[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

说明书

本发明提供一种适应复杂壁面作业的非接触式磁吸附爬壁机器人，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、控制传感模块，其中：爬壁机器人在作业过程中移动模块的履带能够自适应的贴合钢管内壁，同时车体的车架上安装有移动模块，吸附装置，机械手和控制传感模块，按照机器人爬壁作业的不同功能，可以更换无损探伤模块，打磨焊接模块和喷漆模块。本发明具有模块化设计，能够执行多种检测维护作业，负载大，吸附装置无需电源的特点，能够提供压力钢管爬壁，焊缝无损探伤，焊缝修复和焊缝表面涂层防腐的功能。

技术领域

本发明设计爬壁机器人技术领域，尤其设计一种适应复杂壁面作业的非接触式磁吸附爬壁机器人。

背景技术

在水力发电行业中，水电站压力钢管的检测维修均是靠人工搭设脚手架进行，由于搭拆排架费用高，物资进出场困难，且工期长，无法满足检修维护工期的要求。由于水电站压力钢管直径大、斜管仰角大，人工检查十分困难，几乎无法实现。如在压力钢管内搭设满堂脚手架，必须将脚手架钢管与压力钢管内壁焊接，确保排架稳定，装、拆脚手架工程量巨大，搭拆排架费用极高，而且会损伤压力钢管内壁防腐涂层，搭拆脚手架过程中安全风险也极高，工期慢长，无法满足检修工期的要求。需要一种用于压力钢管焊缝检测与维护的爬壁机器人实现钢管内壁检测维护作业。

现阶段的爬壁机器人一般采用负压吸附及电磁力方式进行对壁面的吸附，两种吸附方式均需要采用电源，一旦电源发生故障，机器人在爬行过程中可能出现危险甚至危害工作人员的生命安全，同时负压吸附对于压力钢管内壁的防腐涂层会产生损伤，且负压吸附的负载小无法满足爬壁机器人多任务作业的要求。

经检索，申请号为201620787231.6的专利，公开一种新型磁吸附式爬壁轮及爬壁机器人，其中磁吸附式爬壁轮，包括电机、减速装置、主动轮和随动轮，所述主动轮设置在动力轴上，在所述动力轴下方设有瓦形磁铁。

但是上述专利的瓦形磁铁吸附力小，无法满足大负载的作业要求，同时该机器人的爬壁方式不利于变曲率半径表面的自适应吸附。

发明内容

针对现有技术中爬壁机器人大负载吸附力不可靠和功能单一的问题，本发明提供一种具有无需电源的吸附功能、大负载、功能模块化的用于压力钢管焊缝检测与维护的爬壁机器人。

为实现以上目的，本发明所述一种适应复杂壁面作业的非接触式磁吸附爬壁机器人，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车架和移动模块上，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；

所述无损探伤模块安装在车架上，用于压力钢管内壁的焊缝无损检测；

所述控制传感模块安装于车架上，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。