一种双层轨道式爬壁机器人制造技术

本发明专利技术属于爬壁机器人技术领域，具体涉及一种沿立式圆柱形外罐壁垂直爬行的双层轨道式爬壁机器人。为了解决采用现有技术对立式罐体进行测量时，存在测量精度低的问题，本发明专利技术公开了一种可以沿立式圆柱形外罐壁垂直爬行的双层轨道式爬壁机器人。该机器人包括上层轨道、下层轨道、机器人和至少三组爬行单元；所述爬行单元与所述下层轨道连接并且沿圆周方向分布；所述上层轨道与下层轨道平行固定连接，机器人位于上层轨道的上表面并且可以沿圆周方向往复移动。本发明专利技术的双层轨道式爬壁机器人，不仅结构简单、制作成本低，而且可以大大提高对罐体外壁测量的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种双层轨道式爬壁机器人
本专利技术属于爬壁机器人
，具体涉及一种沿立式圆柱形外罐壁垂直爬行的双层轨道式爬壁机器人。
技术介绍
立式圆柱形金属储油罐是石化企业和油库储存油品的主要容器，依据有关技术资料和实地考察，大多数储油罐是用金属钢板焊接拼接而成，直径可达到10～38m，储油量在3000-10000m3之间，储油罐体积庞大。然而，由于加工过程和使用环境的影响，储油期间罐体的几何形状和尺寸会与设计要求之间产生差异，导致理论容积和实际容积不符，因此要求油库管理人员对储油罐的容积率进行精确的确定。目前，全站仪法是一种新兴的径向偏差测量手段，利用全站仪对立式罐的外罐壁上的待测点进行测距，进而得到各点的径向偏差。使用全站仪法虽然可以实现自动测距和读数，排出人工读数的主观性，但是由于测距光斑小，容易受到罐壁上微小散坑凹凸对光线反射和散射影响，造成测量随机误差大，而且当罐体较高时，由于测距光入射角很大，导致测量误差变大，这是光学测距原理不能避免的。因此，采用全站仪法对罐体进行测量会由于测量原理所带来的无法回避的缺点，而导致测量精度的下降。
技术实现思路
为了解决采用现有技术对立式罐体进行测量时，存在测量精度低的问题，本专利技术提出了一种可以沿立式圆柱形外罐壁垂直爬行的双层轨道式爬壁机器人。该机器人包括上层轨道、下层轨道、机器人和至少三组爬行单元；所述爬行单元与所述下层轨道连接并且沿圆周方向分布；其中，所述上层轨道与所述下层轨道之间平行固定连接，并且所述上层轨道的内径尺寸和所述下层轨道的内径尺寸均大于罐体的外壁直径尺寸；所述机器人，包括底座和机器臂；所述底座与所述上层轨道的上表面滑动连接，并且可以沿所述上层轨道进行圆周方向的往复移动；所述机器臂的一端与所述底座连接，另一端用于固定测量装置；所述爬行单元，包括爬行电机和爬行轮组；所述爬行电机与所述下层轨道固定连接，所述爬行轮组通过支杆与所述下层轨道连接，并且所有爬行轮组沿直径方向指向所述下层轨道的中心；所述爬行轮组在所述爬行电机的带动下自由转动。优选的，所述上层轨道和所述下层轨道均由多个弧形轨道沿圆周方向拼接组成。进一步优选的，相邻弧形轨道之间采用梯形台阶定位，并通过螺钉固定连接。优选的，所述爬行轮组中设有四个爬行轮，并且四个爬行轮成两排两列设置。进一步优选的，四个爬行轮分为两个前轮和两个后轮，其中两个前轮通过前轴连接后与爬行电机的输出轴连接，两个后轮通过后轴连接后与所述前轴传动连接。优选的，所述上层轨道的上表面设有轨道槽，所述底座设有由电机驱动的车轮；所述车轮位于所述轨道槽内，并可以沿所述轨道槽进行往复移动。优选的，所述机器臂采用多关节结构，由多个连杆通过转动关节连接组成。