本發(fā)明涉及一種核電站建構(gòu)筑物外觀缺陷檢測智能爬壁機器人，尤其是一種負壓吸附式外觀智能檢測爬壁機器人。

背景技術(shù)：

1、核電站建構(gòu)筑物是核安全的重要載體，其作為內(nèi)部工藝系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)，同時又起著屏蔽外部偶然災害的作用。其中，安全殼是核電站建構(gòu)筑物中最重要的結(jié)構(gòu)之一，是核安全事故下的最后一道物理屏障。安全殼是一種預應力混凝土結(jié)構(gòu)，它的主要作用是防止核事故下殼內(nèi)的輻射物質(zhì)泄漏到環(huán)境中，從而保護環(huán)境。然而安全殼結(jié)構(gòu)在核電站全壽期內(nèi)不可更換，因此對安全殼結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)的檢測是確保該結(jié)構(gòu)實現(xiàn)設(shè)計功能的重要保證；其中對安全殼外觀進行定期的病害檢測和隱患排查是保證安全殼服役性能的必要措施。然而，安全殼所在區(qū)域的安全管制措施非常嚴格，對于單殼結(jié)構(gòu)，存在環(huán)境風速大，無人機等檢測裝備難以作業(yè)等問題；對于雙殼結(jié)構(gòu)，存在殼間環(huán)境封閉、狹窄、悶熱以及可能存在放射性物質(zhì)等問題，傳統(tǒng)的人工檢測方式存在作業(yè)安全風險高、作業(yè)效率低，且存在諸多不可達區(qū)等問題，安全殼外觀缺陷檢測長期未能實現(xiàn)全域覆蓋，導致安全殼服役存在安全隱患。

2、cn202410058026.5公開一種特種機器人用動力轉(zhuǎn)換裝置和特種機器人，包括機座，第一驅(qū)動，旋翼，輪組和第二驅(qū)動，第一驅(qū)動設(shè)于機座并包括輸出軸，輸出軸上設(shè)有嚙合部；旋翼與輸出軸相連，第一驅(qū)動用于驅(qū)使旋翼轉(zhuǎn)動；輪組包括輪架和輪圈，輪圈固定在輪架的外周側(cè)，輪圈與旋翼同軸布置，且輪圈的內(nèi)徑大于旋翼的外徑，輪組可滑移地套設(shè)于輸出軸的外周側(cè)并具有傳動位和分離位，在傳動位，輪組與嚙合部嚙合，在分離位，輪組和嚙合部分離。

3、cn202211372460.8公開了一種可攀墻機器人的主體結(jié)構(gòu)、可攀墻機器人及控制方法，所述可攀墻機器人的主體結(jié)構(gòu)包括支撐體以及分別安裝于支撐體的矢量旋翼系統(tǒng)和行走輪；所述可攀墻機器人的主體結(jié)構(gòu)的行走輪在矢量旋翼系統(tǒng)提供負壓作用下在工作面上行走；所述可攀墻機器人包括激光測繪組件和圖像采集組件以及可攀墻機器人的主體結(jié)構(gòu)，所述激光測繪組件和圖像采集組件安裝于可攀墻機器人的主體結(jié)構(gòu)上。本發(fā)明通過矢量旋翼系統(tǒng)與行走輪相配合，以矢量旋翼系統(tǒng)為行走輪提供向工作面的壓力，從而提高行走輪與工作面之間的靜摩擦力，以方便該可攀墻機器人的主體結(jié)構(gòu)以及具有可攀墻機器人的主體結(jié)構(gòu)的可攀墻機器人在工作面上行走，方便圖像采集組件對工作面進行清晰穩(wěn)定的圖像采集。

4、爬壁機器人能夠吸附在構(gòu)筑物壁面上移動，攜帶檢測裝備后可以作為取代人工檢測作業(yè)的有效手段。專利申請?zhí)枮閏n202111554004.0的發(fā)明專利公開了一種多旋翼的爬壁機器人，該機器人安裝有多個旋翼，通過旋翼產(chǎn)生的推力將機器人本體壓在壁面上。機器人上安裝有驅(qū)動輪，使其能夠在壁面上移動。該發(fā)明的不足之處在于：

5、(1)現(xiàn)有人旋翼在空氣中高速旋轉(zhuǎn)，旋翼產(chǎn)生的周邊流場是缺少邊界約束的開放流場。在旋翼的攪動作用下，周邊流場會產(chǎn)生紊亂的氣流。氣流和旋翼之間產(chǎn)生相互作用，導致推力產(chǎn)生波動。波動的推力作用在機器人上，就會導致機器人產(chǎn)生振動現(xiàn)象。振動現(xiàn)象影響壁面檢測作業(yè)的穩(wěn)定性和準確度。在項目的實際應用中，機器人本體安裝有攝像頭，振動會導致攝像頭拍攝壁面的圖像產(chǎn)生模糊，進而導致圖像辨識的精度降低。

6、(2)紊亂的流場會增大旋翼的旋轉(zhuǎn)阻力，從而降低旋翼的轉(zhuǎn)速，削弱旋翼的推力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應用于核電建構(gòu)筑物外觀缺陷檢測智能機器人。采用真空負壓吸附技術(shù)，有效解決了機器人振動過大、旋翼外周流場紊亂等問題，使機器人能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)移動和采集壁面高質(zhì)量圖像的功能；同時具備適合于各種材質(zhì)壁面、極端粗糙壁面和復雜環(huán)境下進行檢測作業(yè)的能力。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：核電廠負壓吸附式外觀智能檢測爬壁機器人，機器人本體由車架、圓柱筒體、旋翼、驅(qū)動車輪、攝像頭(視頻、圖像或其它傳感器)等部件構(gòu)成；所述爬壁機器人的中央的車架為一個中央鏤空圓孔狀的板，板圓孔內(nèi)安裝圓柱筒體，筒體中空且垂直于檢測對象；設(shè)有3-4個驅(qū)動車輪安裝車架的邊緣；驅(qū)動車輪為電機驅(qū)動或從動輪；

