一种用于立式金属罐容量检定的爬壁机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于立式金属罐容量检定的爬壁机器人，属于金属容器容积计量技术领域，包括机器人本体，机器人本体包括底盘和外壳，底盘的两侧设有驱动车轮，机器人本体上设有：吸附单元，包括用于吸附金属罐壁的若干磁体，磁体通过连接器连接成网状并活动在底盘的底部；测量单元，包括设置在底盘并露出于外壳顶部的折叠标尺；除锈单元，包括设置在机器人本体前端的除锈铲斗以及驱动除锈铲斗抬起和放下的驱动器；和控制单元，包括微控制器、姿态检测器、障碍检测器、用于检测磁体吸附力的吸力检测器、用于测量外壳顶部到金属罐壁之间距离的距离传感器以及通讯装置。可以避免在金属罐表面留下压痕，避免机器人受到金属罐壁面锈迹影响的问题。

A wall climbing robot for capacity verification of vertical metal tanks

【技术实现步骤摘要】
一种用于立式金属罐容量检定的爬壁机器人
本技术涉及大型金属容器容积计量
，具体地说，涉及一种用于立式金属罐容量检定的爬壁机器人。
技术介绍
立式金属罐是国内外石油化工产品贸易结算的主要计量器具之一，其容量的准确计量以及罐体检测具有重要意义。大型金属油罐通常由许多金属板焊接而成，因此内壁存在不同程度的凹凸，对于金属罐实际的容量大小影响甚大，根据国家计量检定标准JJG168-2018《立式金属罐容量》规定，大型立式金属罐的容量应进行首次检定、后续检定和使用中检定等多次检定。在所有的检定项目中，圈板直径测量是一项重要的内容，也是计算金属罐容量的主要数据来源。按照国家计量检定标准JJG168-2018《立式金属罐容量》的规定，光学垂准线法是测量圈板直径的主要方法之一。其常规做法为：首先根据罐体的大小与变形情况确定水平测站数与垂直测站数，在水平测站的罐顶部安装滑轮，在水平测站的底部安装光学垂准仪，操作人员在罐底拉动绳索，该绳索通过滑轮并且另一端固定在一个携带标尺的磁性滑车上来进行测量。在测量过程中，人力拉动磁性滑车使其自下而上运动，并在每一个垂直测站(通常为金属油罐每圈板的1/4和3/4位置)停留，并利用罐底的光学垂准仪以及磁性滑车上的标尺对各垂直测站的径向偏差进行测量。按以上步骤逐一测量各水平测站上全部垂直测站的径向偏差直至全部完成。该方法在实施中遇到的主要困难为：一方面，大型立式金属罐体积巨大，需要的测点非常多，人工操作费时费力，且有高空作业的风险；另一方面，由于人力很难控制磁性滑车保持静止，也会造成测量准确度的降低。使用爬壁机器人来代替手动提拉上升的磁性小车是改善光学垂准线法的思路之一。已有一些爬壁机器人被专利技术并用于立式金属罐的检测、测量中，例如公告号为CN206177250U、CN201710323459.9的中国专利文献公开的一种金属罐径向偏差测量机器人，但在该专利技术中，存在一些固有问题，诸如：无法实时准确获得吸力情况，导致金属履带在罐表面留下压痕，标尺过高无法通过一些消防管线，以及机器人受到金属罐壁面锈迹影响等等。
技术实现思路
