一种用于罐壁检测的多机器人协作系统技术方案

本发明专利技术属于智能工业检测领域，具体地说一种用于罐壁检测的多机器人协作系统，转运机器人通过一对左旋驱动机构和一对右旋驱动机构交叉对角线排布实现储油罐底板全方位行走，通过转向板和转向齿条实现水平方向到竖直方向的过渡，为壁面检测机器人搭建底板到壁面的通道；壁面检测机器人利用转运机器人搭建的通道实现储油罐底板到储油罐壁面的过渡，通过一对左旋麦轮机构和一对右旋麦轮机构交叉对角线排布实现储罐壁面的全方位行走，通过搭载检测探头实现对罐壁的探伤检测。本发明专利技术可以面向储油罐在油环境实施壁面全方位检测，通过对功能进行分解，构建多机器人协作系统，具有运动灵活、复杂环境适应性强、结构紧凑等特点。结构紧凑等特点。结构紧凑等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于罐壁检测的多机器人协作系统


[0001]本专利技术属于智能工业检测领域，具体地说一种用于罐壁检测的多机器人协作系统。

技术介绍

[0002]化工厂和石油储备基地有很多大型的储油罐。储油罐常年服役，一旦发生泄露极易引发火灾或者爆炸，造成经济损失、污染环境甚至威胁人身安全，因此需要对这些大型储油罐进行定期检测。常规的检测方式是开罐检测，具体步骤是首先开罐放油，待储油罐内部原油放完之后，工人进入储油罐内部进行清淤泥作业；内部清污完成后，检测人员携带检测装备进入储油罐，对储油罐内部进行无损探伤检测，检测完毕之后再把原油充满储油罐。这个过程持续时间较长，检测成本较高，人员工作强度大。为了提高检测效率，需大力发展储油罐在油检测技术，就是在不放油的情况下，把机器人放到储油罐内部进行在油的储油罐检测，这就对机器人的尺寸、密封、防爆、通信、运动能力等提出了要求。

