[发明专利]具有防晃动支撑件的紧凑型磁性履带车

说明书

提供了用于横越表面的机器人车辆。该车辆包括支撑用于驱动和使车辆转向的磁性驱动轮的底盘以及稳定机构。磁性轮包括两个通量集中轭和在其间延伸的轴向磁化毂。毂包括中央壳体，该中央壳体被配置为容纳传感器探测器并通过提供高磁导率材料的连续路径以使磁通量轴向流过驱动轮，增强车轮的磁拉力。稳定机构包括面向前和面向后支撑元件，其可移动地联接到所述底盘并且被配置成接触所述表面和相对于底盘对称地移动，从而在横越表面时保持车辆和探测器垂直于表面和为所述车辆提供稳定性，而无论表面曲率和车辆方位如何。

技术领域

本发明涉及机器人车辆，特别是涉及具有磁性驱动轮的机器人检查车辆。

背景技术

在大多数行业中，对设备进行例行检查至关重要，以确保安全并优化性能。例如，在石油工业和相关领域中，液体和气体及其混合物通过管道运输，并且这些材料也存储在大罐中。

在该行业中众所周知，为了保持管道、储罐等的完整性，可以采用传感器装置检查这种表面。特别地，检查车辆可以用于越过目标物体(例如，管道或罐)的表面并记录关于管壁质量的信息。这些检查车辆中的大多数使用超声或磁传感器执行检查。基于记录的信息，可以检测并记录被检查表面(例如管壁)中的任何裂缝或其他缺陷，以允许采取后续补救措施。

过去，存在用于检查各种结构例如工厂设备、船舶、水下平台、管道和储罐的不同检查车辆设计。如果没有合适的检查工具检查结构，则可以选择建造脚手架，以使人们能够检查这些结构，但成本高昂，并且对检查员的人身安全构成威胁。过去的检查工具缺乏有效地检查此类表面所需的控制、可操纵性和紧凑包装(即尺寸)。

另外，尽管在这种检查车辆中可以使用许多不同的传感器，但是超声传感器的一种优选类型是干耦合探测器(DCP)，其被配置为对表面进行超声检查以测量壁厚并检测腐蚀。干耦合探测器通常以轮子的形式构建，其中轴(车轴)应固定在其中，因为在外胎绕着轴旋转的同时，该轴具有牢固地嵌入其中的换能器组件。因此，必须握住并放置探测器的轴，以使换能器始终指向表面，这意味着未在其滚动和俯仰方向上标出车轮。

因此，使用DCP的挑战之一是探测器必须始终垂直于(正交于)被检查表面，而这在检查工具移动并导航表面时可能是一个挑战。另一个挑战是使探测器保持紧密接近或与被检查表面接触。这是特别困难的，因为检查车辆可以在管道或罐表面上沿圆周、纵向和螺旋方向行驶，这意味着必须重新对齐DCP以确保DCP垂直于被检查表面，而与检查车辆的位置无关。

本发明提供了一种用于在不依赖重力的操作中提供车辆运动的解决方案，其中可以将重力对车辆运动的影响最小化，同时仍然能够进行通用控制。同样，由于这是本发明的一种可能的用途，本发明能够保持稳定性并且有效地使诸如管道和容器的各种弯曲表面导航。本发明还涉及一种机构(设备/装置)，其在执行检查时以及在检查车辆被转向和/或沿表面以各种不同轨迹移动时使传感器稳定、保持传感器的合适高度以及相对于被检查表面使传感器(例如DCP)正交化，尽管表面的曲率的程度范围不同。

关于这些和其它考虑因素，提出了本文所公开的内容。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了一种用于横越表面的磁性机器人履带车。该车辆包括底盘和安装在底盘上的磁性驱动轮，使得驱动轮在横向方向上延伸。另外，驱动轮包括两个隔开的通量集中轭，它们围绕旋转轴线旋转，以及轴向磁化的毂，其在两个轭之间横向延伸。轭被配置为独立地被驱动，从而沿着表面使车辆驱动和转向。作为参考，车辆具有纵向轴线，其在前后方向上垂直于旋转轴线并穿过两个轭之间的中点延伸。