CN109677495B - 发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块，驱动模块骨架上设有可旋转的前、后履带驱动轮，履带张紧于前、后履带驱动轮上；电机嵌入驱动模块骨架中，电机通过外挂齿轮箱连接前履带驱动轮及编码器；永磁体通过磁屏蔽性衬板嵌于驱动模块骨架底层；用于安装磁感应线圈的弹性支架设于驱动模块骨架后端。本发明使用永磁体提供磁吸力，悬挂于爬壁机器人本体两侧并可绕其纵向轴线旋转，保证动力驱动模块上的履带与吸附面紧密贴合，从而使爬壁机器人牢固地吸附于发电机定子膛内并沿着定子膛内的槽楔前后爬行，执行各种不同的任务。模块上集成了编码器和磁感应线圈支架，用于安装磁感应线圈和为爬壁机器人控制器提供距离信息。

Description

发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块
技术领域
本发明涉及发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人，更具体的说，涉及发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块。
背景技术
目前，在工业生产和日常生活中，需要经常对一些大型罐体、管壁或大型机械设备等具有垂直或倾斜面的物体进行检测或探伤，而进行这些工作的环境往往比较恶劣，或者高度受限，不能或不适宜进行直接的人为检测。爬壁机器人是一种特殊的机器人，具有在倾斜、垂直壁面等恶劣环境下进行特种作业的功能，能够从事危险、繁重及人力所不及的工作。例如：石化企业中油罐罐壁检测的清理爬壁机器人，核工业中核设备检测的探伤爬壁机器人，建筑业中高层幕墙清洗爬壁机器人，造船业中焊接、除锈、喷涂爬壁机器人。
在电力行业中，电站设备通常使用年限都比较长。大型发电机组在长期运行中由于老化、振动、磨损等原因导致定子槽楔松动、绝缘损坏和铁心磨损。这些问题如果不被及时发现，将威胁发电机的安全运行，甚至导致电机运行事故。因此，定期对发电机定子膛内部的槽楔松紧状态、绝缘状态和铁心磨损情况进行检测，对电机正常运行具有重要意义。传统的检测方法需要抽出发电机转子，由人携带检测设备进入发电机内部进行检测，需要耗费大量的人力物力，并且检测周期长，检修期间造成的停产损失较大。使用发电机定子膛内检测爬壁机器人，可在不抽出发电机转子的情况下进入发电机定子膛内，通过携带不同的检测设备对发电机的性能进行检测。
爬壁机器人驱动模块是发电机定子膛内检测爬壁机器人最关键部分之一。其负责将爬壁机器人牢固吸附于发电机定子膛内，并驱动爬壁机器人运行。既要保证爬壁机器人在携带各种检测设备的情况下在定子膛内各个方位运行时不掉下来，又要保证机器人爬行的灵活性。现有技术中还没有具备上述功能的爬壁机器人驱动模块。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种负责将爬壁机器人牢固吸附于发电机定子膛内，并驱动爬壁机器人运行，既要保证爬壁机器人在携带各种检测设备的情况下在定子膛内各个方位运行时不掉下来，又要保证机器人爬行的灵活性的爬壁机器人驱动模块。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块，其特征在于：包括驱动模块骨架，驱动模块骨架上设有可旋转的前履带驱动轮和后履带驱动轮，履带张紧于前履带驱动轮和后履带驱动轮上；电机嵌入驱动模块骨架中，电机连接外挂齿轮箱，外挂齿轮箱连接前履带驱动轮及编码器；
驱动模块骨架的底层嵌有具有磁屏蔽性的衬板，永磁体固定于衬板上；用于安装磁感应线圈的弹性支架设于驱动模块骨架的后端，驱动模块骨架上设有用于弹起弹性支架的弹簧。
优选地，所述驱动模块骨架中间设有镂空部分，镂空部分的前后两端分别设有前履带驱动轮和后履带驱动轮，履带穿过驱动模块骨架中间的镂空部分套在前履带驱动轮和后履带驱动轮上。
优选地，所述前履带驱动轮两侧设有前导向轴，前履带驱动轮两端通过套在前导向轴上的钢套***镶嵌在驱动模块骨架中的轴承中。
优选地，所述前履带驱动轮两侧均设有挡圈。
优选地，所述后履带驱动轮两侧设有后导向轴，后履带驱动轮两端的后导向轴穿过圆形金属挡块后***驱动模块骨架上的腰型孔中；驱动模块骨架上的腰型孔外侧通过盖板封盖。
优选地，所述驱动模块骨架上部的履带的两侧设有挡块。
优选地，所述永磁体设有八块，每四块永磁体为一组，两组永磁体固定在一块具有磁屏蔽性的衬板上，两组永磁体中间设有挡磁块。
优选地，所述外挂齿轮箱固定于驱动模块骨架一侧，驱动模块骨架另一侧和外挂齿轮箱对称的位置固定有黄铜盖板。
优选地，所述弹性支架使用聚四氟乙烯材料制作。
