一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人及其工作方法

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人及其工作方法。

背景技术

在发电厂中，锅炉设备的安全运行对于发电厂的生产运营起着决定性的作用，锅炉受热面管作为锅炉设备的重要组成部分，也一直是发电厂安全防护检查的重点所在。然而，近年来，越来越多的发电机组参与电网深度调峰，大型机组频繁启停、长期低负荷运行，锅炉受热面管在此环境下更容易发生各种问题，导致管材提前失效，如水冷壁易产生鼓包、疲劳裂纹，过(再)热器氧化皮增生脱落引发爆管。锅炉受热面管的爆漏问题，也一直是影响发电企业安全生产作业的难题之一，严重威胁着机组运行的经济性及安全性。

据统计研究，锅炉水冷壁失效占比锅炉受热面管失效总数最大，只有通过加强锅炉防磨防爆检查才能有效提前预防、降低损失。传统锅炉水冷壁防磨防爆检查方式主要是目视检测，通过搭设高空平台人工巡检或者望远镜远距离观察，而高空平台人工巡检方式工作效率较低、成本高、工作过程中危险性高、工作强度大，望远镜远距离观察也需要搭设平台且观测精度相对较低。同时各发电集团公司对防磨防爆提出了更高更具体的要求，原则为“逢停必检”，但是随着机组容量的增加，四管结构越来越复杂，检验面积也越来越大，并且随着安全要求的提升，年度检测频次随之增加，但检查人员数量却逐年下降。因此，迫切需要一种智能化的锅炉防磨防爆检查新技术来为发电企业解决所述问题。为提高火力发电企业锅炉受热面管防磨防爆检查水平，减少锅炉泄露，为保障机组安全稳定运行作出重要的贡献。

发明内容

本发明提供一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，用于解决锅炉水冷壁管检修运维问题。

本发明提供一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人的工作方法，用以实现智能化水冷壁爬壁检修运维机器人对锅炉水冷壁管的检修运维。

本发明通过以下技术方案实现：

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述机器人包括机器人本体、巡检定位系统、综合配电系统、安全吊装系统、投放系统和使用功能系统；

所述机器人本体，用于搭载巡检定位系统和使用功能系统，满足负载重量需求，能够在锅炉的水冷壁表面的垂直和水平方向实现快速、稳定和安全的移动，完成需要的灵活动作；

所述巡检定位系统，用于负责机器人的位置感知以及定位导航，并采用两种以上定位计算方法减少误差，保障机器人在工作中定位数据的可靠性；

所述综合配电系统，用于负责整套设备的能源和动力输送，采用线缆方式，取用现场环境的220V交流电，经综合变压满足系统设备所需的实际配电；

所述安全吊装系统，用于负责保障机器人在锅炉的水冷壁表面作业的安全以及线缆供电的顺利进行；

所述投放系统，用于将机器人本体投放至锅炉的水冷壁表面，实现智能化安装管控操作过程，减少人员炉内进入操作过程；

所述使用功能系统，具备符合炉内功能环境条件的防护等级和自清洁能力的功能模块，满足机器人炉内长时间作业。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述机器人本体包括驱动模块、吸附模块、行走模块、视觉照明模块、通讯模块、传感模块和预留位置接口；

所述驱动模块为机器人本体的动力来源，其速度大于12m/min；

所述吸附模块为永磁吸附，满足机器人整体附着与锅炉的水冷壁表面要求，最大负载大于30kg，保证供电中断时机器人也可吸附在锅炉的水冷壁表面；

所述行走模块实现在膜式水冷壁表面机器人原地转向、横向移动、纵向移动、笛卡尔坐标系下四象限任意角度移动；

所述视觉照明模块满足图像数据采集和视觉观察的光线强度及角度需求，适合炉内昏暗恶劣环境；

所述通讯模块中控制线路与数据线路分别独立，保障机器人在工作的过程中通信的安全性；

所述传感模块包括防碰撞传感器、温湿度传感器、激光限位传感器以及灰尘浓度检测传感器，所有传感器的工作范围分为上下左右前后六个方向，传感器采集到的信号传输至传输至机器人终端控制系统；

所述预留位置接口为国家标准化软硬件接口，连接使用功能系统，以适应平台的移植和通用性。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述巡检定位系统包括激光雷达、3D激光定位、里程计、陀螺仪、计数器、高度计和视觉感知；

利用测量传感元件得到测量数据，根据锅炉结构尺寸参数及管排布置情况，经定位算法处理，综合判断机器人位置，消除运行中的累积误差；

所述定位导航具体为，利用位置感知和预设导航程序，设置轨迹规划参数，使得机器人在炉内有效工作区域内建图导航，自主的行走，完成作业任务。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述安全吊装系统包括动力模块、力矩检测模块、防坠安全绳索、防坠传动模块、供电线缆、收放传动模块、协同控制模块和吊装状态显示保护模块；

