一种金属表面攀爬检测机器人制造技术

一种金属表面攀爬检测机器人，其机器人本体包括若干个关节模块、两个电磁吸附模块和若干个行走舵机，各模块依次按串联方式连接。T型关节模块的转轴互相平行，两端I型关节模块的转轴与之垂直，末端分别是电磁吸附模块。通过各关节的协调运动和电磁吸附模块的交替吸附，该机器人能在导磁金属表面上攀爬。其上有检测系统上的超声波传感器固定连接在一个电磁吸附模块边上，并采用总线方式与远程控制器连接。当机器人无超声波传感器的一端吸附固定时，超声波传感器在各关节模块的驱动下可沿金属表面移动进行无损探伤。本实用新型专利技术的机器人同时具有攀爬和检测功能，适用于替代人工在导磁性物体表面上工作，具有简单、实用、便捷和安全等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机器人
，具体而言涉及一种金属表面攀爬检测机器人。
技术介绍
金属表面检测探伤是一项非常普遍和广泛的作业和任务。各种大型金属结构件（例如铁塔、桥梁和其它钢结构建筑等）经常需要这种作业。工程机械业需要检测探伤。仅以挖掘机为例，目前我国进口旧挖掘机的金额占挖掘机整机进口额90%以上，数量占国内总销量的35%以上。如此巨大数量的旧挖掘机将产生环境污染、能耗高等诸多问题，最为严重的是在生产安全方面存在隐患。挖掘机检验成为进出口检验检疫的重要内容之一，其中最重要的一个环节是对其结构件的检测。由于挖掘机工作环境恶劣，其结构件极易腐蚀，同时在应力的作用下容易产生疲劳，对生产安全造成很大隐患。因此，对旧挖掘机进行主要和关键结构件的检测是保证其生产安全的重要前提。目前的检测都是人工实现，有较大的局限和不足，主要体现在：1) 检测过程是一种高空作业，存在着较大的安全隐患，如跌落、夹伤、液压油喷伤等；2) 人工检测速度慢、效率低，3）检测质量依赖于检验员的经验、技术水平和认真程度，一致性无法保障。因此，针对以上问题和不足，开发一种挖掘机无损检测机器人系统，代替人工进行自动检测，对提高检测效率、质量和解决安全问题都具有重大意义。目前国内外攀爬金属墙面的机器人有轮式和履带式等，吸附方式包括永磁式和负压式。它们一般比较庞大，适合在连续和平坦无碍的大型墙面（例如大型锅炉和船舶表面）上爬行，攀爬速度快，但转向、越障、跨沟等方面能力较弱，不适合在铁塔、桥梁和其它钢材结构建筑和工程机械上攀爬和作检测。
技术实现思路
本技术的任务是面向铁塔、桥梁和工程机械表面上的高空检测作业，开发一种能在导磁性物体表面攀爬并实施无损探伤检测的小型机器人。根据仿生学原理，通过模仿尺蠖的攀爬动作，构建一种结构简单、构型易改、小巧灵活、控制容易、成本低廉的双足攀爬机器人，并在其上安装超声波传感器，实现检测任务，为拓展机器人的新应用探索一条简单易行的途径。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案。一种金属表面攀爬检测机器人，包括机器人本体和检测系统，其特征在于，所述机器人本体包括若干个关节模块、两个电磁吸附模块和若干个行走舵机，关节模块和电磁吸附模块依次按串联方式连接，其中电磁吸附模块位于两端，行走舵机与关节模块连接，用于驱动关节模块转轴，所述检测系统包括超声波传感器、远程控制器和传感器舵机，超声波传感器固定连接在其中一个电磁吸附模块边上，与所远程控制器连接，传感器舵机与远程控制器连接，用于驱动超声波传感器转动。优选的，所述关节模块包括T型关节模块和I型关节模块，T型关节模块位于中间，其转轴互相平行，I型关节模块位于两端，其转轴与T型关节模块转轴垂直。优选的，所述关节模块数量和所述行走舵机的数量相同。优选的，所述传感器舵机安装在电磁吸盘内部。优选的，所述关节模块数量为六个。优选的，所述电磁吸附模块通过其中电流的通断实现装置对导磁金属表面的吸附和脱附。T型关节模块可称为摆动关节模块，I型关节模块可称为回转关节模块。机器人本体通过中间的T型关节模块能弯曲和伸展，通过各关节的协调运动和电磁吸附模块的交替吸附，该机器人能在导磁金属表面上攀爬。当机器人无超声波传感器的一端吸附固定时，超声波传感器在各关节模块的驱动下可沿金属表面移动进行无损探伤。优选的，所述I型关节模块由行走舵机驱动，运动和动力是由行走舵机的输出轴并通过其上的输出圆盘输出，进而驱动紧固于行走舵机输出圆盘上的另一关节模块，产生绕行走舵机输出轴轴线的旋转运动。优选的，所述T型关节模块由行走舵机驱动，运动和动力由行走舵机的输出轴并通过其上的输出圆盘输出，进而使紧固于行走舵机输出圆盘上的转动支架绕行走舵机输出轴转动，带动其他关节模块，行走舵机的输出轴与其输出圆盘通过齿形花键连接。优选的，所述T型模块之间连接或者T型模块与I型模块之间连接的接口和螺栓组是同一标准。优选的，所述I型关节模块的转轴与关节连杆的轴线重合或平行，所述T型关节模块的转轴与关节连杆的轴线互相垂直。本技术的机器人中间T型关节转动能使机器人本体伸展或弯曲，两端的I型关节转动则能改变末端电磁吸附模块的方位。