本技术的目的为提供一种用于立式金属罐容量检定的爬壁机器人，可以改善一般光学垂准线法中劳动强度大，危险性高，测量准确度不够稳定的问题，此外，可以准确对吸力进行调节，避免在金属罐表面留下压痕，可折叠的标尺可以通过一些消防管线，并且避免了机器人受到金属罐壁面锈迹影响的问题。为了实现上述目的，本技术提供的用于立式金属罐容量检定的爬壁机器人包括机器人本体，机器人本体包括底盘和外壳，底盘的两侧设有驱动车轮，机器人本体上设有：吸附单元，包括用于吸附金属罐壁的若干磁体，磁体通过连接器连接成网状并活动在底盘的底部；测量单元，包括设置在底盘并露出于外壳顶部的可折叠标尺；除锈单元，包括设置在机器人本体前端的除锈铲斗以及驱动除锈铲斗抬起和放下的驱动器；和控制单元，包括微控制器、姿态检测器、障碍检测器、用于检测磁体吸附力的吸力检测器、用于测量底盘到金属罐壁之间距离的距离传感器以及通讯装置。上述技术方案中，将爬壁机器人放置在金属罐体的壁面上，利用磁体的磁性吸住壁面，同时通过驱动车轮带动机器人本体在金属罐体的壁面上移动。通过距离传感器测量金属罐体的壁面到标尺底端的距离，结合标尺的读数得到测定结果，从而对金属罐的容量进行检定。此外，考虑到立式金属罐在长期使用后，部分圈板的罐壁存在涂层腐蚀突出甚至脱落、裸露钢板锈蚀等现象，会对测量的准确度和测量效率产生不利影响，通过除锈单元的除锈铲斗清除锈蚀，提高测量准确度。另外，控制单元具有以下功能：在吸力检测器检测到吸附单元所产生的吸力不符合设定值时，控制吸力趋近于设定值；在姿态检测器检测到爬壁机器人的姿态偏离设定值时，对驱动车轮进行控制使其恢复设定姿态；在障碍检测器检测到前面有障碍物时，对驱动车轮进行控制使爬壁机器人停止运动或改变方向，并通过通讯装置对操作者进行提示。作为优选，连接器包括连接底盘的竖直连杆和连接磁体的拉杆或拉绳，拉杆可绕竖直连杆的底端转动。吸附单元采用间隙吸附的吸附方式，即磁体并不与金属壁面直接接触，而是具有一定的距离，这样做相比于一般的履带式接触式吸附装置的好处是：避免了履带式转弯不变并可能磨坏壁面的问题，避免了履带在表面留下压痕的问题，避免了履带上部分磁铁并不产生对金属壁面吸力实际上造成了不必要负重的问题，避免了在行进时电机需要额外的克服履带的磁体脱离金属壁面的力的问题。作为优选，底盘上设有供竖直连杆传动的通孔，且在通孔上设有用于调整竖直连杆沿通孔上下滑动的调整块，调整块与底盘之间设有吸力检测器。吸附单元在应用于不同曲率的壁面时，通过控制单元对调整块进行调节，即上下移动竖直连杆，从而使磁体呈现不同的相对位置。为了方便调节和控制，作为优选，调整块与竖直连杆之间通过螺纹连接。为了控制爬壁机器人的姿态，作为优选，底盘设有用于驱动驱动车轮的电机，驱动车轮通过弹性联轴器与电机的输出端连接。作为优选，距离传感器的端部设有使其另一端顶在金属罐的壁面上的弹簧。这样可保证距离传感器的端部始终顶在金属罐的避免上，方便对标尺进行调零。作为优选，测量单元还包括设置在底盘的底座，底座与外壳之间滑动连接，标尺的下端固定在底座上。标尺上具有刻度，主要用于光学垂准线法中光学垂准仪对于油罐径向偏差的测量。标尺移动的意义为：在测量、标定的过程中，经常需要对标尺的位置进行精确调节，如果只是通过爬壁机器人整体前后移动来调节标尺的位置的话，精确度不高，因此采取标尺的大范围移动主要通过爬壁机器人的车轮进行移动，标尺的小范围精确移动主要通过测量装置的标尺移动功能来进行。此外，底座与底盘之间可以通过螺杆滑动连接，电机驱动螺杆转动从而使标尺底座在螺杆上前后移动。这样可以在无需操作爬壁机器人驱动车轮的情况下对标尺位置进行精确的微调，从而提高标尺位置精度，减少能耗。作为优选，标尺包括固定在底座上的安装部和通过转轴与安装部连接的活动部；安装部顶部的一侧设有倒圆角，另一侧设有与活动部连接的复位件；底座的滑动路径上方设有使活动部绕转轴弯折的档杆。