优选的，该机器人还包括多组夹持单元，所述夹持单元包括闸瓦和夹持电机；所述夹持电机与所述下层轨道固定连接，所述闸瓦与所述夹持电机的输出轴连接，在所述夹持电机的驱动下沿所述下层轨道的直径方向往复移动。优选的，所述上层轨道与所述下层轨道之间通过支撑杆连接，并且所述支撑杆与所述上层轨道和所述下层轨道均采用可拆卸式连接。进一步优选的，所述支撑杆采用双头螺纹结构，并且所述支撑杆与所述上层轨道和所述下层轨道通过螺纹连接后借助螺母进行位置固定。采用本专利技术的双层轨道式爬壁机器人对立式罐体进行外壁进行测量时，具有以下有益效果：1、在本专利技术中通过上层轨道和下层轨道分别形成用于测量的基准轨道和用于移动的攀爬轨道，此时直接将测量装置移动至罐体中待测量的外壁位置，并且将测量装置与整个爬壁机器人形成一个整体，利用上侧轨道作为测量装置移动的基准，提高测量装置沿罐体外壁圆周方向移动的稳定准确性。这样就可以将对同一高度的数据测量形成一个整体测量过程，获得连续的完整数据，形成对测量区域直接测量的效果，从而大大提高测量装置对罐体外壁测量的精准度。2、本专利技术的双层轨道式爬壁机器人采用封闭式环形结构，并且沿整个圆周方向均布三个以上的爬行单元，从而利用所有爬行单元与罐体外壁的同时接触对罐体沿圆周方向均布产生的支撑力，保持整个爬壁机器人平稳稳定的沿罐体外壁进行竖直方向的移动，从而保证上层轨道的平行度，保证最终测量的精度。3、本专利技术的双层轨道式爬壁机器人使用的车轮采用常规的高摩擦系数的橡胶车轮即可，不需要具有特殊磁性车轮，从而大大降低设备的制作成本和后期维护成本。4、本专利技术的双层轨道式爬壁机器人沿圆周方向均布三组以上的夹持单元，用于对爬壁机器人进行测量过程中的临时辅助支撑固定，不仅可以提高对爬壁机器人固定的稳定性，保证爬壁机器人工作的可靠性和安全性以及提高测量的精度，而且可以降低爬行电机的负载，缓解爬壁机器人临时固定时对爬行电机产生制动力的要求，延长爬行电机的使用寿命。附图说明图1为实施例1中双层轨道式爬壁机器人的俯视结构示意图；图2为图1中沿A-A方向的展开截面示意图；图3为图2中B处的局部放大结构示意图；图4为实施例2中爬行单元处于自然状态时的局部结构示意图；图5为实施例2中爬行单元沿图4中H方向的结构示意图；图6为图5中爬行单元处于支撑状态时的局部结构示意图；图7为图6中第三连杆的另外一种结构的局部示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细介绍。实施例1结合图1和图2所示，本实施例的双层轨道式爬壁机器人，包括上层轨道1、下层轨道2、机器人3以及三组爬行单元4。其中，三组爬行单元4固定安装在下层轨道2上并且沿圆周方向分布。上层轨道1与下层轨道2之间平行固定连接，并且上层轨道1的内径尺寸和下层轨道2的内径尺寸均大于罐体的外壁直径尺寸，以便于将上层轨道1与下层轨道2套设在罐体的外部进而沿罐体的外壁进行竖直方向的往复移动。优选的，在本实施例中，上层轨道1和下层轨道2均采用分体式结构，分别由三段等弧度的弧形轨道沿圆周方向依次拼接组成。其中，在每段弧形轨道的端部均采用了梯形台阶11和21形式的设计，用于相邻弧形轨道之间的安装定位，并且在梯形台阶位置还设有螺纹孔，用于穿设螺钉实现相邻两段弧形轨道的连接固定。此外，上层轨道1和下层轨道2之间由多个竖直设置的支撑杆5固定连接。这样，在完成上层轨道1和下层轨道2之间整体连接的情况下，借助几个支撑杆5的支撑连接可以大大降低整个爬壁机器人的重量，以便于爬壁机器人可以灵活地沿立式罐体进行高度方向的往复移动。