环管探测装置及爬壁机器人的制作方法

1.本实用新型涉及爬壁机器人技术领域，具体而言，涉及一种环管探测装置及爬壁机器人。


背景技术：

2.水冷壁是锅炉本体的重要组成部件，锅炉运行时水冷壁受热面存在受热变形、高温腐蚀、积灰结焦等问题，长期运行后老化问题会越来越突出，安全性下降。因此锅炉水冷壁定期检修一直是锅炉检修的一项重要工作。水冷壁受热面检查是一项高危环境作业，检查区域大、时间长，对检修人员要求高。设计能够在水冷壁表面自由可靠行走的机器装置，实现提高水冷壁检测的便捷性是亟待解决的问题。
3.在现有技术中，也出现了可以适用于铁质壁面的爬壁机器人，其具体原理是通过在履带上设置多个磁铁，从而让履带可以吸附在铁质壁面行走。而现阶段的爬壁机器人对水冷壁检测一个较大的问题是检测点为沿水冷壁管的一条轴线，而不能对管的周面检测。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种环管探测装置及爬壁机器人，以解决现有技术中爬壁机器人不能对管的周面检测的问题。
5.为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种环管探测装置，包括曲线运动机构和探测头，探测头可滑动地安装在曲线运动机构上，曲线运动机构包括：曲线滑轨组件；第一连杆驱动组件，相对于曲线滑轨组件固定设置，与探测头驱动连接，用于驱动探测头在曲线滑轨组件上运动。
6.在一个实施方式中，曲线运动机构还包括滑道，曲线滑轨组件和第一连杆驱动组件安装在滑道上。
7.在一个实施方式中，第一连杆驱动组件包括：第一转动驱动件，固定设置在滑道上；第一驱动连杆，第一驱动连杆的第一端与第一转动驱动件相连；第一从动连杆，第一从动连杆的第一端与第一驱动连杆的第二端铰接，第一从动连杆的第二端与探测头铰接。
8.在一个实施方式中，曲线滑轨组件包括：曲线滑轨；曲线滑块，沿曲线滑轨可滑动地安装在曲线滑轨上，探测头安装在曲线滑块上，第一连杆驱动组件与曲线滑块驱动连接。
9.在一个实施方式中，环管探测装置还包括探测距离调整机构，探测距离调整机构安装在曲线滑轨组件上，探测头安装在探测距离调整机构上，探测距离调整机构用于调节探测头和待检测环管之间的距离。
10.在一个实施方式中，探测距离调整机构包括：直线滑轨，安装在曲线滑块上；直线滑块，沿直线滑轨可滑动地安装在直线滑轨上，探测头安装在直线滑块上；第二连杆驱动组件，相对于直线滑轨固定设置，与直线滑块驱动连接，用于驱动直线滑块在直线滑轨上运动。
11.在一个实施方式中，第二连杆驱动组件包括：第二转动驱动件，固定设置在滑道
上；第二驱动连杆，第二驱动连杆的第一端与第二转动驱动件相连；第二从动连杆，第二从动连杆的第一端与第二驱动连杆的第二端铰接，第二从动连杆的第二端与直线滑块铰接。
12.在一个实施方式中，环管探测装置还包括轴线运动驱动机构，曲线运动机构安装在轴线运动驱动机构上，轴线运动驱动机构用于带动曲线运动机构在轴线方向上运动。
13.在一个实施方式中，轴线运动驱动机构包括轴线滑轨组件和轴线驱动件，曲线运动机构可滑动地安装在轴线滑轨组件上，轴线驱动件与曲线运动机构驱动连接，用于驱动曲线运动机构在轴线方向上运动。
14.根据本实用新型的另一方面，提供了一种爬壁机器人，包括环管探测装置，环管探测装置为上述的环管探测装置。
15.应用本实用新型的技术方案，将探测头可滑动地安装在曲线运动机构上，通过第一连杆驱动组件驱动探测头在曲线滑轨组件上运动，探测头就能沿着曲线滑轨组件做曲线运动。将本实用新型的环管探测装置安装到爬壁机器人上，就可以对水冷壁的环管周面进行探测。
16.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
17.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1示出了根据本实用新型的环管探测装置的实施例的整体结构示意图；