优选地，所述弹性支架由直径较小的圆柱形下部和直径较大的圆柱形上部连接构成，所述圆柱形下部***驱动模块骨架后端的镂空圆孔中，所述镂空圆孔四周设置用于弹起弹性支架的圆柱形上部的弹簧。
本发明使用永磁体提供磁吸力，悬挂于爬壁机器人本体两侧并可绕其纵向轴线旋转，保证动力驱动模块上的履带与吸附面紧密贴合，从而使爬壁机器人牢固地吸附于发电机定子膛内并沿着定子膛内的槽楔前后爬行，执行各种不同的任务。动力驱动模块上还集成了编码器和带弹性的磁感应线圈支架，用于安装磁感应线圈和为爬壁机器人控制器提供距离信息。
附图说明
图1为发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的顶部视图，展示了爬壁机器人及头部、横梁、驱动模块及尾部模块；
图2为发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人框架结构的顶部视图，展示了爬壁机器人的框架结构及各部分模块，包括头部摄像模块、驱动模块及尾部模块；
图3为本实施例提供的发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块与车身骨架连接的结构视图；
图4为本实施例提供的发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块***视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
参照图1和图2，发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人由头部摄像模块8、前端支撑横梁26，动力驱动模块22、23，中部纵梁16，尾部支撑横梁18和尾部把手30组成。超薄型爬壁机器人整体采用模块化设计，各模块均可单独拆分组合。便于安装和更换零部件，同时可根据需求更换不同的检测传感器进行不同范畴的作业。
动力驱动模块一般为成对设置，如图3中动力驱动模块22、23成对设置，分别位于中部纵梁16的两侧，动力驱动模块22、23外侧设有外挂齿轮箱9、10。中部纵梁16的前后两端分别连接前端支撑横梁26和尾部支撑横梁18，前端支撑横梁26后部的两根转轴41***动力驱动模块22、23前端的沉孔中，尾部支撑横梁18前部的两根转轴39***动力驱动模块22、23后端的沉孔中，这样使得每个动力驱动模块可以绕转轴旋转一定的弧度，保证爬壁机器人在非平面作业时可沿着相应的弧度牢固的吸附。
本发明涉及的是发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块，其作为定子膛内检测的超薄型爬壁机器人的一部分，为机器人在工作中提供磁吸力和驱动力，集成在其上的带弹性的磁感应线圈支架用于安装磁感应线圈。
图4为本实施例提供的发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块示意图，所述的发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块包括驱动模块骨架85，驱动模块骨架85中间设有镂空部分，镂空部分的前后两端分别设有前履带驱动轮52和后履带驱动轮79，履带74穿过驱动模块骨架85中间的镂空部分套在前履带驱动轮52和后履带驱动轮79上。
前履带驱动轮52两侧设有前导向轴27，前履带驱动轮52两端通过套在前导向轴27上的钢套77***镶嵌在驱动模块骨架85中两侧的两个轴承78中，保证两个轴承的同心度和转动灵活性。前履带驱动轮52两侧各安装一个挡圈4，挡圈4使用3个螺栓62固定在前履带驱动轮52上。
后履带驱动轮79两侧设有后导向轴46，后履带驱动轮79两端的后导向轴46穿过圆形金属挡块75后***驱动模块骨架52上的腰型孔中，驱动模块骨架52上的腰型孔外侧用两块小黄铜盖板1使用4个内六角螺栓69封盖。圆形金属挡块75用以阻止后履带驱动轮79左右滑动。
驱动模块骨架85上部履带74的两侧各有两个挡块20，它们和挡圈4及挡块75一起用于卡住履带74，防止履带74在转动过程中滑出。
每个驱动模块骨架85的中部底层镶嵌八块永磁体35，每四个永磁体为一组，固定在一块具有磁屏蔽性的衬板2上嵌在驱动模块骨架85内。衬板2用于屏蔽动力驱动模块上方的磁性，防止对传输信号的干扰。挡磁块3位于两组八块永磁体中间，通过四个沉头螺栓60固定于衬板2上。用于隔离相邻永磁体间的磁路，同时对其下方的履带74起到一定的支撑作用。
