一种轮式爬杆与检测机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种轮式攀爬与检测机器人，包括运动攀爬部分、变径适应部分和检测部分，所述攀爬部分用于使该轮式攀爬与检测机器人攀爬至合适位置，变径适应部分用于调整该轮式攀爬与检测机器人对变径杆件的适应性，检测部分用于该轮式攀爬与检测机器人运动至合适位置时对该位置的杆件进行无损检测；本发明专利技术运动平稳，结构简单，加工与维护非常方便；通过调整可变阻尼器的刚度可以提高本装置对变径杆件攀爬的适应性，变阻尼器的刚度变化后变阻尼器的长度也随之变化，进而使左侧攀爬部分和右侧攀爬部分的展开角度发生变化，以此实现变径杆件在直径变化时的攀爬。

A Wheeled Climbing Rod and Detecting Robot

The invention discloses a wheeled climbing and testing robot, which comprises a moving climbing part, a variable diameter adaptive part and a detection part. The climbing part is used to make the wheeled climbing and testing robot climb to a suitable position, and the variable diameter adaptive part is used to adjust the adaptability of the wheeled climbing and testing robot to the variable diameter bar, and the detection part is used for the wheeled climbing and testing robot. When moving to an appropriate position, the rod in the position is nondestructively tested; the present invention has smooth movement, simple structure and convenient processing and maintenance; by adjusting the stiffness of the variable damper, the adaptability of the device to climbing of the variable-diameter rod can be improved, and the length of the variable damper will change with the change of the stiffness of the variable damper, thereby making the left climbing part and the right climbing part change. The deployment angle is changed to achieve the climbing of variable diameter rods when the diameter changes.

【技术实现步骤摘要】
一种轮式爬杆与检测机器人
本专利技术涉及攀爬机器人
，更具体地说，尤其涉及一种轮式爬杆与检测机器人。
技术介绍
爬杆机器人是攀爬机器人的一种，它主要依附于杆体表面进行自动爬行，完成相关作业。按照攀爬方式的不同，爬杆机器人可分为蠕动式爬杆机器人、轮式爬杆机器人和翻转式爬杆机器人等；按照攀爬机构的不同，又可分为腿式爬杆机器人、夹持式爬杆机器人和吸附式爬杆机器人等。随着经济的迅猛发展以及城市现代化建设步伐的加快，随之矗立起来愈来愈多各类集实用性与美观于一体的市政、商业工程等高层建筑，对爬杆机构工作条件和适应性提出了更高的要求，而轮式爬杆机器人具有设计简单、轮式驱动运行平稳和连续性好优点等优点目前已经广泛的投入商用。然而现阶段研制成功的轮式爬杆机器人主要能攀爬等直径杆件，而对于较大直径或者变径杆件尚且无法适应，例如大桥斜拉索和变电站避雷针等。