关节式爬杆检测机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106314583A(43)申请公布日2017.01.11(21)申请号201610827681.8(22)申请日2016.09.18(71)申请人三峡大学地址443002湖北省宜昌市大学路8号(72)发明人陈从平冉艳华吴喆胡琼吕添陈法法(74)专利代理机构宜昌市三峡专利事务所42103代理人吴思高(51)Int.Cl.B62D57/024(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称关节式爬杆检测机器人(57)摘要关节式爬杆检测机器人，包括机器人本体、图像检测系统、远程控制系统，远程控制系统与机器人本体之间采用电缆进行连接。所述机器人本体包括第一爬升机构、第二爬升机构，第一爬升机构、第二爬升机构均为两块半圆筒连接构成的筒状结构，两块半圆筒一侧铰接连接，另一侧通过螺栓连接。第一爬升机构、第二爬升机构圆筒内部沿圆周均匀安装有用于防碰撞的柔性轮，柔性轮由铰接在爬升机构内壁的支杆支撑，支杆悬臂端连接弹簧一端，弹簧另一端固定在圆筒内壁上。第一爬升机构、第二爬升机构通过可折叠的关节式机械臂连接。本发明机器人采用轴对称结构、并通过对称的弧形电磁铁对被检测金属杆进行吸附抱死和爬升，避免了因机器人可能在自重作用下绕被检测杆旋转而将杆件损伤。CN106314583ACN106314583A权利要求书1/2页1.关节式爬杆检测机器人，包括机器人本体、图像检测系统、远程控制系统，远程控制系统与机器人本体之间采用电缆进行连接；其特征在于：所述机器人本体包括第一爬升机构（1）、第二爬升机构（2），第一爬升机构（1）、第二爬升机构（2）均为两块半圆筒连接构成的筒状结构，两块半圆筒一侧铰接连接，另一侧通过螺栓（15）连接；每个爬升机构的两个半圆筒可绕铰接轴相对旋转，合起来通过螺栓（15）连接即成为一完整圆筒；第一爬升机构（1）、第二爬升机构（2）圆筒内部沿圆周均匀安装有柔性轮（3），柔性轮（3）由铰接在爬升机构内壁的支杆（4）支撑，支杆（4）悬臂端连接弹簧（5）一端，弹簧（5）另一端固定在圆筒内壁上；第一爬升机构（1）、第二爬升机构（2）通过可折叠的关节式机械臂（6）连接；每条关节式机械臂（6）由两根连杆组成，两根连杆之间由旋转关节（7）连接，每条关节式机械臂（6）的两端分别与第一爬升机构（1）、第二爬升机构（2）的外表面沿圆周对称铰接。2.根据权利要求1所述关节式爬杆检测机器人，其特征在于：所述旋转关节（7）由旋转轴、步进电机（8）、以及与步进电机（8）相连的齿轮传动机构组成。3.根据权利要求1所述关节式爬杆检测机器人，其特征在于：所述第一爬升机构（1）、第二爬升机构（2）侧壁对称开有一对导向槽，每个导向槽内装一根支撑导杆（9），每根支撑导杆（9）靠圆筒内壁一侧的端部，安装有弧形电磁铁（10），每根支撑导杆（9）的另一端连接一个端盖（11），每个端盖（11）通过螺栓与相应爬升机构的圆筒连接，每个端盖（11）上安装有弹簧（12），每根弹簧（12）的另一端与圆筒外壁连接。4.根据权利要求1所述关节式爬杆检测机器人，其特征在于：所述图像检测系统包括多个安装在第一爬升机构（1）圆筒内壁上的摄像机（13），摄像机（13）的个数以在同一位置可拍摄被检测杆（14）的整个圆周画面为准。5.根据权利要求1所述关节式爬杆检测机器人，其特征在于：所述远程控制系统包括图像采集控制器、步进电机（8）的运动控制器、弧形电磁铁（10）的通断电控制器、远程控制系统用以控制图像信号的采集、步进电机（8）旋转、以及弧形电磁铁（10）的通断电。6.根据权利要求1所述关节式爬杆检测机器人，其特征在于：所述电缆包括电源线、信号通讯线以及视频线；所述电源线用于给爬杆检测机器人提供工作电源；所述通讯线用于传输控制信号；所述视频线用于传输图像信号。7.采用如权利要求1~6所述任意一种关节式爬杆检测机器人的金属杆检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：第二爬升机构（2）的电磁铁通电，使第二爬升机构（2）抱紧被检测管（14）；步骤2：松开第一爬升机构（1）的电磁铁，远程控制系统发指令让步进电机（8）旋转，同时带动第一齿轮16、第二齿轮17旋转，使得两关节式机械臂（6）伸展，第一爬升机构（1）被沿着被检测杆（14）向上举升，当举升到一定距离后，执行以下步骤；步骤3：第一爬升机构（1）的电磁铁通电，使第一爬升机构（1）亦抱住被检测杆（14）；步骤4：多个摄像机（13）同时拍照，获取当前位置处被检测杆（14）的圆周图像，并发送至远程控制系统进行实时检测；步骤5：第二爬升机构（2）的电磁铁断电，并在相应的弹簧（12）作用下，第二爬升机构（2）的电磁铁会松开被检测杆（14）；步骤6：两条关节式机械臂（6）的步进电机（