一种核电厂负压吸附式外观智能检测爬壁机器人的制作方法

本发明涉及一种核电站建构筑物外观缺陷检测智能爬壁机器人，尤其是一种负压吸附式外观智能检测爬壁机器人。

背景技术：

1、核电站建构筑物是核安全的重要载体，其作为内部工艺系统的支撑结构，同时又起着屏蔽外部偶然灾害的作用。其中，安全壳是核电站建构筑物中最重要的结构之一，是核安全事故下的最后一道物理屏障。安全壳是一种预应力混凝土结构，它的主要作用是防止核事故下壳内的辐射物质泄漏到环境中，从而保护环境。然而安全壳结构在核电站全寿期内不可更换，因此对安全壳结构服役状态的检测是确保该结构实现设计功能的重要保证；其中对安全壳外观进行定期的病害检测和隐患排查是保证安全壳服役性能的必要措施。然而，安全壳所在区域的安全管制措施非常严格，对于单壳结构，存在环境风速大，无人机等检测装备难以作业等问题；对于双壳结构，存在壳间环境封闭、狭窄、闷热以及可能存在放射性物质等问题，传统的人工检测方式存在作业安全风险高、作业效率低，且存在诸多不可达区等问题，安全壳外观缺陷检测长期未能实现全域覆盖，导致安全壳服役存在安全隐患。

2、cn202410058026.5公开一种特种机器人用动力转换装置和特种机器人，包括机座，第一驱动，旋翼，轮组和第二驱动，第一驱动设于机座并包括输出轴，输出轴上设有啮合部；旋翼与输出轴相连，第一驱动用于驱使旋翼转动；轮组包括轮架和轮圈，轮圈固定在轮架的外周侧，轮圈与旋翼同轴布置，且轮圈的内径大于旋翼的外径，轮组可滑移地套设于输出轴的外周侧并具有传动位和分离位，在传动位，轮组与啮合部啮合，在分离位，轮组和啮合部分离。

3、cn202211372460.8公开了一种可攀墙机器人的主体结构、可攀墙机器人及控制方法，所述可攀墙机器人的主体结构包括支撑体以及分别安装于支撑体的矢量旋翼系统和行走轮；所述可攀墙机器人的主体结构的行走轮在矢量旋翼系统提供负压作用下在工作面上行走；所述可攀墙机器人包括激光测绘组件和图像采集组件以及可攀墙机器人的主体结构，所述激光测绘组件和图像采集组件安装于可攀墙机器人的主体结构上。本发明通过矢量旋翼系统与行走轮相配合，以矢量旋翼系统为行走轮提供向工作面的压力，从而提高行走轮与工作面之间的静摩擦力，以方便该可攀墙机器人的主体结构以及具有可攀墙机器人的主体结构的可攀墙机器人在工作面上行走，方便图像采集组件对工作面进行清晰稳定的图像采集。

4、爬壁机器人能够吸附在构筑物壁面上移动，携带检测装备后可以作为取代人工检测作业的有效手段。专利申请号为cn202111554004.0的发明专利公开了一种多旋翼的爬壁机器人，该机器人安装有多个旋翼，通过旋翼产生的推力将机器人本体压在壁面上。机器人上安装有驱动轮，使其能够在壁面上移动。该发明的不足之处在于：

5、(1)现有人旋翼在空气中高速旋转，旋翼产生的周边流场是缺少边界约束的开放流场。在旋翼的搅动作用下，周边流场会产生紊乱的气流。气流和旋翼之间产生相互作用，导致推力产生波动。波动的推力作用在机器人上，就会导致机器人产生振动现象。振动现象影响壁面检测作业的稳定性和准确度。在项目的实际应用中，机器人本体安装有摄像头，振动会导致摄像头拍摄壁面的图像产生模糊，进而导致图像辨识的精度降低。

6、(2)紊乱的流场会增大旋翼的旋转阻力，从而降低旋翼的转速，削弱旋翼的推力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种应用于核电建构筑物外观缺陷检测智能机器人。采用真空负压吸附技术，有效解决了机器人振动过大、旋翼外周流场紊乱等问题，使机器人能够实现平稳移动和采集壁面高质量图像的功能；同时具备适合于各种材质壁面、极端粗糙壁面和复杂环境下进行检测作业的能力。

2、本发明采用的技术方案如下：核电厂负压吸附式外观智能检测爬壁机器人，机器人本体由车架、圆柱筒体、旋翼、驱动车轮、摄像头(视频、图像或其它传感器)等部件构成；所述爬壁机器人的中央的车架为一个中央镂空圆孔状的板，板圆孔内安装圆柱筒体，筒体中空且垂直于检测对象；设有3-4个驱动车轮安装车架的边缘；驱动车轮为电机驱动或从动轮；