因此一种能够攀爬较大直径或变直径杆件的轮式爬杆机构的研制对代替人工安全、高效和低成本地完成清洗、维护和检测等相关任务具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述轮式攀爬机器人无法攀爬较大直径杆件或者变直径杆件的问题提供一种结构简单、可靠性好、自由度少、且能够自动适应变直径杆件或者较大曲率杆件并携带相关检测设备进行故障检测的轮式爬杆与检测机器人。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种轮式攀爬与检测机器人，包括运动攀爬部分、变径适应部分和检测部分，所述攀爬部分用于使该轮式攀爬与检测机器人攀爬至合适位置，变径适应部分用于调整该轮式攀爬与检测机器人对变径杆件的适应性，检测部分用于该轮式攀爬与检测机器人运动至合适位置时对该位置的杆件进行无损检测；所述运动攀爬部分包括左侧攀爬部分和右侧攀爬部分，所述左侧攀爬部分和右侧攀爬部分的结构完全一致，左侧攀爬部分和右侧攀爬部分呈镜像分布，所述左侧攀爬部分包括一对磁轮、机架、驱动电机、电机固定板、同步带模块、两根传动轴、四个轴承座和四个轴承，所述驱动电机固定在电机固定板上，电机固定板固定安装在机架上，驱动电机通过同步带模块连接两根传动轴并带动两根传动轴同步转动，所述机架上固定有四个轴承座，四个轴承分别嵌套于四个轴承座内且轴承的外圈与轴承座的内圈形成过盈配合，每根传动轴均嵌套在两个轴承的内圈中，并与轴承的内圈形成过盈配合，每根传动轴的末端均设置有外花键和内螺纹，传动轴的末端通过外花键和内螺纹连接磁轮；驱动电机运动时，通过同步带模块带动两根传动轴同步转动，进而带动两根传动轴末端的磁轮同步转动；所述变径适应部分包括铰链、销钉、可变阻尼器和阻尼器安装支架，左侧攀爬部分的机架和右侧攀爬部分的机架通过铰链连接，铰链连接在左侧攀爬部分的机架和右侧攀爬部分的机架的上表面，左侧攀爬部分和右侧攀爬部分可绕铰链转动；可变阻尼器的一端通过阻尼器安装支架安装在左侧攀爬部分的机架的下表面上，可变阻尼器的另一端通过另一个阻尼器安装支架安装在右侧攀爬部分的机架的下表面上，可变阻尼器的两端分别通过销钉连接阻尼器安装支架，可变阻尼器运动时可变阻尼器的两端可绕销钉旋转，进而实现左侧攀爬部分和右侧攀爬部分绕铰链进行开合；所述检测部分包括超声波检测传感器和传感器安装支架，超声波检测传感器固定安装在传感器安装支架上，所述传感器安装支架安装在机架上。进一步的，所述同步带模块包括小带轮、大带轮、长同步带和短同步带，所述小带轮固定安装在驱动电机的输出轴端部，其中一根传动轴上套装有一个大带轮，另一根传动轴上套装有两个大带轮，小带轮与套装有两个大带轮的传动轴上的一个大带轮通过短同步带连接，套装有两个大带轮的传动轴上的另一个大带轮与另外一根传动轴上的大带轮通过长同步带连接，驱动电机运动时带动小带轮旋转，小带轮通过短同步带带动其中一根传动轴与该传动轴上的大带轮进行同步转动，套装有两个大带轮的传动轴上的另外一个大带轮通过长同步带带动另外一根传动轴与该传动轴上的大带轮进行同步转动，进而带动连接在两根同步带端部的磁轮同步运动。进一步的，所述磁轮包括环形磁块、内轮毂、小螺钉、大螺钉、垫圈和外轮毂，所述外轮毂设置有左右对称的一对且两个外轮毂对称设置在内轮毂的左右两侧，所述环形磁块嵌套在两个外轮毂形成的夹缝中，两个外轮毂通过小螺钉固定在内轮毂上，所述内轮毂的内侧设置有内花键，传动轴的末端的外花键与内轮毂内侧的内花键相配合，所述垫圈套装在大螺钉上，大螺钉端部的外螺纹与传动轴末端的内螺纹相配合，大螺钉依次穿过垫圈和内轮毂后与传动轴的端部的内螺纹配合连接，传动轴和内轮毂通过大螺钉紧固。所述环形磁块提供吸附力，实现本装置能够吸附在铁质结构上。进一步的，所述外轮毂上设置有多个均匀分布的镂空孔。进一步的，所述可变阻尼器通过控制自身的刚度变化来改变自身的长度，使得左侧攀爬部分和右侧攀爬部分的角度发生变化，使轮式攀爬与检测机器人适应变径杆件。进一步的，所述左侧攀爬部分的驱动电机和右侧攀爬部分的驱动电机均独立控制，左侧攀爬部分的驱动电机和右侧攀爬部分的驱动电机不等速运动时，左侧攀爬部分和右侧攀爬部分具有不同的运动速度，实现在大曲率杆件上的转弯功能。进一步的，所述超声波检测传感器和传感器安装支架均设有左右对称的一对，左侧攀爬部分的机架和右侧攀爬部分的机架上均安装有一个传感器安装支架。进一步的，所述传感器安装支架活动安装在左侧攀爬部分的机架或右侧攀爬部分的机架上，传感器安装支架通过驱动模块改变自身在左侧攀爬部分的机架上的位置或右侧攀爬部分的机架上的位置。