[发明专利]一种管道内部超声波探伤机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种管道内部超声波探伤机器人。

背景技术

     随着人们生活水平的不断提高，以及处于高危状况下的金属结构件的防腐工作的需要，机器人在这一领域的应用将形成一定规模的市场。该机器人结构简单，造价低，不但能应用在工业防腐方面，对需高空作业的管道防腐工作是一场革命，市场容量大，且经济适用。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种结构简单，使用方便的管道内部超声波探伤机器人。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种管道内部超声波探伤机器人，它包括一个履带式底盘，在履带式底盘的一侧设有光电开关，另一侧设有图像收集装置和控制单元；在履带式底盘上还设有摄像头和气缸II，气缸II与大臂连接，在大臂上设有一个减速电机，大臂通过气缸I与小臂连接，小臂端部设有超声波探测仪；大臂和摄像头安装在一个旋转底座上，旋转底座与旋转电机连接；履带式底盘内设有行走电机，旋转电机和行走电机均与控制单元连接，控制单元还与光电开关、图像收集装置、超声波探测仪连接。

所述控制单元包括单片机，它通过RS232总线直接驱动摄像头；单片机还通过两个继电器驱动两个换向阀，两个换向阀分别与两个气缸配合；单片机通过第三个继电器控制图像收集装置的开关；单片机还与光电开关连接；单片机还分别通过两个298电机驱动电路分别驱动履带式底盘的行走电机以及旋转底座和超声波探测仪的旋转电机。

该机器人是由履带式底盘、超声波探测仪、机械手、普通电机、摄像头、光电开关、气动装置、控制单元组成。单片机是控制单元的核心，通过PC机上的VB软件经Rs232实现与单片机的通信，PC机作为控制终端，直接驱动摄像头。单片机作为控制单元的核心，控制继电器1和2，继电器1和2再分别控制两个换向阀，两个换向阀分别和两个汽缸相连完成机械手大小臂在竖直平面内的收放，其中气泵为汽缸提供高压气体。单片机通过控制继电器3来实现机械手臂在竖直平面的旋转运动，单片机通过控制继电器3来实现图像收集装置的开关。同时单片机控制两个298电机驱动电路 ，其中一个298电机驱动电路驱动两个行走电机，实现机器人的前进、后退、左拐、右拐，另外一个298电机驱动电路驱动旋转电机实现机器人的超声波探测仪的开关和机械手在水平面内的旋转运动，单片机还同时直接驱动一个光电开关，实现机器人的避障功能。

本发明的有益效果是：用履带式底盘作为机器人的行走部分，利用普通电机、减速电机和汽缸实现机械手在水平面内的旋转运动和机械手大臂和小臂在竖直平面内的收放以及大小臂之间的相对转动，同时加装超声波发射探测装置完成管道的探测，机器人前加装摄像头可实时监视管道内部情况和机器人的工作状况的的探伤机器人。

附图说明

图1为该机器人的结构原理示意图主视图，

图2为该机器人的控制单元的框架图

其中，1、超声波探测仪，2、摄像头，3、光电开关，4、履带式底盘，5、图像收集装置，6、控制单元，61单片机，62RS232总线，63PC机，64继电器，65换向阀，66 298电机驱动电路，67行走电机，68旋转电机，7、小臂，8、大臂，9、气缸I，10、减速电机，11、气缸II，12旋转底座。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

图1中，它包括一个履带式底盘4，在履带式底盘4的一侧设有光电开关3，另一侧设有图像收集装置5和控制单元6；在履带式底盘4上还设有摄像头2和气缸II11，气缸II11与大臂8连接，在大臂8上设有一个减速电机10，大臂8通过气缸I9与小臂7连接，小臂7端部设有超声波探测仪1；大臂8和摄像头2安装在一个旋转底座12上，旋转底座12与旋转电机68连接；履带式底盘4内设有行走电机67，旋转电机68和行走电机67均与控制单元6连接，控制单元6还与光电开关3、图像收集装置5、超声波探测仪1连接。

图2中，所述控制单元6包括单片机61，它通过RS232总线62直接驱动摄像头2；单片机61还通过两个继电器64驱动两个换向阀65，两个换向阀65分别与两个气缸配合；单片机61通过第三个继电器64控制图像收集装置5的开关；单片机61还与光电开关3连接；单片机61还分别通过两个298电机驱动电路66分别驱动履带式底盘4的行走电机67以及旋转底座12和超声波探测仪1的旋转电机68。

机器人工作时，首先通过电缆线及RS232总线66把机器人与PC机63相连，然后把机器人放到管道的进口，通过PC机63的控制软件打开机器人上的照明灯和摄像头2，通过摄像头2的输出终端观察管道内部的情况，打开超声波探测仪1。同时让机器人前进，通过控制两汽缸和旋转电机68改变摄像头2的空间位置，实现管道的全方位检测。同时打开图像收集装置5把检测到的图像资料收集起来用来后期研究，探伤完后机器人顺原路返回。如果在风管内部遇到障碍，避障装置会自动报警提醒操作者，操作者通过视频终端确定能否越过障碍，因为本机器人采用的是履带式底盘4，有良好的越野性，能翻越不过40度的斜坡和不超过3厘米的台阶。