一种水下容器巡查机器人的制作方法

本实用新型涉及容器巡查领域，具体为一种水下容器巡查机器人。

背景技术：

在石油化工等行业中，通常都会使用圆柱罐来储存液体原料和产品，对这种容器的安全性要求一般都比较高，因此需要定期对容器进行检查，以便及时发现和排除安全隐患。

目前，对于容器罐的检修，一般都由工人进入罐内人工完成。但是即使将罐内液体排空，罐内仍会残留一定的有害气体，工人在罐内工作时会面临高温、缺氧、腐蚀等危害，容易发生危险。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种水下容器巡查机器人，解决了现有的容器罐的检修存在的安全性问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供的一种水下容器巡查机器人，包括机身，机身的两侧均设置有行车系统，机身的前端设置有成像系统和抓取机构，其中：

抓取机构包括机械爪、机械爪驱动舵机、伸缩机构和机械爪安装座，所述机械爪安装座安装在伸缩机构的前端，所述机械爪安装在机械爪安装座上；所述机械爪驱动舵机安装在机械爪安装座的上端面；所述伸缩机构安装在伸缩机构安装座上，且与伸缩机构安装座之间呈伸缩式结构布置；

所述行车系统与待测物体之间呈磁吸附式结构连接。

优选地，所述伸缩机构和机械爪安装座之间设置有仰俯机构驱动舵机，其中，所述伸缩机构的前端与仰俯机构驱动舵机连接；仰俯机构驱动舵机的输出轴连接有旋转臂，所述旋转臂连接机械爪安装座。

优选地，所述伸缩机构安装座为凹槽型结构，所述伸缩机构安装在该凹槽型结构的底部；所述伸缩机构的底部设置有齿条，所述齿条啮合连接有齿轮，所述齿轮与伸缩机构控制电机的输出轴驱动连接。

优选地，所述机械爪驱动舵机的输出轴通过齿轮组与机械爪啮合连接；实现机械爪的开闭状态。

优选地，行车系统包括履带行走结构，所述履带行走结构与安装在机身上的驱动电机驱动连接；所述履带行走结构包括履带、驱动轮、张紧轮和支重轮，其中，所述驱动轮和张紧轮分别设置在履带的两端；所述支重轮设置有多个，布置在驱动轮和张紧轮之间，且与履带配合连接；所述驱动轮与驱动电机的输出轴连接。

优选地，所述驱动电机的输出轴与驱动轮上的主动轴之间通过联轴器连接；张紧轮通过张紧机构固定在机身上；支重轮通过轴承与机身上的固定轴连接。

优选地，所述履带的表面上沿其圆周方向均布有若干个铷铁硼磁体，通过铷铁硼磁体与待测物体之间吸附连接。

优选地，成像系统包括主摄像头和辅摄像头，其中，主摄像头安装在机身的上端面的前端，辅摄像头安装在机身的下端面的前端；主摄像头和辅摄像头分别置于抓取机构的两侧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的一种水下容器巡查机器人，能够便捷实现水下容器的巡查和维护；通过机器人携带的成像系统拍摄传回的图像或视频，可以方便地判断水下容器内壁的真实状态，进而制定出有针对性的维护方案；同时，通过机器人自身携带的抓取机构，可以实现容器内异物的抓取及清洁作用；利用行车系统与待测物体之间的磁吸附式结构连接，防止机器人在断电后因失去吸附力而发生损坏；同时，该结构操作简单、可靠性高。

进一步的，使用铷铁硼磁体作为吸附装置可以保证机器人断电时不会失去吸附力而发生损坏，且铷铁硼磁体与履带使用螺栓连接，保证了连接的可靠性。

进一步的，伸缩机构采用齿轮齿条机构可以保证传动精度，并且结构比较紧凑。

进一步的，使用同步带和同步带轮作为履带系统，可以降低机器人自重，减少成本。

附图说明

图1是本实用新型涉及的巡查机器人结构示意图；

图2是行车系统结构示意图；

图3是抓取机构结构示意图；

1、铷铁硼磁体2、主摄像头3、机身4、伸缩机构安装座5、加固角钢6、驱动轮7、支重轮8、履带9、张紧轮10、张紧机构11、伸缩机构控制电机12、辅摄像头13、驱动电机14、联轴器15、轴承座16、机械爪17、机械爪驱动舵机18、仰俯机构驱动舵机19、限位装置20、伸缩机构21、仰俯机构安装座22、旋转臂23、机械爪安装座。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的一种水下容器巡查机器人，包括机身3，机身3的两侧均设置有行车系统，机身3的前端设置有成像系统和抓取机构。

所述行车系统、成像系统和抓取机构均与外接控制系统连接；其中，所述成像系统用于采集待测物体的图像信息，并将采集到的图像信息传输到外接控制系统；外接控制系统用于根据接收到的图像信息控制行车系统和抓取机构的启停。