通过传感器安装支架的活动，可实现杆件特定部位的检测。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术通过调整可变阻尼器的刚度可以提高本装置对变径杆件攀爬的适应性，变阻尼器的刚度变化后变阻尼器的长度也随之变化，进而使左侧攀爬部分和右侧攀爬部分的展开角度发生变化，不仅能够实现大直径杆件的攀爬，也能实现变径杆件的攀爬。2、本专利技术的超声波检测传感器可以实现对杆件的故障检测工作，且超声波检测传感器的位置可以变化，能够对杆件的特定部位进行检测。3、本专利技术通过调整可变阻尼器的刚度使本装置不仅能够攀爬杆件还能够攀爬壁面，只需要调整可变阻尼器的刚度使可变阻尼器刚好与左侧攀爬部分的机架与右侧攀爬部分的机架平行即可。4、本专利技术通过改变左侧攀爬部分与右侧攀爬部分的驱动电机的转速，使得本装置具有一定的转弯能力，提高本装置的适用性。5、本专利技术采用轮式结构，运动平稳，采用电机带动同步带进行动力传递可靠性好，结构比较简单，加工与维护非常方便。附图说明下面结合附图中的实施例对本专利技术作进一步的详细说明，但并不构成对本专利技术的任何限制。图1是本专利技术一种轮式爬杆与检测机器人主视图。图2是本专利技术一种轮式爬杆与检测机器人俯视图。图3是本专利技术磁轮的立体结构示意图。图中，1-磁轮，1-1-环形磁块，1-2-内轮毂，1-3-小螺钉，1-4-大螺钉，1-5-垫圈，1-6-外轮毂，2-机架，3-大带轮，4-长同步带，5-轴承座，6-铰链，7-超声波检测传感器，8-传感器安装支架，9-短同步带，10-轴承，11-销钉，12-可变阻尼器，13-阻尼器安装支架，14-小带轮，15-电机固定板，16-驱动电机，17-传动轴。具体实施方式参阅图1~3所示，一种轮式攀爬与检测机器人，包括运动攀爬部分、变径适应部分和检测部分，所述攀爬部分用于使该轮式攀爬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轮式攀爬与检测机器人，其特征在于：包括运动攀爬部分、变径适应部分和检测部分，所述攀爬部分用于使该轮式攀爬与检测机器人攀爬至合适位置，变径适应部分用于调整该轮式攀爬与检测机器人对变径的杆件的适应性，检测部分用于该轮式攀爬与检测机器人运动至合适位置时对该位置的杆件进行无损检测；所述运动攀爬部分包括左侧攀爬部分和右侧攀爬部分，所述左侧攀爬部分和右侧攀爬部分的结构完全一致，左侧攀爬部分和右侧攀爬部分呈镜像分布，所述左侧攀爬部分包括一对磁轮（1）、机架（2）、驱动电机（16）、电机固定板（15）、同步带模块、两根传动轴（17）、四个轴承座（5）和四个轴承（10），所述驱动电机（16）固定在电机固定板（15）上，电机固定板（15）固定安装在机架（2）上，驱动电机（16）通过同步带模块连接两根传动轴（17）并带动两根传动轴（17）同步转动，所述机架（2）上固定有四个轴承座（5），四个轴承（10）分别嵌套于四个轴承座（5）内且轴承（10）的外圈与轴承座（5）的内圈形成过盈配合，每根传动轴（17）均嵌套在两个轴承（10）的内圈中，并与轴承（10）的内圈形成过盈配合，每根传动轴（17）的末端均设置有外花键和内螺纹，传动轴（17）的末端通过外花键和内螺纹连接磁轮（1）；驱动电机（16）运动时，通过同步带模块带动两根传动轴（17）同步转动，进而带动两根传动轴（17）末端的磁轮（1）同步转动；所述变径适应部分包括铰链（6）、销钉（11）、可变阻尼器（12）和阻尼器安装支架（13），左侧攀爬部分的机架（2）和右侧攀爬部分的机架（2）通过铰链（6）连接，铰链（6）连接在左侧攀爬部分的机架（2）和右侧攀爬部分的机架（2）的上表面，左侧攀爬部分和右侧攀爬部分可绕铰链（6）转动；可变阻尼器（12）的一端通过阻尼器安装支架（13）安装在左侧攀爬部分的机架（2）的下表面上，可变阻尼器（12）的另一端通过另一个阻尼器安装支架（13）安装在右侧攀爬部分的机架（2）的下表面上，可变阻尼器（12）的两端分别通过销钉（11）连接阻尼器安装支架（13），可变阻尼器（12）运动时可变阻尼器（12）的两端可绕销钉（11）旋转，进而实现左侧攀爬部分和右侧攀爬部分绕铰链（6）进行开合；所述检测部分包括超声波检测传感器（7）和传感器安装支架（8），超声波检测传感器（7）固定安装在传感器安装支架（8）上，所述传感器安装支架（8）安装在机架（2）上。...