为减小驱动模块的宽度，电机34采用嵌入驱动模块骨架85中的安装方式，与驱动模块轴线垂直。电机34通过外挂齿轮箱10与前履带驱动轮52连接。外挂齿轮箱10使用四个内六角螺栓68固定在驱动模块骨架85一侧。驱动模块骨架85另一侧和外挂齿轮箱10对称位置的使用4个螺栓73将一块黄铜盖板5安装在驱动模块骨架85上，用以封盖轴承78和加强驱动模块骨架52的强度。
外挂齿轮箱10还与编码器32通过齿轮连接。编码器32用以发送与电机34旋转相对应的脉冲信号，控制器通过接收到的脉冲信号计算出爬壁机器人的实时距离。
用于安装磁感应线圈的圆形中空的弹性支架15安装在驱动模块骨架85的后端，弹性支架15使用耐磨的聚四氟乙烯材料，其由下部***驱动模块骨架85后端的镂空圆孔中，圆孔四周放置三个弹簧38，用于弹起弹性支架15，其作用是在安装磁感应线圈后保证磁感应线圈与定子膛内壁稳定接触。
应当理解的是，在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块，其特征在于：包括驱动模块骨架(85)，驱动模块骨架(85)上设有可旋转的前履带驱动轮(52)和后履带驱动轮(79)，履带(74)张紧于前履带驱动轮(52)和后履带驱动轮(79)上；电机(34)嵌入驱动模块骨架(85)中，电机(34)连接外挂齿轮箱(10)，外挂齿轮箱(10)连接前履带驱动轮(52)及编码器(32)；
驱动模块骨架(85)的底层嵌有具有磁屏蔽性的衬板(2)，永磁体(35)固定于衬板(2)上；用于安装磁感应线圈的弹性支架(15)设于驱动模块骨架(85)的后端，驱动模块骨架(85)上设有用于弹起弹性支架(15)的弹簧(38)。
2.如权利要求1所述的一种发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块，其特征在于：所述驱动模块骨架(85)中间设有镂空部分，镂空部分的前后两端分别设有前履带驱动轮(52)和后履带驱动轮(79)，履带(74)穿过驱动模块骨架(85)中间的镂空部分套在前履带驱动轮(52)和后履带驱动轮(79)上。
3.如权利要求1所述的一种发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块，其特征在于：所述前履带驱动轮(52)两侧设有前导向轴(27)，前履带驱动轮(52)两端通过套在前导向轴(27)上的钢套(77)***镶嵌在驱动模块骨架(85)中的轴承(78)中。
4.如权利要求1或3所述的一种发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块，其特征在于：所述前履带驱动轮(52)两侧均设有挡圈(4)。
5.如权利要求1所述的一种发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块，其特征在于：所述后履带驱动轮(79)两侧设有后导向轴(46)，后履带驱动轮(79)两端的后导向轴(46)穿过圆形金属挡块(75)后***驱动模块骨架(85)上的腰型孔中；驱动模块骨架(85)上的腰型孔外侧通过盖板封盖。
6.如权利要求1所述的一种发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块，其特征在于：所述驱动模块骨架(85)上部的履带(74)的两侧设有挡块(20)。
7.如权利要求1所述的一种发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块，其特征在于：所述永磁体(35)设有八块，每四块永磁体(35)为一组，两组永磁体固定在一块具有磁屏蔽性的衬板(2)上，两组永磁体中间设有挡磁块(3)。
8.如权利要求1所述的一种发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块，其特征在于：所述外挂齿轮箱(10)固定于驱动模块骨架(85)一侧，驱动模块骨架(85)另一侧和外挂齿轮箱(10)对称的位置固定有黄铜盖板(5)。
9.如权利要求1所述的一种发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块，其特征在于：所述弹性支架(15)使用聚四氟乙烯材料制作。
10.如权利要求1或9所述的一种发电机定子膛内检测超薄型爬壁机器人的动力驱动模块，其特征在于：所述弹性支架(15)由直径较小的圆柱形下部和直径较大的圆柱形上部连接构成，所述圆柱形下部***驱动模块骨架(85)后端的镂空圆孔中，所述镂空圆孔四周设置用于弹起弹性支架(15)的圆柱形上部的弹簧(38)。
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