储罐检测机器人的制作方法

本实用新型涉及无损检测技术领域，特别涉及一种针对储罐的应力集中、表面损伤情况进行检测的储罐检测机器人。

背景技术：

大型储罐是储备原油、液体化工原料及其产品的专用设备，其广泛的应用于诸多领域，为我国的生产、经济发展起到了积极的作用。目前，我国很多储罐已服役较长时间，存在的缺陷很多，在缺陷处极易发生泄漏甚至爆炸等事故，将会严重破坏环境，威胁工作人员的安全。因此发展储罐检测方法，及时发现储罐缺陷，可以提前预防事故的发生。

目前，在大型储罐检测方面比较常用的无损检测技术包括：利用漏磁技术、超声波检测技术、涡流检测技术等等，上述现有的无损检测技术都存在各自的缺点，无法较好的满足大型储罐的检测需要。

利用该漏磁技术进行检测时，需要将探头与被测物体表面良好接触，但是储罐外壁焊缝的存在不利于这一条件的实现。此外该技术还需要外加磁化装置，检测的便捷性、成本等都相对较高。

利用超声波检测技术进行检测时，需要与被测表面之间有良好的接触以及良好的耦合介质，假如接触不良或者没有良好的耦合介质，无法获得准确的检测结果。

利用涡流检测技术时，仅能反应被测物体表面或近表面缺陷，无法对被测物体内部的应力进行检测。

整体上，现有的检测技术大都只能检测已形成的宏观缺陷，而对于早期疲劳缺陷却无能为力。金属磁记忆检测技术不仅能检测宏观缺陷，而且能对应力集中和早期损伤进行检测，通过确定零件的应力集中区，预报可能产生缺陷和破坏的危险区域，从而采取措施防止破坏性事故的发生。

此外，现有的储罐检测机器人，其驱动机构通常采用攀爬罐壁的方式带动检测元件进行检测。由于储罐罐壁不平整，罐壁外侧存在一定高度的焊缝，当机器人越过焊缝时，机器人相对罐壁壁面的距离增大，其吸附力减小，同时倾覆力矩会变大，因此存在易倾覆、脱落等不足。

因此，有必要提供一种新的储罐检测机器人，以克服上述至少一种缺陷。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本实用新型的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种储罐检测机器人，能够至少克服现有技术中的一种缺陷，基于磁记忆技术，利用驱动机构与提升机构拖动检测机构沿罐壁进行扫描，分析采集的磁记忆信号，从而得到储罐罐壁的损伤情况。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种储罐检测机器人，其包括：驱动机构、提升机构、引导机构、检测机构，所述驱动机构包括：主动轮部分、从动轮部分、距离调节部分、驱动底板、以及固定于所述驱动底板上的承重轮；所述主动轮部分与所述从动轮部分通过所述距离调节部分调节相对位置，并与所述承重轮相配合后用于安装在圆管上；所述提升机构包括：设置有输出轴的提升电机、与所述提升电机的输出轴连接的滚轴、提拉件；所述引导机构设置有用于引导所述提拉件的连接件，所述连接件的一端固定在所述驱动底板上；另一端通过导向轮与所述提拉件相配合；所述检测机构包括：检测底板，设置有磁记忆传感器的传感器盒，磁铁，所述检测底板具有面对储罐的内侧面和背对所述储罐的外侧面，所述传感器盒和磁铁固定在所述内侧面；所述外侧面设置有数据采集箱；所述提拉件的末端定位在所述检测底板上，在所述驱动机构的带动下所述储罐检测机器人能沿着所述储罐的作圆周运动，在所述提升机构的带动下，所述检测机构能沿着罐壁上下运动。

在一个优选的实施方式中，所述连接件包括：多根导杆，相邻两根导杆之间设置有用于调节所述连接件长度的连接位置调节机构。

在一个优选的实施方式中，所述连接件包括沿着竖直纵长延伸的竖直件和与所述竖直件的末端相连接的水平件，所述水平件的长度与防护组件的宽度相匹配，所述竖直件的长度与防护组件的高度相匹配，所述水平件具有相对的第一端和第二端，所述第一端为与所述竖直件相连接的一端，所述导向轮通过导向轮支座设置在靠近所述第二端的水平件上。

在一个优选的实施方式中，所述第二端设置有万向轮支座以及设置在所述万向轮支座中的万向轮，所述万向轮在储罐的径向具有预定的变形余量。

在一个优选的实施方式中，所述检测机构的检测底板设置有连接杆，所述连接杆在远离所述传感器盒的一端设置有用于安装所述磁铁的磁铁固定支座，所述磁铁固定支座的位置能相对所述检测底板与罐壁进行调整，以调节所述检测机构对所述罐壁的压力。