3、所述圆柱筒体内设置有旋翼，旋翼由电机驱动，旋翼旋转产生推力，将机器人压在核电建构筑物的表面上。

4、进一步地，所述电机固定在电机支架上。电机支架是一根横杆，横杆固定在车架上。

5、进一步地，所述圆柱筒体在旋翼外周构建了一个固定界面的约束，能够限制旋翼外周的空气紊乱，消除机器人本体的振动。

6、进一步地，所述圆柱筒体上设置有若干环形、螺旋形或弧形缝隙，螺旋形、环形或弧形的方向与旋翼旋转面大致水平(一般与旋翼旋转面小于15度的偏角为好)，这些环形、螺旋形或弧形缝隙可以舒缓旋翼外周气流和圆柱筒体之间的速度变化，减小旋翼外周的粘性阻力。

7、与现有的技术相比，本发明的爬壁机器人具有以下有益效果：随着摄像al分析等技术的提高，可靠的机器吸附装置仍然需要更好的解决方案，用于承载摄像等设备，电源采用有线的负载能力更好，如电源采用无线的则使用更为方便，具体优点：

8、1)本发明所述机器人的圆柱筒体在旋翼的外周构建了一个固定界面的约束，限制了旋翼外周的空气紊乱，消除了推力的振动，获得了更平稳的推力。平稳的推力不仅有利于保持机器人的平稳，而且能够提高机器人上摄像头的拍摄精度。

9、2)由于消除了旋翼外周的紊乱流场，旋翼的旋转阻力减小。在相同的功率情况下，圆柱筒体能够有效地提高旋翼的转速而成的推力。随着转速的提

10、升，推力增加，机器人的负重能力也得到相应的提升。

11、3)本发明的爬壁机器人同时具备适合于各种材质壁面、极端粗糙壁面和复杂环境下进行检测作业的能力。本装置可用于垂直于水平的建筑面甚至吊顶式建筑的内表面(更强的气流产生气压)、极端粗糙壁面等，并已经初步设计应用本装置工作。

12、

技术特征：

1.一种核电厂负压吸附式外观智能检测爬壁机器人，其特征在于，机器人由车架、圆柱筒体、旋翼、驱动车轮、摄像头构成；所述爬壁机器人的中央的车架为一个中央镂空圆孔状的板，板圆孔内安装圆柱筒体，筒体中空且垂直于检测对象；设有驱动车轮安装车架的边缘；所述圆柱筒体内设置有旋翼，旋翼由电机驱动，旋翼旋转产生推力，将机器人压在核电建构筑物的表面上。

2.根据权利要求1所述的爬壁机器人，其特征在于，所述圆柱筒体上设置有若干环形、螺旋形或弧形缝隙，螺旋形、环形或弧形的方向与旋翼旋转面大致水平。

3.根据权利要求2所述的爬壁机器人，其特征在于，所述电机固定在电机支架上。电机支架是一根横杆，横杆固定在车架上。

4.根据权利要求2所述的爬壁机器人，其特征在于，电机固定在电机支架上。电机支架是一根横杆，横杆固定在车架上。

5.根据权利要求2所述的爬壁机器人，其特征在于，圆柱筒体在旋翼外周构建了一个固定界面的约束，能够限制旋翼外周的空气紊乱，消除机器人运动过程中本体的振动。

6.根据权利要求2所述的爬壁机器人，其特征在于，环形缝隙的数量三至四条，三至四条环形缝隙等间距分布，环形缝隙的高度设置h为旋翼的最大高度h的四分之一，每条环形缝隙的之间间隔设置为等于环形缝隙的高度。

7.根据权利要求6所述的爬壁机器人，其特征在于，当翼高度h等于20mm，环形缝隙高度为5mm。

技术总结一种核电厂负压吸附式外观智能检测爬壁机器人，由车架、圆柱筒体、旋翼、驱动车轮、摄像头等部件构成；所述爬壁机器人的中央的车架为一个中央镂空圆孔状的板，板圆孔内安装圆柱筒体，筒体中空且垂直于检测对象；设有驱动车轮安装车架的边缘；所述圆柱筒体内设置有旋翼，旋翼由电机驱动，旋翼旋转产生推力，将机器人压在核电建构筑物的表面上。所述圆柱筒体上设置有若干环形、螺旋形或弧形缝隙，螺旋形、环形或弧形的方向与旋翼旋转方向大致水平。本申请中的实施例有效解决了机器人振动过大、旋翼外周流场紊乱等问题，使机器人具有能够实现平稳移动和采集壁面高质量图像的功能。技术研发人员：荣华,范兴朗,向华伟,耿岩,黄俊超,杜洋,韩子叶,江宇受保护的技术使用者：中冶检测认证有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29