检测时先用一个电磁吸附模块稳固地吸附在金属表面上以支撑整个机器人，另一端运动，到目标位置后相应的电磁吸附模块进行吸附，然后前一个电磁吸附模块松开和释放，并运动到新的目标位置，如此循环，交替吸附，机器人就可在金属表面上攀爬到指定的工作地点。随后，一端的电磁吸附模块（未连接超声波传感器的）固定在金属面上，另一端电磁吸附模块上的超声波传感器通过机器人本体和检测头的转动，对检测点进行探伤，并将检测的数据实时的发送至远端控制器。本技术的机器人具有如下特点：机器人本体采用串联结构，各组成部分依次连接，机器人首尾两端对称，首尾可互置，便于操作和控制。机器人本体主要模块组成，模块之间的连接和紧固通过在各模块中设计的统一接口和螺栓组实现，通过改变模块的连接和组合得到多种机器人构型。机器人的构建简单、方便且快速。机器人的所有模块由行走舵机和传感器舵机驱动，控制简单，编程、调试方便。附图说明图1 是本技术的机器人外观图；图2 是本技术的I型关节模块外观图；图3 是本技术的I型关节模块爆炸图；图4是本技术的T型关节模块外观图；图5是本技术的T型关节模块爆炸图；图6是本技术的电磁吸附模块和检测系统爆炸图；图7是本技术的机器人控制系统示意图。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本技术作进一步说明，但是本技术的保护范围并不局限于实施方式表述的范围。图1示出了本技术的小型机器人的外观图和机构示意图。如图所示，机器人包括机器人本体和检测系统，其中机器人本体有六个模块，由两个I型关节模块0-2和四个T型关节模块0-1组成，两端各接一个电磁吸附模块0-3，各模块依次以串联方式连接，顺序为：电磁吸附模块―I型关节模块―T型关节模块―T型关节模块―T型关节模块―T型关节模块―I型关节模块―电磁吸附模块，即中间为四个T型关节模块0-1，两端为I型关节模块0-2再接电磁吸附模块0-3；检测系统0-4通过一个转动关节与电磁吸附模块0-3连接。I型关节由行走舵机驱动，运动和动力由行走舵机的输出轴并通过其上的输出圆盘输出，进而驱动紧固于行走舵机输出圆盘上的另一关节模块，产生绕行走舵机输出轴轴线的旋转运动。T型关节也由行走舵机驱动，运动和动力由行走舵机的输出轴并通过其上的输出圆盘输出，进而使紧固于行走舵机输出圆盘上的转动支架绕行走舵机输出轴转动，带动通过螺栓组固定于其上的其它关节模块。图2和图3分别为I型关节模块的外观图和爆炸图。I型关节模块的转轴与关节连杆轴线重合或平行。零部件包括：转动辅助架I-1、行走舵机输出圆盘I-2、行走舵机I-3、螺栓I-4、螺母I-5、基架I-6、螺纹连接盘I-7、螺钉I-8、转轴I-9。动力来自于行走舵机I-3，为外购标准件，自带行走舵机输出圆盘I-2。行走舵机I-3通过其上的安装孔与基架I-6用螺栓固定。行走舵机I-3输出轴与输出圆盘I-2通过齿形花键连接，并在轴端用螺钉紧固。转动辅助架I-1的一叉状端通过螺钉固定于行走舵机输出圆盘I-2上，另一端套在转轴I-9上，为间隙配合，并通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属表面攀爬检测机器人，包括机器人本体和检测系统，其特征在于，所述机器人本体包括若干个关节模块、两个电磁吸附模块和若干个行走舵机，关节模块和电磁吸附模块依次按串联方式连接，其中电磁吸附模块位于两端，行走舵机与关节模块连接，用于驱动关节模块转轴，所述检测系统包括超声波传感器、远程控制器和传感器舵机，超声波传感器固定连接在其中一个电磁吸附模块边上，与所远程控制器连接，传感器舵机与远程控制器连接，用于驱动超声波传感器转动。

【技术特征摘要】
1.一种金属表面攀爬检测机器人，包括机器人本体和检测系统，其特征在于，所述机器人本体包括若干个关节模块、两个电磁吸附模块和若干个行走舵机，关节模块和电磁吸附模块依次按串联方式连接，其中电磁吸附模块位于两端，行走舵机与关节模块连接，用于驱动关节模块转轴，所述检测系统包括超声波传感器、远程控制器和传感器舵机，超声波传感器固定连接在其中一个电磁吸附模块边上，与所远程控制器连接，传感器舵机与远程控制器连接，用于驱动超声波传感器转动。2.根据权利要求1所述的金属表面攀爬检测机器人，其特征在于，所述关节模块包括T型关节模块和I型关节模块，T型关节模块位于中间，其转轴互相平行，I型关节模块位于两端，其转轴与T型关节模块转轴垂直。3.根据权利要求2所述的金属表面攀爬检测机器人，其特征在于，所述关节模块数量和所述行走舵机的数量相同。4.根据权利要求2所述的金属表面攀爬检测机器人，所述传感器舵机安装在电磁吸盘内部。5.根据权利要求2所述的金属表面攀爬检测机器人，其特征在于，所述关节模块数量为六个。6.根据权利要求5所述的金...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩，刘建瓴，周娜，管贻生，李炳峰，周雪峰，毕志强，
申请(专利权)人：广东出入境检验检疫局检验检疫技术中心，广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东;44