优选的，在本实施例中，支撑杆5采用双头螺纹结构，并且分别与上层轨道1和下层轨道2采用可拆卸式螺纹连接。其中，支撑杆5的下端螺纹与下层轨道2的上表面进行螺纹连接后，在下层轨道2的上表面一侧通过螺母进行两者之间位置固定；支撑杆5的上端螺纹与上层轨道1的下表面进行螺纹连接后，在上层轨道1的下表面一侧通过螺母进行两者之间位置固定。这样，通过采用双头螺纹结构的支撑杆5对上层轨道1和下层轨道2进行连接，不仅便于拆装操作，而且通过对螺母在支撑杆5上位置的调整，可以对两层轨道之间的高度距离以及上层轨道1上表面的水平度进行精准调整，从而保证上层轨道1上表面的水平度，进而保证机器人3的测量精度。机器人3，包括底座31和机器臂32。其中，底座31与上层轨道1的上表面之间为滑动连接，并且可以沿上层轨道1进行圆周方向的往复移动。机器臂32的一端与底座31连接，另一端设有连接头，例如旋转夹钳，用于固定测量装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双层轨道式爬壁机器人，其特征在于，包括上层轨道、下层轨道、机器人和至少三组爬行单元；所述爬行单元与所述下层轨道连接并且沿圆周方向分布；其中，所述上层轨道与所述下层轨道之间平行固定连接，并且所述上层轨道的内径尺寸和所述下层轨道的内径尺寸均大于罐体的外壁直径尺寸；所述机器人，包括底座和机器臂；所述底座与所述上层轨道的上表面滑动连接，并且可以沿所述上层轨道进行圆周方向的往复移动；所述机器臂的一端与所述底座连接，另一端用于固定测量装置；所述爬行单元，包括爬行电机和爬行轮组；所述爬行电机与所述下层轨道固定连接，所述爬行轮组通过支杆与所述下层轨道连接，并且所有爬行轮组沿直径方向指向所述下层轨道的中心；所述爬行轮组在所述爬行电机的带动下自由转动。

【技术特征摘要】
1.一种双层轨道式爬壁机器人，其特征在于，包括上层轨道、下层轨道、机器人和至少三组爬行单元；所述爬行单元与所述下层轨道连接并且沿圆周方向分布；其中，所述上层轨道与所述下层轨道之间平行固定连接，并且所述上层轨道的内径尺寸和所述下层轨道的内径尺寸均大于罐体的外壁直径尺寸；所述机器人，包括底座和机器臂；所述底座与所述上层轨道的上表面滑动连接，并且可以沿所述上层轨道进行圆周方向的往复移动；所述机器臂的一端与所述底座连接，另一端用于固定测量装置；所述爬行单元，包括爬行电机和爬行轮组；所述爬行电机与所述下层轨道固定连接，所述爬行轮组通过支杆与所述下层轨道连接，并且所有爬行轮组沿直径方向指向所述下层轨道的中心；所述爬行轮组在所述爬行电机的带动下自由转动。2.根据权利要求1所述的双层轨道式爬壁机器人，其特征在于，所述上层轨道和所述下层轨道均由多个弧形轨道沿圆周方向拼接组成。3.根据权利要求2所述的双层轨道式爬壁机器人，其特征在于，相邻弧形轨道之间采用梯形台阶定位，并通过螺钉固定连接。4.根据权利要求1所述的双层轨道式爬壁机器人，其特征在于，所述爬行轮组中设有四个爬行轮，并且四个爬行轮成两排两列设置。5.根据权利要求4所述的双层轨道...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑海霞，马伟杰，祝铎，李春玲，张淑珍，杨萍，南文虎，贺瑗，王富强，马晓，申涛，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62