[发明专利]一种适应复杂壁面作业的非接触式磁吸附爬壁机器人

权利要求书

1.一种适应复杂壁面作业的非接触式磁吸附爬壁机器人，其特征在于，包括：车体，吸附装置，移动模块，机械手，无损探伤模块，打磨焊接模块，喷漆模块和控制传感模块；

所述车体包括车架，所述吸附装置、移动模块、机械手、无损探伤模块和控制传感模块均安装于所述车架上；

所述吸附装置固连于所述车架和所述移动模块上，所述爬壁机器人在压力钢管内壁作业时，所述吸附装置与压力钢管内壁有一间隙，所述吸附装置产生的磁场通过间隙以及压力钢管内壁产生磁力线回路进而提供吸附力；

所述移动模块对称设置于车架的两侧，用于驱动车架，并在吸附装置提供的吸力下实现驱动所述爬壁机器人在压力钢管内壁的移动；

所述打磨焊接模块用于压力钢管内壁的焊接、焊缝打磨；

所述喷漆模块用于压力钢管内壁的喷涂；

所述无损探伤模块，用于压力钢管内壁的焊缝无损检测；

所述控制传感模块，包括控制系统和视觉感知系统，其中：所述控制系统用于控制所述爬壁机器人的行走与各功能下的作业实现；所述视觉感知系统用于追踪焊缝轨迹以修正所述爬壁机器人的爬行线路，同时用于感知所述爬壁机器人在焊接作业时打磨焊接模块的位置以及焊缝轨迹；

所述机械手的一端固连在车架上，所述机械手的末端安装有机器人快换器，并通过所述机器人快换器更换安装喷漆模块或者打磨焊接模块，以完成所述爬壁机器人不同的作业需求；

所述车体进一步包括曲轴、曲轴连杆及XZ移动平台，其中：

所述车架与所述曲轴连杆通过所述曲轴连接，所述曲轴连杆绕所述曲轴的轴线摆动；所述XZ移动平台安装于所述车架上，所述XZ移动平台具有竖直Z方向和水平X方向两个方向的自由度，在所述爬壁机器人检测作业时，所述XZ移动平台用于调整所述无损探伤模块与焊缝之间的竖直与水平距离；

所述移动模块包括履带、同步带轮、电机、支撑构件和移动模块曲轴，其中：所述电机、同步带轮均安装在所述支撑构件上，且所述电机的输出端连接所述同步带轮，所述履带安装在所述同步带轮上，所述电机驱动所述同步带轮转动从而驱动所述履带运动；所述移动模块曲轴安装在所述支撑构件上并位于所述同步带轮轮距间；所述移动模块通过所述移动模块曲轴与所述车体中的曲轴连杆两端连接，所述移动模块绕所述移动模块曲轴的轴线摆动，同时自适应的贴合不同曲率半径的压力钢管内壁表面，从而实现所述爬壁机器人在压力钢管内壁的全地形运动；

所述吸附装置包括车体吸附装置与履带吸附装置，其中：所述车体吸附装置固连于所述车架上，所述履带吸附装置固连于所述移动模块中的履带上；通过调整所述吸附装置与压力钢管内壁的间隙大小调整所述吸附装置的吸附力大小；通过所述电机的差速控制实现所述爬壁机器人的转向。

2.根据权利要求1所述的一种适应复杂壁面作业的非接触式磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述无损探伤模块包括超声波探伤设备、扫查架和探头，其中：所述探头安装于所述扫查架的两端，所述扫查架通过移动块安装在所述XZ移动平台上，所述超声波探伤设备安装于所述车架上。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种适应复杂壁面作业的非接触式磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述打磨焊接模块包括：焊机、送丝机、电源、气瓶、焊枪和角磨机，其中：所述焊枪和所述角磨机通过机器人快换器安装于所述机械手的末端，所述焊机、送丝机、电源和气瓶安装于所述车架上。

4.根据权利要求1-2任一项所述的一种适应复杂壁面作业的非接触式磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述喷漆模块包括喷枪和无气喷涂机，其中：所述喷枪通过机器人快换器安装于所述机械手的末端，所述无气喷涂机安装于所述车架上。

5.根据权利要求1-2任一项所述的一种适应复杂壁面作业的非接触式磁吸附爬壁机器人，其特征在于，所述机械手为六自由度串联关节式机械臂。