超长圆柱结构表面的检测修补攀爬机器人及检测修补方法技术

一种超长圆柱结构表面的检测修补攀爬机器人，包括攀爬机构，所述攀爬机构包括环形齿圈、磁力吸附装置、电动推杆活塞杆、电动推杆缸筒、电动推杆杆件、电动推杆电机、以及磁力吸附步进电机；还包括相机载体部件，所述相机载体部件安装在所述环形齿圈上，所述相机载体部件上安装有丝杆电机，所述丝杆电机对应部位的所述相机载体部件上固定安装有导轨板，所述导轨板上滑动有滑块，所述滑块与所述丝杆电机的输出丝杆相连，所述滑块上安装有可拆卸相机部件或可拆卸修补部件；本装置还包括图像接收拼合系统，以及控制系统、电力系统，它们之间通过电路进行连接。本发明专利技术还包括一种利用该攀爬机器人进行检测修补的方法。

Detection and repair of super long cylindrical structure surface

【技术实现步骤摘要】
超长圆柱结构表面的检测修补攀爬机器人及检测修补方法
本专利技术属于建筑机器人
，具体涉及一种超长圆柱结构表面的检测修补攀爬机器人及其检测修补方法。
技术介绍
在建筑施工中，经常会遇到超长圆柱体机构件的施工，如大坝起重机的起重缸，其活塞杆为金属材质，如果其表面存在缺陷将会影响起重缸的正常工作。目前施工现场主流的检测方式是采用搭设支架，通过人工进行检测修补，采用人工检测的方法，花费的时间过于长，高空作业又存在一定的人身伤害风险。因此需要设计一种可以通过控制自动对起重缸活塞杆这种超长圆柱结构进行检测修补的器械，以提高检测效率，降低人工成本以及人身伤害风险。比如，专利技术专利申请“一种超长圆柱结构表面检测机器人”(申请号：CN201810731765.0)其公开了一种可以检测超长圆柱结构表面的机器人，但是该设计仅仅具备检测功能，如果其发现圆柱结构表面存在缺陷还是得通过人工进行修补，无法完成自动控制修补的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可以通过控制自动对超长圆柱结构进行检测和修补，避免人工直接高空操作。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种超长圆柱结构表面的检测修补攀爬机器人，包括攀爬机构，所述攀爬机构包括环形齿圈、磁力吸附装置、电动推杆活塞杆、电动推杆缸筒、电动推杆杆件、电动推杆电机、以及磁力吸附步进电机；所述环形齿圈安装在所述电动推杆杆件上部，所述电动推杆杆件通过螺纹连接在所述电动推杆活塞杆上；所述电动推杆活塞杆安装在所述电动推杆缸筒中，由所述电动推杆驱动电机驱动其从所述电动推杆缸筒伸出或收起；所述磁力吸附装置分别安装在所述电动推杆缸筒和电动推杆杆件上，用以吸附被检测体；所述磁力吸附步进电机控制所述磁力吸附装置内部磁力系统的改变，从而实现对被检测体的吸附和松开，还包括安装在环形齿圈上的相机载体部件；其特征在于：所述相机载体部件上安装有丝杆电机，所述丝杆电机对应部位的所述相机载体部件上固定安装有导轨板，所述导轨板上滑动有滑块，所述滑块与所述丝杆电机的输出丝杆相连，所述滑块上安装有可拆卸相机部件或可拆卸修补部件；本装置还包括图像接收拼合系统，以及控制系统、电力系统，它们之间通过电路进行连接。进一步地，所述可拆卸修补部件包括磨轮、磨轮转动轴、连接柄，所述磨轮安装在所述磨轮转动轴上，所述磨轮转动轴安装在所述导轨板上，所述连接柄一端偏心安装在所述磨轮上，另一端所述滑块上。进一步地，所述可拆卸相机部件为定焦摄像头，其距圆柱结构表面距离不同时，所拍摄角度范围可知。进一步地，所述电动推杆活塞杆伸缩长度可测。进一步地，所述环形齿圈由两个半环形齿圈组合而成，所述环形齿圈外缘设置有200个齿，小齿轮为25个齿，为了精确控制相机载体所处位置，应保证传动比为整数。进一步地，所述相机载体包括支座，所述支座上安装有编码器电机，所述编码器电机的输出轴上设置有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述环形齿圈啮合，所述驱动齿轮转动一周其在所述环形齿圈上的转动角度可知。