3、所述圓柱筒體內(nèi)設(shè)置有旋翼，旋翼由電機驅(qū)動，旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力，將機器人壓在核電建構(gòu)筑物的表面上。

4、進一步地，所述電機固定在電機支架上。電機支架是一根橫桿，橫桿固定在車架上。

5、進一步地，所述圓柱筒體在旋翼外周構(gòu)建了一個固定界面的約束，能夠限制旋翼外周的空氣紊亂，消除機器人本體的振動。

6、進一步地，所述圓柱筒體上設(shè)置有若干環(huán)形、螺旋形或弧形縫隙，螺旋形、環(huán)形或弧形的方向與旋翼旋轉(zhuǎn)面大致水平(一般與旋翼旋轉(zhuǎn)面小于15度的偏角為好)，這些環(huán)形、螺旋形或弧形縫隙可以舒緩旋翼外周氣流和圓柱筒體之間的速度變化，減小旋翼外周的粘性阻力。

7、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的爬壁機器人具有以下有益效果：隨著攝像al分析等技術(shù)的提高，可靠的機器吸附裝置仍然需要更好的解決方案，用于承載攝像等設(shè)備，電源采用有線的負載能力更好，如電源采用無線的則使用更為方便，具體優(yōu)點：

8、1)本發(fā)明所述機器人的圓柱筒體在旋翼的外周構(gòu)建了一個固定界面的約束，限制了旋翼外周的空氣紊亂，消除了推力的振動，獲得了更平穩(wěn)的推力。平穩(wěn)的推力不僅有利于保持機器人的平穩(wěn)，而且能夠提高機器人上攝像頭的拍攝精度。

9、2)由于消除了旋翼外周的紊亂流場，旋翼的旋轉(zhuǎn)阻力減小。在相同的功率情況下，圓柱筒體能夠有效地提高旋翼的轉(zhuǎn)速而成的推力。隨著轉(zhuǎn)速的提

10、升，推力增加，機器人的負重能力也得到相應的提升。

11、3)本發(fā)明的爬壁機器人同時具備適合于各種材質(zhì)壁面、極端粗糙壁面和復雜環(huán)境下進行檢測作業(yè)的能力。本裝置可用于垂直于水平的建筑面甚至吊頂式建筑的內(nèi)表面(更強的氣流產(chǎn)生氣壓)、極端粗糙壁面等，并已經(jīng)初步設(shè)計應用本裝置工作。

12、

技術(shù)特征：

1.一種核電廠負壓吸附式外觀智能檢測爬壁機器人，其特征在于，機器人由車架、圓柱筒體、旋翼、驅(qū)動車輪、攝像頭構(gòu)成；所述爬壁機器人的中央的車架為一個中央鏤空圓孔狀的板，板圓孔內(nèi)安裝圓柱筒體，筒體中空且垂直于檢測對象；設(shè)有驅(qū)動車輪安裝車架的邊緣；所述圓柱筒體內(nèi)設(shè)置有旋翼，旋翼由電機驅(qū)動，旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力，將機器人壓在核電建構(gòu)筑物的表面上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬壁機器人，其特征在于，所述圓柱筒體上設(shè)置有若干環(huán)形、螺旋形或弧形縫隙，螺旋形、環(huán)形或弧形的方向與旋翼旋轉(zhuǎn)面大致水平。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爬壁機器人，其特征在于，所述電機固定在電機支架上。電機支架是一根橫桿，橫桿固定在車架上。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爬壁機器人，其特征在于，電機固定在電機支架上。電機支架是一根橫桿，橫桿固定在車架上。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爬壁機器人，其特征在于，圓柱筒體在旋翼外周構(gòu)建了一個固定界面的約束，能夠限制旋翼外周的空氣紊亂，消除機器人運動過程中本體的振動。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爬壁機器人，其特征在于，環(huán)形縫隙的數(shù)量三至四條，三至四條環(huán)形縫隙等間距分布，環(huán)形縫隙的高度設(shè)置h為旋翼的最大高度h的四分之一，每條環(huán)形縫隙的之間間隔設(shè)置為等于環(huán)形縫隙的高度。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的爬壁機器人，其特征在于，當翼高度h等于20mm，環(huán)形縫隙高度為5mm。

技術(shù)總結(jié)
一種核電廠負壓吸附式外觀智能檢測爬壁機器人，由車架、圓柱筒體、旋翼、驅(qū)動車輪、攝像頭等部件構(gòu)成；所述爬壁機器人的中央的車架為一個中央鏤空圓孔狀的板，板圓孔內(nèi)安裝圓柱筒體，筒體中空且垂直于檢測對象；設(shè)有驅(qū)動車輪安裝車架的邊緣；所述圓柱筒體內(nèi)設(shè)置有旋翼，旋翼由電機驅(qū)動，旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力，將機器人壓在核電建構(gòu)筑物的表面上。所述圓柱筒體上設(shè)置有若干環(huán)形、螺旋形或弧形縫隙，螺旋形、環(huán)形或弧形的方向與旋翼旋轉(zhuǎn)方向大致水平。本申請中的實施例有效解決了機器人振動過大、旋翼外周流場紊亂等問題，使機器人具有能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)移動和采集壁面高質(zhì)量圖像的功能。

技術(shù)研發(fā)人員：榮華,范興朗,向華偉,耿巖,黃俊超,杜洋,韓子葉,江宇
受保護的技術(shù)使用者：中冶檢測認證有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/29