一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人及运行方法技术

本发明专利技术提供了一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人及运行方法，它包括三组相同结构的第一单元节

【技术实现步骤摘要】
一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人及运行方法


[0001]本专利技术涉及大型阀厅钢结构的巡检
，具体涉及一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人及运行方法
。

技术介绍

[0002]换流站阀厅主要是用于布置换流阀及其相关设备的一种钢结构建筑物，是换流站的核心建筑
。
特高压换流站高端
、
低端阀厅施工阶段电气安装前，需对阀厅顶部的钢结构（含空调风管
、
阀冷管道
、
辅助设施）进行检查
。
按时做好阀厅钢结构的巡检工作，一方面有利于阀厅内部设备的正常运行，另一方面也是保障了民生需求和国家经济
。
当前针对阀厅的巡检工作主要是靠人工完成，需要人工位于高空进行相关的作业
。
该方式存在较大的安全隐患
、
巡检不及时不准确
、
作业效率较低，浪费了大量的人力
、
物力和财力
。
因此需要研制一种用于阀厅钢结构的巡检机器人来解决换流站阀厅年度检时修存在的人工高空作业安全风险高
、
质量检测难度大
、
高空作业强度高等问题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人及运行方法，本专利技术通过抱臂式结构实现使机器人在钢结构上安全
、
可靠的移动；本专利技术通过多单元节组成一个整体实现机器人在阀厅的钢结构上行走
、<br/>越障
、
转向
、
换轨；本专利技术通过使用传感器和控制系统，实现自主的路径规划，同时依靠摄像头进行巡检工作，避免了在对阀厅的钢结构进行巡检工作时，需要人工处于较危险的工况下进行作业，大大提高了阀厅巡检的作业效率和精度；而且可实现在不同规格的钢结构上进行作业任务
。
[0004]为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人，它包括三组相同结构的第一单元节
、
第二单元节和第三单元节，所述第一单元节
、
第二单元节和第三单元节连接成一体化的主体结构，并通过滚动行走支撑在待巡检的阀厅钢结构轨道上；每个第一单元节
、
第二单元节和第三单元节都分被包括抱臂机构
、
调节机构
、
导向机构
、
驱动机构
、
转向机构和控制箱
。
[0005]所述主体结构的头部一端和尾部一端分别对应安装有用于图像检测的摄像头传感器
。
[0006]所述抱臂机构有抱臂和展开两种姿态，并采用环抱式方式支撑在阀厅钢结构轨道上，所述抱臂机构的臂长采用调节机构的伸缩推杆进行调节，所述伸缩推杆铰接在底板上，伸缩推杆的输出端连接长度能够调节的伸缩臂，底板和伸缩臂之间铰接有用于控制伸缩臂转动张开或者合拢的旋转推杆
。
[0007]所述伸缩臂包括套装配合的伸缩方管外管和伸缩方管内管，伸缩方管内管与伸缩推杆相连，驱动机构固定安装在伸缩方管内管的顶端，导向机构固定安装在伸缩方管外管的内侧壁上；相邻底板之间通过转向机构相连
。
[0008]所述驱动机构包括固定在伸缩方管内管顶端的电机支架，电机支架上安装有驱动
电机，驱动电机的输出轴安装有驱动轮，驱动轮滚动紧贴在阀厅钢结构轨道的顶端面
。
[0009]所述导向机构包括固定在伸缩方管外管内壁上的导向轮支架，导向轮支架上呈竖向转动安装有导向轮，导向轮与阀厅钢结构轨道的下缘外壁构成滚动配合
。
[0010]所述伸缩推杆通过伸缩推杆支架与底板铰接连接，旋转推杆通过旋转推杆支架与底板铰接连接，旋转推杆的推杆末端与固定在伸缩方管外管内壁上的垂直臂铰接相连
。
[0011]所述转向机构包括分别固定在相邻底板上的转向支架，两组转向支架呈上
、
下交错布置，位于上层的转向支架顶部末端固定有减速电机，减速电机的输出轴通过推力球组合轴承与位于下层的转向支架相连，并由减速电机提供动力驱动转向支架转动，进而使相邻两个单元节相对转动
。
[0012]所述控制箱固定在底板下方，控制箱内部装有机载电脑和紧急电源，负责控制机器人的识别与检测子系统
、
运动控制子系统
、
通讯子系统
、
远程监控子系统，保证机器人的能够正常进行阀厅钢结构的巡检任务；所述识别与检测子系统，其通过摄像头传感器对阀厅钢结构的信息进行采集分析，确定前进路线和钢结构的表面情况；所述运动控制子系统，保证机器人的正常运行，通过摄像头传感器采集的数据进行越障
、
转向或换轨；所述通讯子系统，保证机器人各个控制系统之间的数据共享；所述远程监控子系统用于将机器人采集到的数据传给远程后台，以便后台监控人员及时了解机器人和阀厅钢结构的状态，同时后台监控人员也可以操控机器人进行远程作业
。
[0013]一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人的运行方法，包括以下步骤：
Step1
：机器人在正常行进时，抱臂机构呈抱臂姿态，使机器人抱在阀厅钢结构轨道上，驱动机构驱动机器人沿着阀厅钢结构轨道继续行走，并通过摄像头传感器实时采集阀厅钢结构的表面情况，当摄像头传感器检测到需要进行越障
、
转向
、
换轨动作时，其中一个单元节的抱臂机构呈现展开姿态做准备；
Step2