进一步地，所述磁力吸附装置之间通过磁力连接轴相连，所述磁力连接轴上设置有两个呈90°夹角的磁铁轴转动限位开关。本专利技术还包括一种利用超长圆柱结构表面的检测修补攀爬机器人进行检测修补的方法，包括如下步骤：S1，测定超长圆柱结构的主体长度、周长，选取攀爬机器人在超长圆柱体结构主体底部的初始安装位置并标记；S2，将攀爬机器人组装并安装于超长圆柱结构的主体上，安装可拆卸相机部件，使可拆卸相机部件位于S1中所标记的初始安装位置处，通过丝杆电机调整可拆卸相机部件的定焦摄像头，拍摄并锁定拍摄角度；S3，控制编码器电机运转，使所述相机载体围绕环形齿圈转动，通过控制系统控制编码器电机转动圈数，确保定焦摄像头下次拍摄与上次拍摄有固定角度的重合，如此转动一圈至原位；S4，当底部拍摄一圈后，通过控制系统控制攀爬机构开始攀升，所述电动推杆电机由脉冲控制，所述电动推杆活塞杆为丝杆式结构，其螺纹距一定，由脉冲控制所述电动推杆电机运转圈数，通过其运转圈数得知所述电动推杆活塞杆一定距离，由此可测得其伸出长度及所述相机载体部件上升距离，确保相机载体部件上升距离是所述定焦摄像头在竖直方向上的下次拍摄于上次拍摄有固定长度的重合；当相机载体部件上升到位后，再次进行环绕拍摄；S5，按照S1至S4的步骤重复攀爬动作以及环绕拍摄，直至超长圆柱结构表面拍摄完成，攀爬机器人回至初始位置；可拆卸相机部件通过电路将图像数据传送至图像接收拼合系统，所述图像接收拼合系统根据设定程序对所拍摄图像进行拼接，从而形成超长圆柱结构表面的整体形态图；并根据可拆卸相机部件竖直移动距离和环绕移动角度绘制二维坐标，人工判断超长圆柱结构表面所存在缺陷并根据二维坐标判定所述缺陷在超长圆柱结构表面具体位置；S6，拆卸可拆卸相机部件，安装可拆卸修补部件，通过控制系统控制攀爬机器人到达有二维坐标所确定的缺陷部位进行修补。有益效果:本专利技术可以自动准确地对超长圆柱结构表面进行拍摄，且通过图像接收拼系统得到精准的超长圆柱结构表面的二维坐标图形，从而能够精准判断存在缺陷的位置；本装置还能够通过更换可拆卸修补部件对存在缺陷部位进行自动修补，替代人工操作，提高工作效率，降低了人工成本。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图；图2为本专利技术中相机载体部件截面图；图3为本专利技术中相机载体部件安装定焦摄像头后状态图；图4为本专利技术中相机载体部件安装可拆卸修补部件后状态图；图5为本专利技术中导轨板机构示意图；图6为本专利技术中磁铁轴转动限位开关设置图；图7为本专利技术中滑块结构示意图；图8a控制系统的为参数界面；图8b为控制系统的手动界面；图8c为控制系统的自动界面。图9为本专利技术中图像接收拼合系统所拼合后不同图像大小示意图；图中：1电动推杆缸筒，2电动推杆杆件，3电动推杆活塞杆，4电动推杆电机，5环形齿圈，6磁力吸附装置，7磁力吸附步进电机，8磁力连接轴，801磁铁轴转动限位开关，9相机载体部件，10编码器电机，11丝杆电机，12定焦摄像头，13磨轮，14连接柄，15滑块，151摄像头安装柱，152螺纹孔，16磨轮转动轴，17导轨板，18丝杆，19电机支撑座，20丝杆电机固定板，21丝杆支撑板，22联轴器，23磨轮限位块，24驱动齿轮轴，25驱动齿轮。具体实施方式下面结合附图及具体实施方式对本专利技术做进一步地说明。应当说明，本专利技术主体结构与已公开专利技术专利申请“一种超长圆柱结构表面检测机器人”(申请号：CN201810731765.0)的主体结构基本相同，为便于简化表述以明确本专利技术所作出的改进部分内容，此处主要对二者却别部分进行描述。