在一个优选的实施方式中，所述检测底板的外侧面还设置有多个万向轮，所述检测底板上设置有用于穿设所述提拉件的开口。

在一个优选的实施方式中，所述主动轮部分包括：驱动电机、主动轮支座、橡胶轮、轴承端盖、轮轴、第一轴承、套筒、联轴器、电机支座；其中，所述驱动电机安装在所述电机支座上，所述电机支座固定在所述底板上，所述轴承端盖固定在所述主动轮支座上，所述主动轮支座固定在所述底板上；所述驱动电机通过所述联轴器与所述轮轴相连接，所述套筒、第一轴承、橡胶轮安装在所述轮轴上；

所述从动轮部分包括：轴承端盖、第一轴承、从动轮支座、套筒、橡胶轮、底板连接架、轮轴，所述轴承端盖固定于所述从动轮支座上，所述第一轴承、套筒、橡胶轮安装在所述轮轴上，所述橡胶轮通过平键实现周向定位，所述底板连接架固定于所述底板上；

所述距离调节部分包括：丝杠、第一弹簧挡圈、第二轴承，所述丝杠安装于轮架螺纹孔内，所述第一弹簧挡圈安装于底板上的丝杆固定孔内，所述轴承安装于丝杠上并固定于底板上的丝杆固定孔内；

所述丝杠能同时带动所述主动轮架和从动轮架靠近防护组件的圆管。

在一个优选的实施方式中，所述从动轮部分还包括：加载螺杆、锁紧螺母、压缩弹簧、限位销，

所述加载螺杆安装于所述底板连接架上，所述锁紧螺母安装于所述加载螺杆上，所述压缩弹簧安装于所述从动轮支座上，所述从动轮支座安装于所述底板连接架上并通过所述限位销限制其周向转动；

转动所述加载螺杆，改变所述压缩弹簧的压紧力，能调节所述橡胶轮与防护组件的圆管之间的压力，并调节从动轮的位置。

在一个优选的实施方式中，所述驱动机构包括两块相互独立的驱动底板，每块所述驱动底板都设置有主动轮部分、从动轮部分、距离调节部分、承重轮，两个所述驱动底板的相对角度与防护组件的圆管曲率相匹配。

在一个优选的实施方式中，所述驱动底板上分别设置有多个圆弧槽、长孔槽。

本实用新型的特点和优点是：本申请实施方式中提供一种储罐检测机器人，设置有驱动机构、提升机构、引导机构、检测机构，通过检测机构扫描罐壁，分析采集得到的磁记忆信号来判断储罐的损伤情况，进而预防储罐泄漏等事故的发生。其中，驱动机构突破现有的直接置于储罐壁面上的方式，将驱动机构与储罐顶部的防护组件相配合，形成可爬管的机构。使用时，检测机构由提升机构通过提拉件实现上下运动，由驱动机构实现圆周运动，同时通过检测机构上设置的磁铁，与驱动机构相配合，使得整个储罐检测机器人可靠稳定运行，检测时，不存在倾覆、脱落的情况。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1为本申请实施方式中一种储罐检测机器人示意图；

图2为本申请实施方式中一种储罐检测机器人驱动机构示意图；

图3为本申请实施方式中一种储罐检测机器人驱动机构的第一剖面图；

图4为本申请实施方式中一种储罐检测机器人驱动机构的第二剖面图；

图5为本申请实施方式中一种储罐检测机器人提升机构示意图；

图6为本申请实施方式中一种储罐检测机器人引导机构示意图；

图7为本申请实施方式中一种储罐检测机器人检测机构示意图。

附图标记说明：

100-驱动机构；101-驱动电机；102-驱动底板；103-丝杠；104-支撑轮；105-主动轮支座；106-橡胶轮；107-轴承端盖；108-从动轮支座；109-底板连接架；110-锁紧螺母；111-加载螺杆；112-压缩弹簧；113-轮轴；114-第一轴承114；115-套筒；116-联轴器；117-电机支座；118-限位销；119-第二轴承；120-第一弹性挡圈；

200-提升机构；201-第三轴承；202-滚轴；203-轴承支座；204-电机支座；205-提升电机；206-联轴器；207-第二弹性挡圈；

300-引导机构；301-万向轮支座；302-万向轮；303-导向轮支座；304-导向轮；305-连接件；

400-检测机构；401-连接杆；402-传感器盒；403-万向轮；404-磁铁固定支座；405-底板；406-数据采集箱；

5-提拉件。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请所提供的储罐检测机器人利用了金属磁记忆检测技术，不仅能检测储罐的宏观缺陷，而且能对应力集中和早期损伤进行检测，为储罐的失效分析及寿命评估提供有力支持。