19.图2示出了图1的环管探测装置的局部放大结构示意图；
20.图3示出了图1的环管探测装置的一种使用场景。
21.其中，上述附图包括以下附图标记：
22.10、探测头；20、曲线运动机构；21、曲线滑轨组件；22、第一连杆驱动组件；23、滑道；211、曲线滑轨；212、曲线滑块；221、第一转动驱动件；222、第一驱动连杆；223、第一从动连杆；30、探测距离调整机构；31、直线滑轨；32、直线滑块；33、第二转动驱动件；34、第二驱动连杆；35、第二从动连杆；40、轴线运动驱动机构；41、轴线滑轨组件；42、轴线驱动件。
具体实施方式
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
25.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样
使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
26.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
27.图1和图2示出了本实用新型的环管探测装置的实施方式，该环管探测装置包括曲线运动机构20和探测头10，探测头10可滑动地安装在曲线运动机构20上。曲线运动机构20包括曲线滑轨组件21和第一连杆驱动组件22，第一连杆驱动组件22相对于曲线滑轨组件21固定设置，与探测头10驱动连接。
28.应用本实用新型的技术方案，将探测头10可滑动地安装在曲线运动机构20上，通过第一连杆驱动组件22驱动探测头10在曲线滑轨组件21上运动，探测头10就能沿着曲线滑轨组件21做曲线运动。将本实用新型的环管探测装置安装到爬壁机器人上，就可以对水冷壁的环管周面进行探测。
29.如图2所示，在本实施例的技术方案中，曲线运动机构20还包括滑道23，曲线滑轨组件21和第一连杆驱动组件22安装在滑道23上，通过滑道23可以更便于将曲线运动机构20整体装配到其他的运动机构上。
30.作为一种可选的实施方式，如图2所示，在本实施例的技术方案中，第一连杆驱动组件22包括第一转动驱动件221、第一驱动连杆222和第一从动连杆223。第一转动驱动件221固定设置在滑道23上，第一驱动连杆222的第一端与第一转动驱动件221相连，第一从动连杆223的第一端与第一驱动连杆222的第二端铰接，第一从动连杆223的第二端与探测头10铰接。在使用时，第一转动驱动件221带动第一驱动连杆222转动，由于第一从动连杆223铰接在第一驱动连杆222和探测头10之间，第一驱动连杆222就会带动第一从动连杆223摇摆，推动探测头10在曲线滑轨组件21运动。
31.可选的，在本实施例的技术方案中，第一转动驱动件221为舵机，第一转动驱动件221为舵机的曲柄，通过舵机可以精确控制旋转的角度与方向，实现对探测头10移动的精确控制。作为其他的可选的实施方式，第一转动驱动件221还可以为电机。
32.可选的，在本实施例的技术方案中，曲线滑轨组件21包括曲线滑轨211和曲线滑块212，曲线滑块212沿曲线滑轨211可滑动地安装在曲线滑轨211上，探测头10安装在曲线滑块212上，第一连杆驱动组件22与曲线滑块212驱动连接。在制造时，曲线滑轨211的形状可由被检测的管的直径来定制变化，曲线滑块212的结构应当与曲线滑轨211的形状相适配。
33.如图2所示，作为一种更为优选的实施方式，环管探测装置还包括探测距离调整机构30，探测距离调整机构30安装在曲线滑轨组件21上，探测头10安装在探测距离调整机构30上，探测距离调整机构30用于调节探测头10和待检测环管之间的距离。在使用时，通过将探测头10安装在探测距离调整机构30上，可以实现探测头10和待检测环管之间的距离微调，保证探测头10检测的有效性。
34.在本实施例的技术方案中，探测距离调整机构30包括直线滑轨31、直线滑块32和