技术实现思路

[0003]为了满足储油罐内部在油检测的迫切需求，提高检测效率，降低检测成本，本专利技术的目的在于提供一种用于罐壁检测的多机器人协作系统。该多机器人协作系统面向储油罐内部在油检测的任务，可以实现底板淤泥环境到壁面铁磁环境的跨介质运动；每一种机器人都具有全方位运动能力，通过携带的检测探头可以对储油罐内部壁面进行检测，发现储油罐内部缺陷和泄露，消除储油罐泄露隐患，保证储油罐的安全。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0005]本专利技术包括转运机器人及壁面检测机器人，其中壁面检测机器人置于所述转运机器人上，通过所述转运机器人的承载随转运机器人在储油罐内移动，并能够脱离所述转运机器人沿罐壁铁板移动；所述转运机器人包括两个左旋驱动机构、两个右旋驱动机构、框架车体、两个转向板及两个转向齿条，两个所述左旋驱动机构及两个所述右旋驱动机构呈交叉对角线安装于框架车体的左右两端，两个所述转向板安装于框架车体的中部，每个所述转向板上均固接有转向齿条；所述转运机器人通过两个左旋驱动机构、两个右旋驱动机构的转向配合实现在储油罐底板淤泥环境的全方位行走；所述壁面检测机器人包括车体板、弹簧悬挂机构、两个左旋麦轮机构及两个右旋麦轮机构，两个所述左旋麦轮机构及两个所述右旋麦轮机构呈交叉对角线安装于车体板的左右两端，所述弹簧悬挂机构位于左右两端左旋麦轮机构、右旋麦轮机构的中间，包括检测探头、弹簧伸缩杆及连接板，所述连接板固定在车体板的下表面，所述检测探头通过多根弹簧伸缩杆与连接板相连，实现所述检测探头与罐壁铁板的自适应调节；所述壁面检测机器人的两个左旋麦轮机构、两个右旋麦轮机构分别与两个转向板上的转向齿条相啮合，并通过两个所述左旋麦轮机构、两个所述右旋麦轮机构的转向配合实现在罐壁铁板的全方位行走。
[0006]其中：所述左旋驱动机构与右旋驱动机构均包括螺旋头、前挡板、前支撑板、前轴
承座、前端盖、螺旋滚筒、后端盖、后支撑板、锥头、电机腔体、电机、小端盖及延长轴，所述电机腔体转动安装于螺旋滚筒的内部，所述电机腔体的前端固接有小端盖，所述电机腔体的后端与后支撑板的一端固定，所述后支撑板的另一端固接于框架车体上，所述螺旋头及锥头分别位于螺旋滚筒的前后两端，所述锥头固接在后支撑板上；所述螺旋滚筒的前后两端分别与前端盖和后端盖相连接，所述螺旋头通过前挡板与前端盖相连，所述电机腔体由后端盖穿出，所述电机固定于电机腔体的内部，所述前端盖通过延长轴与电机的输出轴相连，所述前支撑板的一端固接于框架车体上，所述前支撑板的另一端与前轴承座固接，所述前轴承座转动安装于前端盖上；所述左旋驱动机构中螺旋滚筒的旋向与右旋驱动机构中螺旋滚筒的旋向相反。
[0007]所述前轴承座通过内转轴承与前端盖转动连接，所述内转轴承的内圈通过前挡板及前端盖轴向限位，所述内转轴承的外圈通过前轴承座及前端盖轴向限位。
[0008]所述电机腔体的前后两端分别通过前外转轴承及后外转轴承与螺旋滚筒转动连接，所述前外转轴承与后外转轴承之间的电机腔体上套设有轴套，所述轴套的前后两端分别与前外转轴承、后外转轴承抵接；所述前外转轴承的内圈通过电机腔体上的轴肩及轴套轴向限位，所述前外转轴承的外圈通过前端盖及螺旋滚筒内壁的止口轴向限位，所述后外转轴承的内圈通过电机腔体上的轴肩及轴套轴向限位，所述后外转轴承的外圈通过后端盖及螺旋滚筒内壁的止口轴向限位。
[0009]所述左旋麦轮机构与右旋麦轮机构均包括滚动齿、齿盘、环磁铁、麦克纳姆轮、电机延长轴、马达壳体及驱动马达，所述齿盘的外端面沿圆周方向均匀设有多个用于与转向齿条相啮合的滚动齿，所述环磁铁套设于齿盘的外轴上、并与所述齿盘连动；所述驱动马达安装于马达壳体内，所述电机延长轴转动安装于马达壳体上，所述麦克纳姆轮的一端与齿盘相连，所述麦克纳姆轮的另一端与所述电机延长轴的一端相连，所述电机延长轴的另一端与驱动马达连接；所述左旋麦轮机构中的麦克纳姆轮与右旋麦轮机构中的麦克纳姆轮旋向相反。
[0010]所述马达壳体上安装有外轴承座，所述电机延长轴通过支撑轴承与外轴承座转动连接。
[0011]所述驱动马达通过马达固定板与马达壳体相连，所述电机延长轴另一端的端部固接有挡圈，所述马达壳体上可拆卸地安装有壳体盖板。
[0012]所述转向板呈L型，每个所述转向板靠外的一侧设有转向齿条。
[0013]本专利技术的优点与积极效果为：
[0014]1.本专利技术提出了一种用于罐壁检测的多机器人协作系统，通过两种机器人的协作配合，克服了储罐内部的底板淤泥环境和罐壁铁磁环境，实现了跨介质运动，增强了机器人系统在复杂环境内的运动能力。
[0015]2.本专利技术中的两种机器人都具有全方位运动能力，转运机器人利用螺旋驱动机理实现底板全向运动，壁面检测机器人利用麦克纳姆轮+永磁吸附的机理实现壁面全向运动检测，增强了机器人作业效率。