【技术特征摘要】
1.一种轮式攀爬与检测机器人，其特征在于：包括运动攀爬部分、变径适应部分和检测部分，所述攀爬部分用于使该轮式攀爬与检测机器人攀爬至合适位置，变径适应部分用于调整该轮式攀爬与检测机器人对变径的杆件的适应性，检测部分用于该轮式攀爬与检测机器人运动至合适位置时对该位置的杆件进行无损检测；所述运动攀爬部分包括左侧攀爬部分和右侧攀爬部分，所述左侧攀爬部分和右侧攀爬部分的结构完全一致，左侧攀爬部分和右侧攀爬部分呈镜像分布，所述左侧攀爬部分包括一对磁轮（1）、机架（2）、驱动电机（16）、电机固定板（15）、同步带模块、两根传动轴（17）、四个轴承座（5）和四个轴承（10），所述驱动电机（16）固定在电机固定板（15）上，电机固定板（15）固定安装在机架（2）上，驱动电机（16）通过同步带模块连接两根传动轴（17）并带动两根传动轴（17）同步转动，所述机架（2）上固定有四个轴承座（5），四个轴承（10）分别嵌套于四个轴承座（5）内且轴承（10）的外圈与轴承座（5）的内圈形成过盈配合，每根传动轴（17）均嵌套在两个轴承（10）的内圈中，并与轴承（10）的内圈形成过盈配合，每根传动轴（17）的末端均设置有外花键和内螺纹，传动轴（17）的末端通过外花键和内螺纹连接磁轮（1）；驱动电机（16）运动时，通过同步带模块带动两根传动轴（17）同步转动，进而带动两根传动轴（17）末端的磁轮（1）同步转动；所述变径适应部分包括铰链（6）、销钉（11）、可变阻尼器（12）和阻尼器安装支架（13），左侧攀爬部分的机架（2）和右侧攀爬部分的机架（2）通过铰链（6）连接，铰链（6）连接在左侧攀爬部分的机架（2）和右侧攀爬部分的机架（2）的上表面，左侧攀爬部分和右侧攀爬部分可绕铰链（6）转动；可变阻尼器（12）的一端通过阻尼器安装支架（13）安装在左侧攀爬部分的机架（2）的下表面上，可变阻尼器（12）的另一端通过另一个阻尼器安装支架（13）安装在右侧攀爬部分的机架（2）的下表面上，可变阻尼器（12）的两端分别通过销钉（11）连接阻尼器安装支架（13），可变阻尼器（12）运动时可变阻尼器（12）的两端可绕销钉（11）旋转，进而实现左侧攀爬部分和右侧攀爬部分绕铰链（6）进行开合；所述检测部分包括超声波检测传感器（7）和传感器安装支架（8），超声波检测传感器（7）固定安装在传感器安装支架（8）上，所述传感器安装支架（8）安装在机架（2）上。2.根据权利要求1所述的一种轮式攀爬与检测机器人，其特征在于：所述同步带模块包括小带轮（14）、大带轮（3）、长同步带（4）和短同步带（9），所述小带轮（14）固定安装在驱动电机（16）的输出轴端部，其中一根传动轴（17）上套装有一个大带轮（3），另一根传动轴（17）上套装有两个大带轮（3），小带轮（14）与套装有两个大带轮（3）的传动轴（17）上的一个大带...

【专利技术属性】
技术研发人员：计时鸣，曹慧强，陈国达，郗枫飞，温聪，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33