如图2所示，行车系统包括安装在机身3上的驱动电机13、履带8、驱动轮6、张紧轮9和支重轮7，履带8的两端分别为驱动轮6和张紧轮9，所述支重轮7设置有多个，布置在驱动轮和张紧轮9之间，且与履带8配合连接。

所述驱动电机13的输出轴与驱动轮6上的主动轴之间通过联轴器14连接，通过驱动电机13带动驱动轮6转动；张紧轮9通过张紧机构10固定在机身3上；支重轮7通过轴承与机身3上的固定轴连接。

所述驱动轮6上的主动轴的自由端与安装在机身3上的轴承座15配合连接，且与联轴器14连接。

同时，所述履带8的表面上沿其圆周方向均布有若干个铷铁硼磁体1，通过铷铁硼磁体1与待测物体之间吸附连接；该结构简单，吸附力大，断电时不会失去吸附力，避免意外断电后因失去吸附力而发生损坏。

铷铁硼磁体1与履带之间通过螺栓连接。

所述履带8采用的是同步带，减少了行走系统的自重，降低机器人制造成本。

如图3所示，抓取机构包括机械爪16、机械爪驱动舵机17、俯仰机构驱动舵机18、伸缩机构20和机械爪安装座23，其中，仰俯机构驱动舵机18安装在伸缩机构20的前端，机械爪16安装在与仰俯机构驱动舵机18的输出轴相连的旋转臂22上；通过仰俯机构驱动舵机18的运动，带动旋转臂22的俯仰。

所述旋转臂22上连接有机械爪安装座23；所述机械爪16安装的机械爪安装座23自由端的端部。

所述机械爪驱动舵机17安装在机械爪安装座23上。

所述机械爪驱动舵机17的输出轴通过齿轮组与机械爪16啮合连接；通过机械爪驱动舵机17输出轴的旋转，带动齿轮组转动，进而实现机械爪16的开闭状态。

所述机械爪16的连接端基于平行四边形机构设计，使得在抓取过程中，机械爪16工作端的夹持面始终平行，保证了机械爪与物体的接触面积。

所述伸缩机构20安装在伸缩机构安装座4上，且与伸缩机构安装座4之间呈伸缩式结构布置。

所述伸缩机构安装座4为凹槽型结构，所述伸缩机构20安装在该凹槽型结构的底部。

所述伸缩机构20的底部设置有齿条，所述齿条啮合连接有齿轮，所述齿轮与伸缩机构控制电机11的输出轴驱动连接。

通过伸缩机构控制电机11的正反转，带动齿轮的正反转，进而带动伸缩机构20的伸缩；采用齿轮齿条机构实现伸缩功能，结构紧凑，安装方便。

所述伸缩机构20上设置有一个限位装置19，所述限位装置用于采集伸缩机构20的运动行程，并将采集到的行程与预设阈值进行比对，并根据比对结构控制伸缩机构控制电机11的启停。

成像系统包括主摄像头2和辅摄像头12，其中，主摄像头2安装在机身3的上端面的前端，辅摄像头12安装在机身3的下端面的前端，同时，主摄像头2和辅摄像头12分别置于抓取机构的两侧。

所述主摄像头2和辅摄像头12均与外接控制系统连接。

所述驱动电机13、机械爪驱动舵机17、仰俯机构驱动舵机18和伸缩机构控制电机11均与外接控制系统连接；通过外接控制系统实现各自的工作启停。

所述机身3上设置有加固角钢，通过加固角钢增加整个车体的刚度，即保证机身3不变形,从而保证了两侧履带的平行。

以一次巡查工作为例：

本实用新型操作人员将巡查机器人放入容器内，待机器人与壁面靠近时，在铷铁硼磁体1作用下，机器人即可吸附到壁面上；此时机器人机身3上的主摄像头2和辅摄像头12将水下的影像传输到容器外的与外接控制系统的显示屏上，操作人员使用外接控制系统发出操作指令，控制机器人驱动电机13的转速和旋转方向，实现机器人在壁面上的进退和转向动作，完成容器巡查工作。

当操作人员发现容器内有掉落物体时，即可操作抓取机构夹住掉落物，具体操作为：

调整机器人方向，使抓取机构对准掉落物体，控制伸缩机构控制电机11驱动抓取机构伸出，等机械爪16到达掉落物体上方时停止动作；

控制仰俯机构驱动舵机18转动，同时控制机械爪驱动舵机17转动使机械爪16两爪到达掉落物体两侧；

控制机械爪驱动舵机17转动使机械爪16夹住掉落物体；控制仰俯机构驱动舵机18转动，使机械爪16回复到初始位置；

控制伸缩机构控制电机11驱动抓取机构缩回，完成抓取工作。

待机器人完成整个容器巡查工作后，由操作人员将机器人拉出容器。

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