[0016]3.本专利技术采用模块化设计，结构简单轻便，运动灵活，适应性广泛，易于安装，操控精准。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的立体结构示意图；
[0018]图2为本专利技术转运机器人的立体结构示意图；
[0019]图3为本专利技术左旋驱动机构的内部结构示意图；
[0020]图4为本专利技术壁面检测机器人的立体结构示意图；
[0021]图5为图4中左旋麦轮机构的内部结构示意图；
[0022]图6为图4中左旋麦轮机构的外部结构示意图；
[0023]图7为本专利技术处于初始状态的结构示意图；
[0024]图8为本专利技术靠近罐壁状态的结构示意图；
[0025]图9为本专利技术处于过渡状态的结构示意图；
[0026]图10为本专利技术处于壁面检测机器人脱离转运机器人状态的结构示意图；
[0027]其中：1为转运机器人，11为左旋驱动机构，12为右旋驱动机构，13为框架车体，14为转向板，15为转向齿条，1101为螺旋头，1102为前挡板，1103为前支撑板，1104为前轴承座，1105为内转轴承，1106为前端盖，1107为前外转轴承，1108为螺旋滚筒，11本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于罐壁检测的多机器人协作系统，其特征在于：包括转运机器人(1)及壁面检测机器人(2)，其中壁面检测机器人(2)置于所述转运机器人(1)上，通过所述转运机器人(1)的承载随转运机器人(1)在储油罐内移动，并能够脱离所述转运机器人(1)沿罐壁铁板(3)移动；所述转运机器人(1)包括两个左旋驱动机构(11)、两个右旋驱动机构(12)、框架车体(13)、两个转向板(14)及两个转向齿条(15)，两个所述左旋驱动机构(11)及两个所述右旋驱动机构(12)呈交叉对角线安装于框架车体(13)的左右两端，两个所述转向板(14)安装于框架车体(13)的中部，每个所述转向板(14)上均固接有转向齿条(15)；所述转运机器人(1)通过两个左旋驱动机构(11)、两个右旋驱动机构(12)的转向配合实现在储油罐底板淤泥环境的全方位行走；所述壁面检测机器人(2)包括车体板(23)、弹簧悬挂机构、两个左旋麦轮机构(21)及两个右旋麦轮机构(22)，两个所述左旋麦轮机构(21)及两个所述右旋麦轮机构(22)呈交叉对角线安装于车体板(23)的左右两端，所述弹簧悬挂机构位于左右两端左旋麦轮机构(21)、右旋麦轮机构(22)的中间，包括检测探头(24)、弹簧伸缩杆(25)及连接板(26)，所述连接板(26)固定在车体板(23)的下表面，所述检测探头(24)通过多根弹簧伸缩杆(25)与连接板(26)相连，实现所述检测探头(24)与罐壁铁板(3)的自适应调节；所述壁面检测机器人(2)的两个左旋麦轮机构(21)、两个右旋麦轮机构(22)分别与两个转向板(14)上的转向齿条(15)相啮合，并通过两个所述左旋麦轮机构(21)、两个所述右旋麦轮机构(22)的转向配合实现在罐壁铁板(3)的全方位行走。2.根据权利要求1所述用于罐壁检测的多机器人协作系统，其特征在于：所述左旋驱动机构(11)与右旋驱动机构(12)均包括螺旋头(1101)、前挡板(1102)、前支撑板(1103)、前轴承座(1104)、前端盖(1106)、螺旋滚筒(1108)、后端盖(1111)、后支撑板(1112)、锥头(1113)、电机腔体(1114)、电机(1115)、小端盖(1116)及延长轴(1117)，所述电机腔体(1114)转动安装于螺旋滚筒(1108)的内部，所述电机腔体(1114)的前端固接有小端盖(1116)，所述电机腔体(1114)的后端与后支撑板(1112)的一端固定，所述后支撑板(1112)的另一端固接于框架车体(13)上，所述螺旋头(1101)及锥头(1113)分别位于螺旋滚筒(1108)的前后两端，所述锥头(1113)固接在后支撑板(1112)上；所述螺旋滚筒(1108)的前后两端分别与前端盖(1106)和后端盖(1111)相连接，所述螺旋头(1101)通过前挡板(1102)与前端盖(1106)相连，所述电机腔体(1114)由后端盖(1111)穿出，所述电机(1115)固定于电机腔体(1114)的内部，所述前端盖(1106)通过延长轴(1117)与电机(1115)的输出轴相连，所述前支撑板(1103)的一端固接于框架车体(13)上，所述前支撑板(1103)的另一端与前轴承座(1104)固接，所述前轴承座(1104)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，韩世凯，王聪，梁志达，刘启宇，刘铜，郑怀兵，刘春，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：