所述动力模块为整个安全吊装系统提供旋转动力力矩；最大保持力矩大于100N*M；

所述动力控制箱在机器人运动时保持力矩控制，适应在使用过程中力矩的变化；

所述力矩检测模块是由多点力矩传感器，布置在防坠传动模块和收放传动模块内部，感知防坠安全绳索与供电线缆所受力矩，反馈给动力模块，保障机器人在运动时的力矩控制与调节；

所述防坠安全绳索的一端固定在机器人本体上，所述防坠安全绳索的另一端固定在防坠传动模块，用于防止机器人工作时发生意外坠落；

所述防坠传动模块由动力模块经变速齿轮及程序控制传动，用于收放防坠安全绳索，具备自动收放与手动收放两种工作模式，便于操作，收放速度与机器人本体运动速度协调；

所述供电线缆的一端插入在机器人本体上，所述供电线缆的另一端固定在收放传动模块，用于综合配电系统与机器人设备的供电连接；

所述收放传动模块由动力模块经变速齿轮及程序控制传动，用于收放供电线缆，避免机器本体附加承重，导致机器人超载，具备自动收放与手动收放两种工作模式，收放速度与机器人本体运动速度一致。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述协同控制模块与机器人终端控制系统通讯，获取机器人本体的速度信息和巡检定位系统的位置信息，并控制调节安全吊装系统的动力模块、防坠传动模块与收放传动模块，实现机器人运动过程中的防坠安全绳索和供电线缆自动协同配合；

所述协同控制模块具备多路制动互锁设定，在机器人自动工作过程中，机器人本体、碰撞传感器、巡检定位系统、力矩检测模块、防坠传动模块、收放传动模块等发生异常或失去同步，进入制动互锁状态，此时状态全部进入互相锁定，解锁方式为手动调节确认后逐步解除锁定；

所述吊装状态显示保护模块包括力矩检测显示、速度检测显示及状态检测显示；

所述力矩检测显示包括显示力矩大小、力矩方向和动态力矩示波器；

所述速度检测显示包括显示防坠安全绳索与供电线缆的速度大小、速度方向和动态速度示波器；

所述状态检测显示包括各吊装模块的连接状态、同步状态、互锁状态、电量状态、绳索状态、线缆状态、通讯质量和动力工装状态。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述所述投放系统包括结构化自动投放装置、轨道和线路对接器，炉膛冷却至≤60度后，将机器人本体安装在投放系统的结构化自动投放装置，经轨道，进入锅炉人孔，吸附在锅炉的水冷壁表面，由线路对接器自动对接安全吊装系统，连接线路。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述使用功能系统包括清扫系统、视觉检测系统、无损测厚系统、打磨系统、焊接系统、无损检测系统、激光熔覆系统等，并预留可扩展其它功能模块所需的结构和硬件及软件接口；

所述清扫系统满足锅炉炉膛全位置水冷壁表面清扫需求与清扫效果，提高机器人本体移动的安全性、图像采集的清晰度、测厚的准确性；

所述系统接口采用标准化设计，与机器人本体连接进行通讯；

所述清扫机械结构采用标准化设计，与机器人本体连接，结构台末端可向上提起，便于跨区域操作；

所述清扫装置用于清理管壁表面的灰尘、焦渣；选用不同清扫方式可有效适应清扫需求，以达到清扫效果；

所述清扫控制模块与终端控制系统通讯连接，实现远程操作控制。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述视觉检测系统负责对管壁表面状态采集及环境监测，所述视觉检测系统包括系统接口、环境拍摄模块、旋转控制云台、管壁拍摄模块、移动空间平台、功能监测拍摄模块和图像储存传输模块；

所述系统接口采用标准化设计，与机器人本体连接进行通讯；

所述环境拍摄模块为适合昏暗恶劣环境的高清相机，45倍光学变倍，光学防抖，具备拍摄、录像以及镜前自清洗功能，安装在旋转控制云台上；

所述旋转控制云台，使得环境拍摄模块在水平0-360°，垂直0-90°范围转动，与终端控制系统通讯连接，自动或手动调整相机位置，实现周边环境状态检查；

所述管壁拍摄模块为适合昏暗恶劣环境的高清相机，5倍光学变倍，光学防抖，具备拍摄、录像以及镜前自清洗功能，安装在移动空间平台；

所述移动空间平台，使得管壁拍摄模块在前后、左右、上下三个方向的移动，与终端控制系统通讯连接，自动或手动调整相机位置，记录管壁表面状态信息；

所述功能监测拍摄模块为适合昏暗恶劣环境的高清相机，5倍光学变倍，光学防抖，具备拍摄、录像以及镜前自清洗功能，安装在机器人本体上，与终端控制系统通讯连接，能够对清扫系统、视觉检测系统、无损测厚系统、打磨系统、焊接系统、无损检测系统、激光熔覆系统等进行工作状态监测，辅助具体功能模块实现工况适应，完成相应功能；