请参阅图1至图7，本申请实施方式中提供的一种储罐检测机器人，该储罐检测机器人可以包括：驱动机构100、提升机构200、引导机构300、检测机构400。

对于储罐而言，在一定高度(靠近储罐顶部)的储罐罐上壁安装供人员行走的水平、整圈的人梯，或是在储罐的顶部设置有环状的圆管。

本申请实施方式中所提供的储罐检测机器人，其驱动机构100突破现有的直接置于储罐壁面上的方式，将驱动机构100与储罐顶部的防护组件相配合，驱动机构100具体为可爬管的机构。其中，防护组件的具体形式可以为人梯护栏的形式，或者可以直接为防护圆管的形式，当防护组件为人梯护栏时，该人梯护栏具有供人行走的水平底板和围设在底板上的防护栏，该防护栏可以包括环状的圆管和设置在所述圆管和底板之间的护栏。

本申请实施方式中提供的储罐检测机器人的检测机400是由提升机构200通过提拉件，(例如，钢丝绳等绳索)来实现其运动，不存在倾覆、脱落的情况，该驱动机构100仅需一定的推力即可紧贴壁面。

下面结合附图和具体的实施方式详细阐述本申请。

在本实施方式中，驱动机构100可以包括：主动轮部分、从动轮部分、距离调节部分、底板、以及固定于所述底板上的承重轮。所述主动轮部分与所述从动轮部分通过所述距离调节部分调节相对位置，并与所述承重轮相配合后用于安装在人梯的圆管上。

其中，所述主动轮部分可以包括：驱动电机101、主动轮支座105、橡胶轮106、轴承端盖107、轮轴113、第一轴承114、套筒115、116联轴器、117电机支座。

所述驱动电机101安装于电机支座117。所述电机支座117固定于驱动底板102上。所述联轴器116连接驱动电机101与轮轴113。所述轴承端盖107固定于主动轮支座105上。所述套筒115、第一轴承114、橡胶轮106安装于轮轴113上。所述橡胶轮106通过平键实现周向定位，所述主动轮支座105固定于驱动底板102上。

在本实施方式中，从动轮部分可以包括：橡胶轮106、轴承端盖107、从动轮支座108、底板连接架109、锁紧螺母110、加载螺杆111、压缩弹簧112、轴承114、套筒115、限位销118。

所述轴承端盖107固定于从动轮支座108上，所述橡胶轮106、第一轴承114、套筒115安装在轮轴113上。所述橡胶轮106通过平键实现周向定位，所述底板连接架109固定于驱动底板102上。所述加载螺杆111安装于底板连接架109的螺孔内。所述锁紧螺母110安装于111加载螺杆上。所述压缩弹簧112安装于从动轮支座108圆柱腔内。所述从动轮支座108安装于底板连接架109圆孔腔内并通过限位销118限制其周向转动。

使用时，通过转动所述加载螺杆111，能改变所述压缩弹簧112的压紧力，进而能调节所述橡胶轮106与人梯圆管之间的压力，并能对从动轮的位置进行微调。

在本实施方式中，距离调节部分可以包括：丝杠103、第二轴承119、第一弹簧挡圈120。所述丝杠106安装于主动轮支座105的螺纹孔内。所述第一弹簧挡圈120安装于驱动底板102上的103丝杆固定孔内。所述第二轴承119安装于丝杠103上并固定于驱动底板102上的103丝杆固定孔内。调节所述丝杠能，能同时带动所述主动轮架和从动轮架靠近人梯圆管。

在一个实施方式中，所述驱动机构100可以包括两块相互独立的驱动底板102，每块所述驱动底板102都设置有主动轮部分、从动轮部分、距离调节部分、承重轮，两个所述驱动底板102的相对角度与人梯圆管曲率相匹配，从而适应不同尺寸的人体圆管。

进一步的，所述驱动底板102上分别设置有多个圆弧槽、长孔槽，可保证驱动机构100在适应不同直径与曲率的圆管时，固定在该驱动底板102上的各个零部件能进行相应的位置调节。

