图5的正视图；

图7为磁吸附轮的结构示意图；

图8为机械臂滑动装置的结构示意图；

图9为图8的正视图；

图10为张紧结构的结构示意图；

图中标记为：1车架、2防磁电控柜、3磁吸附轮、31永磁体、32传动轮、33防滑皮、34轮轴、4探头、5机械臂、6伺服电机、7同步带轮、8同步齿形带、9张紧机构、91底座、92导向块、93安装座、94张紧轮、95弹性件、10减振弹簧、11连杆、12第一电机、13第一齿轮齿条传动机构、14第一安装板、15滑块、16第二安装板、17第二电机、18第二齿轮齿条传动机构、19安全吊索、20相机。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“前”、“后”、“左”、“右”、“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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或原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发明的限制。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示：本发明提供了一种管壁检测机器人，包括车架1、防磁电控柜2、磁吸附轮3、驱动装置和探头4，所述防磁电控柜2设置在所述车架1的中部，所述磁吸附轮3设置在所述车架1的两端，所述磁吸附轮3包括永磁体31、传动轮32和防滑皮33，所述永磁体31固定在轮轴34上，所述传动轮32与所述防滑皮33均设置在所述磁吸附轮3上，在所述驱动装置的作用下，所述传动轮32带动所述磁吸附轮3绕所述轮轴34转动；所述探头4通过机械臂5安装在所述车架1的底部，并可随机械臂5沿所述车架1前后、左右运动。

其中，所述驱动装置为固定在所述车架1两端的两个，包括伺服电机6和固定在所述伺服电机6输出轴上的同步带轮7，所述同步带轮7和所述传动轮32被同一根同步齿形带8连接。在与同步带轮同侧的伺服电机上也可以安装两个惰性轮，用于自动调节同步齿形带的松紧。

其中，所述车架1上还设置有张紧机构9，所述张紧机构9包括底座91、导向块92、安装座93和张紧轮94，所述导向块92固定在所述底座91上，所述安装座93设置在所述导向块92上，所述安装座93与所述底座91之间设置有弹性件95，所述弹性件95驱动所述安装座93在所述导向块92上滑动，所述张紧轮94设置在所述安装座93上，张紧轮94从外侧压紧同步齿形带8。

其中，所述导向块92和所述安装座93均设置为两个，所述张紧轮94的两端分别设置在两个所述安装座93上。

其中，所述轮轴34的两端均安装有减振弹簧10和连杆11，所述连杆11的一端铰接在所述轮轴34上，另一端铰接在所述张紧机构9上。

其中，所述机械臂5由第一电机12通过第一齿轮齿条传动机构13带动在第一安装板14上前后运动，所述第一电机12固定在所述第一安装板14上，所述机械臂5与所述第一电机12通过滑块15固定连接；所述第一安装板14滑动设置在第二安装板16上，且所述第一安装板14可由第二电机17通过第二齿轮齿条传动机构18带动在所述第二安装板16上左右运动，所述第二块安装板16固定在所述车架1的底部，所述第二电机17固定在所述第一安装板14的端部。

其中，所述车架1上还设有安全吊索19和相机20，所述车架1顶部的两端各设有一所述安全吊索19，所述车架1顶部的一侧设有两个所述相机20。

其中，所述磁吸附轮3设置有四个，且每两个所述磁吸附轮3平行设置在所述车架1的一端。

本实施例中永磁体的形状为扇形，这样在保证足够吸附力的情况下，降低制作成本。

以上仅是本发明优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。