[发明专利]一种轮廓扫描磁性爬壁机器人

说明书

本发明涉及爬壁机器人技术领域，具体是一种轮廓扫描磁性爬壁机器人，包括磁性履带底盘、激光扫描器、滚珠式磁吸附机构和位移测量机构；所述磁性履带底盘包括底盘本体、履带和第一永磁体；所述滚珠式磁吸附机构包括滚珠支架、滚珠和第二永磁体，所述滚珠和第二永磁体安装于滚珠支架的底部，所述滚珠支架安装在底盘本体的前端或后端；所述位移测量机构包括编码器支架、拉簧、随动轮和编码器，所述编码器支架枢接于底盘本体的后端，所述随动轮安装在编码器支架的后端，所述编码器与随动轮连接，所述拉簧连接于编码器支架与底盘本体之间。本发明能够保证爬壁机器人对壁面的吸附力的同时，降低履带和壁面的磨损；还能够保证位移测量的精度。

技术领域

本发明涉及爬壁机器人技术领域，具体是一种轮廓扫描磁性爬壁机器人。

背景技术

随着时代不断发展，机器人越来越多的出现在当前的工业现场，磁性爬壁机器人是机器人在当前工业物联网中解决高空作业的一种新型途径。目前我国各类大型储罐数量十分巨大，储罐是否可以安全运行关系着整个社会的正常运转，储罐发生的安全隐患大部分集中在焊缝缺陷原因造成的，焊缝缺陷主要通过焊缝表面的微形貌进行展现，通过磁性爬壁机器人携带线性激光传感器对表面微型貌进行扫描。传统的表面轮廓扫描方式多采用搭建高空平台，携带摄像头或者激光传感器进行扫描，人工成本大，使用起来很复杂，不利于普及。传统的储罐表面检测方式已经远远满足不了当前的复要求，使用爬壁机器人携带线性激光传感器进行扫描作业，替代传统的方案，在当下的机器人时代具有强大的便利性，实用性。轮廓扫描机器人平台上搭载轮廓扫描传感器和可视化摄像头，可以对储罐表面进行快速视频可视化检测，中速扫描拼接，低速重点风险扫描，通过自主开发的上位机软件，实现了多种工作模式并存、使用方便快捷的操作方式，将检测人员中高空作业危险环境中解放出来，让储罐检测过程智能化。

目前对爬壁机器人移动方式的选择主要由以下三种：履带式，足式，轮式。履带式爬壁机器人是最为常见，这种移动方式也是应用较为广泛的，它的优点在于：履带与地面接触面积大，提供的吸附力大，可靠性强。图1示出了履带式爬壁机器人的工作原理示意图，履带式爬壁机器人采用双履带永磁吸附结构装置，由若干安装在履带上的永磁体18组成，采用接触式吸附方式。在任一时刻，永磁体18吸附在导磁壁面17上，形成一定的吸附力，使机器人本体吸附于壁面17上，同时，在履带式的移动机构下运动。为保证安全性，不论静止或运动状态，机器人都不能脱离壁面17。履带式爬壁机器虽然吸附力较大，但这带来了一些缺陷：(1)履带式爬壁机器人依靠两侧履带的转速差转向，有时为了实现小半径转向，甚至需要锁死一侧履带，这必然造成履带和壁面的磨损，而这种磨损与履带式底盘的磁吸附力正相关；(2)履带式爬壁机器的底盘作为一个整体吸附力大，不便于将履带式爬壁机器人从壁面上取下。

另外，爬壁机器人在行走时，需要实时测量其位移，目前，一般通过编码器来实现位移的测量，如CN111562309A公开的超声相控阵焊缝检测磁吸附爬壁机器人，在扫查架装置壳体的底端中部安装编码器(参见其说明书第0040段及附图6)，用于记录移动位移。然而，在实际工况中，经常出现壁面不平的情况，比如储罐表面，由于编码器无法与壁面紧贴，导致位移的测量精度低，影响爬壁机器人的路径规划或自动寻迹。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种轮廓扫描磁性爬壁机器人，通过设置滚珠式磁吸附机构，保证爬壁机器人对壁面的吸附力的同时，减小磁性履带底盘对壁面的吸附力，从而降低履带和壁面的磨损；在拉簧的作用下，随动轮与壁面保持紧贴，能够保证位移测量的精度。