第二连杆驱动组件。其中，直线滑轨31安装在曲线滑块212上，直线滑块32沿直线滑轨31可滑动地安装在直线滑轨31上，探测头10安装在直线滑块32上，第二连杆驱动组件相对于直线滑轨31固定设置，与直线滑块32驱动连接。在使用时，第二连杆驱动组件驱动直线滑块32在直线滑轨31上运动，带动探测头10调节和待检测环管之间的距离。
35.可选的，如图2所示，在直线滑块32上设置有抱箍安装结构，探测头10通过抱箍安装结构安装在直线滑块32。
36.可选的，第二连杆驱动组件包括第二转动驱动件33、第二驱动连杆34和第二从动连杆35。第二转动驱动件33固定设置在滑道23上，第二驱动连杆34的第一端与第二转动驱动件33相连，第二从动连杆35的第一端与第二驱动连杆34的第二端铰接，第二从动连杆35的第二端与直线滑块32铰接。在使用时，第二转动驱动件33带动第二驱动连杆34转动，由于第二从动连杆35铰接在第二驱动连杆34和直线滑块32之间，第二驱动连杆34就会带动第二从动连杆35摇摆，推动直线滑块32运动，实现对探测头10探测距离的微调。
37.可选的，在本实施例的技术方案中，第二转动驱动件33也可以为舵机，第一转动驱动件221为舵机的曲柄，通过舵机可以精确控制旋转的角度与方向，实现对探测头10移动的精确控制。作为其他的可选的实施方式，第二转动驱动件33还可以为电机。
38.如图1所示，作为一种更为优选的实施方式，在本实施例的技术方案中，环管探测装置还包括轴线运动驱动机构40，曲线运动机构20安装在轴线运动驱动机构40上，轴线运动驱动机构40用于带动曲线运动机构20在轴线方向上运动。在使用时，通过轴线运动驱动机构40可以带动曲线运动机构20连同探测头10整体在轴线方向上运动，从而可以实现探测头10大幅度运动的调节。
39.在本实施例的技术方案中，轴线运动驱动机构40包括轴线滑轨组件41和轴线驱动件42，曲线运动机构20可滑动地安装在轴线滑轨组件41上，轴线驱动件42与曲线运动机构20驱动连接，用于驱动曲线运动机构20在轴线方向上运动。可选的，轴线滑轨组件41包括导轨和设置在导轨上的滑块，轴线驱动件42为电机驱动的丝杠螺母机构，通过电机驱动丝杠部件转动，实现螺母部件带动滑块运动，曲线运动机构20就安装在滑块上。优选的，该电机为步进电机，可精确控制整个装置的上下运动距离。
40.需要说明的是，上述的探测头10，本领域的技术人员可以根据工作需要替换为焊接、打标等其他功能部件。
41.本实用新型的环管探测装置可满足各类型的圆管或曲面管的全方位探测或焊接等，结构简单可靠，尤其是用于爬壁机器人对水冷壁管的无死角探测有显著的效果。如图3所示，本实用新型的环管探测装置可以对一根环管l进行较为全面的探测，从而一次性探测环管l的大部分区域。通过设置曲线滑轨211的弧度，可以实现对环管l对应弧度的检测。
42.本实用新型还提供了一种爬壁机器人，包括上述的环管探测装置。上述的环管探测装置可安装在爬壁机器人等设备上，通过轴线运动驱动机构40可以控制探测头10的上下运动，通过曲线运动机构20可以实现探测头10的左右或特定的曲线运动，通过探测距离调整机构30可以控制探测头10在管轴径方向上的微调上下运动，整个装置的可以采用伺服驱动，精确控制，可实现探测装置上的探测头可围绕水冷壁管进行周边的探测，实现无死角的检测，整个装置简单而高效。同时，探测距离调整机构30可调节探测头距离被检测设备的法向距离，从而提高适应性和适用范围。
43.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
44.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
45.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
46.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。