全方位移动探伤机器人的运动实验分析

探伤机器人工作场地主要为大型的球罐和圆柱罐，工作面呈球面或者圆柱面。针对工作面的特殊性，对实验平台参数进行设计和搭建。

图9-44　实验平台实物图

实验平台在设计上采用4 000 mm直径的圆柱形状，高度为2.8 m，壁厚为10 mm（图9-44）。由于探伤机器人本身可以适应不同弧度的曲面，4 000 mm直径的圆弧可以测试机器人的适应性和稳定性，在更大直径的圆弧上的运行状况会更加稳定。

机器人双侧同步设备主要有双侧视觉定位装置和双侧激光跟踪定位装置，分别安装在实验平台的内部和外部相对称的位置上。图9-45（a）为机器人双侧视觉定位装置，图9-45（b）为双侧激光跟踪定位装置。

图9-45　双侧同步定位实验装置

为了更精确地获取机器人运动数据，实验过程中使用FARU工业激光跟踪仪对机器人运动数据进行采集。激光跟踪仪作为一种高精密的三维测量和定位工具，可以对实验平台建立三维模型和相应坐标系，激光跟踪仪可以对机器人进行跟踪并记录坐标变化。图9-46为激光跟踪仪对机器人跟踪测量，获取机器人实时位置参数。

图9-46　激光跟踪仪对机器人跟踪测量

X射线数字平板探伤机器人实现在罐壁内外两侧同步运行，确保完成X射线在数字平板上成像，本实验将对双侧视觉同步定位方案、双侧激光跟踪定位方案进行实验和验证。(www.xing528.com)

图9-47为任意方向同步跟踪的X、Y坐标的变化值。起始位置由于从车和主车未在同一位置，从车首先完成对机器人位置的基本同步，在接下来的过程中实现了对主车的实时同步跟踪。主车为遥控控制，某些过程中加速度过快时，从车能够保持更加稳定平滑地跟踪，未出现大的位置波动现象。

图9-47　双侧视觉同步跟踪效果图

图9-48　双侧激光跟踪同步坐标变化

图9-48是主车任意方向运动，从车进行同步跟踪的X、Y向坐标的变化值。同步过程中从车设定最大加速度限制，确保同步跟踪运动更加平稳。利用双侧激光跟踪同步方式可以实现双侧机器人的同步运动，在停车阶段双车定位精度小于10 mm，满足探伤定位要求。

图9-49为机器人现场测试。基于实验平台对探伤机器人测试后，在某石化企业的大型球罐进行罐外行走和爬行测试，球罐体积为2 000 m3，内径15 700 mm，壁厚为48 mm，焊缝宽度为30 mm。在实地测试中，爬壁机器人运动平稳，在球罐表面运行时，机器人可以实现原地旋转和全方位运动，在之后项目研究中将进一步对机器人实地测试。

图9-49　机器人实地运动测试

本章介绍了Mecanum轮全方位移动机器人技术的典型应用，主要包括对Mecanum轮全方位移动AGV搬运车、Mecanum轮全方位移动操作臂、全方位移动探伤机器人系统等，为开发基于Mecanum轮的应用系统提供参考。