复位件可以是弹簧或弹力带，弹簧或弹力带的两端分别通过螺钉固定在活动部和安装部。弹簧或弹力带在活动部竖直时即具有一定的预紧力。安装部具有倒圆角的一侧使得活动部得以转动，无倒圆的一侧在活动部复位时起到限位作用。具体操作过程中，标尺在移动到一定位置时，活动部与档杆发生碰撞，底座继续带动安装部向前运动，活动部受到阻力，活动部在转轴处发生相对旋转，从而实现标尺折叠功能。反向移动底座并带动安装部向后运动，活动部不再与档杆发生碰撞，在弹簧或弹力带的作用下，活动部复位，在倒圆角的作用下，标尺没有过分弯曲而能保持垂直状态。标尺的折叠和复位功能使得爬壁机器人可以顺利通过一些对高度低于标尺但高于外壳高度的地方，以及一些具有高度限制的地方，典型工作场景油罐中存在很多消防管道与加固肋板，在通过这些场所之后恢复竖直状态则又能进行测量读数。作为优选，爬壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于立式金属罐容量检定的爬壁机器人，包括机器人本体，所述机器人本体包括底盘和外壳，所述底盘的两侧设有驱动车轮，其特征在于，所述机器人本体上设有：/n吸附单元，包括用于吸附金属罐壁的若干磁体，所述磁体通过连接器连接成网状并活动在所述底盘的底部；/n测量单元，包括设置在所述底盘并露出于所述外壳顶部的可折叠标尺；/n除锈单元，包括设置在所述机器人本体前端的除锈铲斗以及驱动所述除锈铲斗抬起和放下的驱动器；/n和控制单元，包括微控制器、姿态检测器、障碍检测器、用于检测所述磁体吸附力的吸力检测器、用于测量所述底盘到金属罐壁之间距离的距离传感器以及通讯装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于立式金属罐容量检定的爬壁机器人，包括机器人本体，所述机器人本体包括底盘和外壳，所述底盘的两侧设有驱动车轮，其特征在于，所述机器人本体上设有：
吸附单元，包括用于吸附金属罐壁的若干磁体，所述磁体通过连接器连接成网状并活动在所述底盘的底部；
测量单元，包括设置在所述底盘并露出于所述外壳顶部的可折叠标尺；
除锈单元，包括设置在所述机器人本体前端的除锈铲斗以及驱动所述除锈铲斗抬起和放下的驱动器；
和控制单元，包括微控制器、姿态检测器、障碍检测器、用于检测所述磁体吸附力的吸力检测器、用于测量所述底盘到金属罐壁之间距离的距离传感器以及通讯装置。


2.根据权利要求1所述的用于立式金属罐容量检定的爬壁机器人，其特征在于，所述的连接器包括连接所述底盘的竖直连杆和连接所述磁体的拉杆或拉绳，所述拉杆可绕所述竖直连杆的底端转动。


3.根据权利要求2所述的用于立式金属罐容量检定的爬壁机器人，其特征在于，所述的底盘上设有供所述竖直连杆传动的通孔，且在所述通孔上设有用于调整所述竖直连杆沿所述通孔上下滑动的调整块，所述调整块与所述底盘之间设有所述的吸力检测器。


4.根据权利要求3所述的用于立式金属罐容量检定的爬壁机器人，其特征在于，所述的调整块与所述的竖直连杆之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈贤雷，吴怡平，施浩磊，李存军，郝华东，黄豪彩，
申请(专利权)人：舟山市质量技术监督检测研究院，浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33