：当摄像头传感器检测到机器人遇到障碍时，机器人第一单元节开始运动，第一单元节的旋转推杆向外推动伸缩臂旋转，伸缩方管内管在伸缩推杆的作用下回收，第一单元节的抱臂机构在旋转推杆的作用下呈展开姿态，此时机器人的第二单元节和第三单元节依然是抱着阀厅钢结构轨道的状态，机器人继续向前行进至第一单元节通过障碍，第一单元节的旋转推杆反向工作，抱臂机构回收抱住阀厅钢结构轨道，第一单元节完成越障；第二单元节重复第一单元节的越障动作，使第二单元节通过障碍，第三单元节依次通过，机器人跨越障碍，在跨域障碍时机器人始终有至少两个单元节抱着轨道，从而保证机器人姿态稳定；
Step3
：当摄像头传感器检测到机器人需要转向时，机器人第一单元节开始运动，第一单元节的抱臂机构在旋转推杆的作用下呈展开姿态，机器人向前缓慢前进同时转向机构工作，转向机构驱动第一单元节向目标方向转动，运动控制系统在摄像头传感器的结合下，使第一单元节移动至目标轨道的正下方，第一单元节回收抱臂机构抱住轨道，第一单元节完成转向；第二单元节展开抱臂机构，第一单元节和第三单元节在运动控制系统的控制下将第二单元节转向目标轨道的正下方，第二单元节回收抱住轨道，第二单元节完成转向，
连接成一体化的主体结构，并通过滚动行走支撑在待巡检的阀厅钢结构轨道5上；每个第一单元节
1、
第二单元节2和第三单元节3都分被包括抱臂机构<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人，其特征在于：它包括三组相同结构的第一单元节（1）
、
第二单元节（2）和第三单元节（3），所述第一单元节（1）
、
第二单元节（2）和第三单元节（3）连接成一体化的主体结构，并通过滚动行走支撑在待巡检的阀厅钢结构轨道（5）上；每个第一单元节（1）
、
第二单元节（2）和第三单元节（3）都分被包括抱臂机构（
10
）
、
调节机构（
20
）
、
导向机构（
30
）
、
驱动机构（
40
）
、
转向机构（
50
）和控制箱（
60
）
。2.
根据权利要求1所述一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人，其特征在于：所述主体结构的头部一端和尾部一端分别对应安装有用于图像检测的摄像头传感器（4）
。3.
根据权利要求1所述一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人，其特征在于：所述抱臂机构（
10
）有抱臂和展开两种姿态，并采用环抱式方式支撑在阀厅钢结构轨道（5）上，所述抱臂机构（
10
）的臂长采用调节机构（
20
）的伸缩推杆（
102
）进行调节，所述伸缩推杆（
102
）铰接在底板（
101
）上，伸缩推杆（
102
）的输出端连接长度能够调节的伸缩臂（6），底板（
101
）和伸缩臂（6）之间铰接有用于控制伸缩臂（6）转动张开或者合拢的旋转推杆（
103
）
。4.
根据权利要求3所述一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人，其特征在于：所述伸缩臂（6）包括套装配合的伸缩方管外管（
104
）和伸缩方管内管（
107
），伸缩方管内管（
107
）与伸缩推杆（
102
）相连，驱动机构（
40
）固定安装在伸缩方管内管（
107
）的顶端，导向机构（
30
）固定安装在伸缩方管外管（
104
）的内侧壁上；相邻底板（
101
）之间通过转向机构（
50
）相连
。5.
根据权利要求4所述一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人，其特征在于：所述驱动机构（
40
）包括固定在伸缩方管内管（
107
）顶端的电机支架（
108
），电机支架（
108
）上安装有驱动电机（
109
），驱动电机（
109
）的输出轴安装有驱动轮（
110
），驱动轮（
110
）滚动紧贴在阀厅钢结构轨道（5）的顶端面
。6.
根据权利要求4所述一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人，其特征在于：所述导向机构（
30
）包括固定在伸缩方管外管（
104
）内壁上的导向轮支架（
105
），导向轮支架（
105
）上呈竖向转动安装有导向轮（
106
），导向轮（
106
）与阀厅钢结构轨道（5）的下缘外壁构成滚动配合
。7.
根据权利要求4所述一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人，其特征在于：所述伸缩推杆（
102
）通过伸缩推杆支架（
112
）与底板（
101
）铰接连接，旋转推杆（
103
）通过旋转推杆支架（
113
）与底板（
101
）铰接连接，旋转推杆（
103
）的推杆末端与固定在伸缩方管外管（
104
）内壁上的垂直臂（
114
）铰接相连
。8.
根据权利要求4所述一种用于阀厅钢结构的多节抱式巡检机器人，其特征在于：所述转向机构（
50
）包括分别固定在相邻底板（
101
）上的转向支架（
117
），两组转向支架（
117
）呈上
、
下交错布置，位于上层的转向支架（
117
）顶部末端固定有减速电机（
116
），减速电机（
116
）的输出轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜轩，郑涵钰，云星宇，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：