如图1、2，一种超长圆柱结构表面的检测修补攀爬机器人，包括攀爬机构，所述攀爬机构包括环形齿圈5、磁力吸附装置6、电动推杆活塞杆3、电动推杆缸筒1、电动推杆杆件2、电动推杆驱动电机、以及磁力吸附步进电机7；所述环形齿圈5安装在所述电动推杆杆件2上部，所述电动推杆杆件2通过螺纹连接在所述电动推杆活塞杆3上；所述电动推杆活塞杆3安装在所述电动推杆缸筒1中，由所述电动推杆驱动电机驱动其从所述电动推杆缸筒1伸出或收起；所述磁力吸附装置6分别安装在所述电动推杆缸筒1和电动推杆杆件2上，用以吸附被检测体；所述磁力吸附步进电机7控制所述磁力吸附装置6内部磁力系统的改变，从而实现对被检测体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超长圆柱结构表面的检测修补攀爬机器人，包括攀爬机构，所述攀爬机构包括环形齿圈、磁力吸附装置、电动推杆活塞杆、电动推杆缸筒、电动推杆杆件、电动推杆驱动电机、以及磁力吸附步进电机；所述环形齿圈安装在所述电动推杆杆件上部，所述电动推杆杆件通过螺纹连接在所述电动推杆活塞杆上；所述电动推杆活塞杆安装在所述电动推杆缸筒中，由所述电动推杆驱动电机驱动其从所述电动推杆缸筒伸出或收起；所述磁力吸附装置分别安装在所述电动推杆缸筒和电动推杆杆件上，用以吸附被检测体；所述磁力吸附步进电机控制所述磁力吸附装置内部磁力系统的改变，从而实现对被检测体的吸附和松开，还包括安装在环形齿圈上的相机载体部件；其特征在于:所述相机载体部件上安装有丝杆电机，所述丝杆电机对应部位的所述相机载体部件上固定安装有导轨板，所述导轨板上滑动有滑块，所述滑块与所述丝杆电机的输出丝杆相连，所述滑块上安装有可拆卸相机部件或可拆卸修补部件；本装置还包括图像接收拼合系统，以及控制系统、电力系统，它们之间通过电路进行连接。

【技术特征摘要】
1.一种超长圆柱结构表面的检测修补攀爬机器人，包括攀爬机构，所述攀爬机构包括环形齿圈、磁力吸附装置、电动推杆活塞杆、电动推杆缸筒、电动推杆杆件、电动推杆驱动电机、以及磁力吸附步进电机；所述环形齿圈安装在所述电动推杆杆件上部，所述电动推杆杆件通过螺纹连接在所述电动推杆活塞杆上；所述电动推杆活塞杆安装在所述电动推杆缸筒中，由所述电动推杆驱动电机驱动其从所述电动推杆缸筒伸出或收起；所述磁力吸附装置分别安装在所述电动推杆缸筒和电动推杆杆件上，用以吸附被检测体；所述磁力吸附步进电机控制所述磁力吸附装置内部磁力系统的改变，从而实现对被检测体的吸附和松开，还包括安装在环形齿圈上的相机载体部件；其特征在于:所述相机载体部件上安装有丝杆电机，所述丝杆电机对应部位的所述相机载体部件上固定安装有导轨板，所述导轨板上滑动有滑块，所述滑块与所述丝杆电机的输出丝杆相连，所述滑块上安装有可拆卸相机部件或可拆卸修补部件；本装置还包括图像接收拼合系统，以及控制系统、电力系统，它们之间通过电路进行连接。2.根据权利要求1所述的一种超长圆柱结构表面的检测修补攀爬机器人，其特征在于：所述可拆卸修补部件包括磨轮、磨轮转动轴、连接柄，所述磨轮安装在所述磨轮转动轴上，所述磨轮转动轴安装在所述导轨板上，所述连接柄一端偏心安装在所述磨轮上，另一端所述滑块上。3.根据权利要求1所述的一种超长圆柱结构表面的检测修补攀爬机器人，其特征在于：所述可拆卸相机部件为定焦摄像头，其距圆柱结构表面距离不同时，所拍摄角度范围可知。4.根据权利要求1所述的一种超长圆柱结构表面的检测修补攀爬机器人，其特征在于：所述电动推杆活塞杆伸缩长度可调。5.根据权利要求1所述的一种超长圆柱结构表面的检测修补攀爬机器人，其特征在于：所述环形齿圈由两个半环形齿圈组合而成，为了精确控制相机载体所处位置，应保证传动比为整数。6.根据权利要求1所述的一种超长圆柱结构表面的检测修补攀爬机器人，其特征在于：所述相机载体包括支座，所述支座上安装有编码器电机，所述编码器电机的输出轴上设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭炜民，陈新元，李小娟，李朝朝，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42