在本实施方式中，提升机构200主要包括：设置有输出轴的提升电机205、与所述提升电机205的输出轴连接的滚轴202、提拉件5。具体的，该提升机构200还可以包括：第三轴承201、轴承支座203、电机支座204、联轴器206、第二弹性挡圈207。所述提升电机205固定于电机支座204上。所述电机支座204固定于驱动底板102上。所述联轴器206连接提升电机205与滚轴202。所述第三轴承207固定于轴承支座203上，所述第二弹簧挡圈201安装于轴承支座203内。该提升机构200通过提拉件5和检测机构400相连接。具体的，该提拉件5可以为钢丝绳的形式，当然，该提拉件5还可以为其他形式，本申请在此并不作具体的限定。

在本实施方式中，所述引导机构300设置有用于引导所述提拉件5的连接件305，所述连接件305的一端固定在所述驱动底板102上；另一端通过导向轮304与所述提拉件5相配合。

在本实施方式中，引导机构300还可以包括：万向轮支座301、万向轮302、导向轮支座303。所述导向轮304安装于导向轮支座303中。所述导向轮支座303固定于连接件305上。所述万向轮302安装于万向轮支座301中。所述万向轮支座301固定于连接件305上。

在一个实施方式中，所述连接件可以包括：多根导杆，相邻两根导杆之间设置有用于调节所述连接件长度的连接位置调节机构。具体的，该连接位置调节机构可以由至少两个导杆形成。其中，一个导杆上可以设置有沿着导杆纵长方向布置的多个第一开孔，另一个导杆上可以设置有与该开孔相匹配的第二开孔，该第二开孔穿设有限位部，该限位部卡入不同的第一开孔中，即可实现连接件长度的调节。当然，该连接位置调节机构还可以为其他形式，例如螺纹配合、多级卡合等等，本申请在此并不作唯一的限定。当该连接件的长度可以调整后，可以提高该储罐检测机器人对工况的适应能力，即与不同高度的人体扶手相匹配安装。

在一个具体的实施方式中，所述连接件305可以包括沿着竖直纵长延伸的竖直件和与所述竖直件的末端相连接的水平件。所述水平件的长度与人梯的宽度相匹配，所述竖直件的长度与人梯护栏的高度相匹配。所述水平件具有相对的第一端和第二端，其中，所述第一端为与所述竖直件相连接的一端，所述导向轮304通过导向轮支座303设置在靠近所述第二端的水平件上。

一般的，储罐上设置的人梯具有一定的宽度，以便人在上面行走。为了保证施工安全，该人梯在远离储罐的一侧设置有一定高度的扶手。本实施方式中，该连接件305的竖直件长度与扶手的高度相匹配，水平件的长度与人梯的宽度相匹配，使得检测机400在提拉件5的提拉下，能正好贴紧储罐的罐壁。

进一步的，通过在该水平件的第二端设置万向轮支座301以及设置在所述万向轮支座301中的万向轮302，利用万向轮302在储罐的径向产生预定的变形余量，能够抵抗该检测机400经过储罐焊缝时的位移量，保证其他零部件的位置不改变。具体的，该万向轮302可以通过弹性件设置在该万向轮支座301中。当经过焊缝时，通过压缩该弹性件，可以使得万向轮302沿着储罐的径向移动，从而保证其他零部件不会沿着储罐的径向向外移动，也就可以保证该检测机400不会向外的水平分力。

在本实施方式中，检测机构400可以包括：检测底板405，设置有磁记忆传感器的传感器盒402，磁铁(图中未示出)。所述检测底板405具有面对储罐的内侧面和背对所述储罐的外侧面，所述传感器盒402和磁铁固定在所述内侧面；所述外侧面设置有数据采集箱406。

此外，该检测机400还可以包括：连接杆401，所述连接杆401在远离所述传感器盒402的一端设置有用于安装所述磁铁的磁铁固定支座404，所述磁铁固定支座404的位置能相对所述检测底板405与罐壁进行调整，以调节所述检测机构400对所述罐壁的压力。

本申请实施方式中所提供的储罐检测机器人，其具体的使用方法如下：

首先根据人梯尺寸，调节引导机构300；然后根据人梯扶手圆管直径与曲率调节驱动机构100。将储罐检测机器人安装完成后，启动提升电机205带动检测机构400沿罐壁上下运动，当检测机构400运动到罐顶或罐底后，启动驱动电机101带动整个机器人沿储罐周向运动，上下运动与周向运动交替进行，如此反复，完成整个罐壁的检测。

在运动过程中，启动数据采集箱406，实现对磁记忆信号的采集，并对采集得到的信号进行分析处理，可明显的显示出储罐罐壁的缺陷与应力集中情况，对储罐进行早期诊断和预测，避免事故的发生。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本实用新型的几个实施方式，虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。