所述图像储存传输模块与终端控制系统通讯连接，实时将数据返回给操作者。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述无损测厚系统负责对管壁厚度进行快速定位筛查和规律密集扫查，所述无损测厚系统包括系统接口、电磁超声测厚模块、三轴位移平台和数据储存传输模块；

所述系统接口采用标准化设计，与机器人本体连接进行通讯；

所述电磁超声测厚模块工作时无需耦合剂，允许工件表面有油漆、浮锈和凹凸不平，厚度测量范围1.5～100mm，测试物体表面最小曲率直径大于10mm，测量精度0.01～0.05mm，安装在三轴位移平台上；

所述三轴位移平台使得电磁超声测厚模块在前后、左右、上下三个方向的移动和范围内旋转，与终端控制系统通讯连接，配合功能监测拍摄模块，识别每个或当前工作管壁中线位置，自动跟踪或手动调整位置，根据不同的水冷壁管径调整到可检测相对角度和间距，连续快速测得管道壁厚；

所述数据储存传输模块与终端控制系统通讯连接，实时将连续的测厚数据传输返回给操作者；

所述壁厚数据记录显示查询和模型配套显示模块，做到实时存储、实时调取查看，并经主机数据处理，形成测厚日志与模型配套显示，绘制水冷壁壁厚数据云图，直观分标析水冷壁整体状态。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述打磨系统负责对管壁表面的异常打磨处理，所述打磨系统包括系统接口、机械打磨砂轮、六轴机械手臂和通讯控制模块；

所述焊接系统负责对管道泄漏的焊接处理；

所述无损检测系统负责对管道的无损检测；

所述激光熔覆系统负责对管道表面的激光堆焊处理。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人的工作方法，所述工作方法使用上述智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述工作方法具体为，

首先将智能化水冷壁爬壁检修运维机器人装配，再进行整体机器人供电，进行机器人配置的更换与切换管理，管理机器人本体、综合配电、安全吊装、使用功能系统、终端控制器、组成附件；进行机器人本体移动手动控制，打开指示照明、功能照明、自清洁、安全吊装系统同步；到达指定位置后，打开可视化建模巡航任务程序，设置工作巡航路径参数，包含巡检区域、巡检路径、运动原点、运动拐点、运动终点，开启机器人本体移动自动控制；

开启清扫系统，选择清扫方式，调节清扫机械结构、控制清扫装置和清扫配件，设置模式及参数；一般待清扫系统执行完毕后，回到工作起点，再开启视觉检测系统和无损测厚系统，控制视觉检测系统无损测厚系统准备执行工作任务；

通过环境模型显示锅炉整体信息，获取巡检定位系统反馈数据，表征机器人本体位置与巡检轨迹；通过环境本体状态显示显示周围环境状态参数和机器人本体状态；

进行数据图像采集记录处理；如果发生机器人本体异常、功能系统异常、缺陷识别异常、数据超标、通讯异常会发生报警，通过手动操作解除报警，继续进行任务；

安全吊装系统获取机器人本体的速度信息和巡检定位系统的位置信息，使机器人运动过程中的防坠安全绳索和供电线缆自动协同配合；

最后，完成工作任务，返回设置初始位置，手动控制机器人本体移动，回到锅炉底部人孔处；机器人本体与安全吊装系统分离，通过自动投放装置，移出锅炉人孔；使整体设备断电；拆解机器人本体上安装的巡检定位系统和选配的使用功能系统；收回线缆，拆解炉顶安装的安全吊装系统、综合配电系统以及锅炉底部人孔处安装投放系统。

本发明的有益效果是：

本发明可在停炉后对锅炉水冷壁进行防磨防爆检查及问题处理，解决电厂防磨防爆停备或临检时间紧、效率低、成本高、任务重等问题，代替人工开展四管检修维护工作。

本发明可根据具体炉型系统化调整设定参数，可根据具体检修需求搭载多信息采集模块、多任务处理模块，可远程控制，实现炉膛内四管信息的全自动快速采集，替代人工在恶劣作业场所的维修工作，提升检查效率，缩短检修工期，降低经济成本，解决现场盲区，帮助技术人员有效识别缺陷，处理问题，弥补人员经验不足，从而提高锅炉安全经济运行水平。

本发明机器人系统采用可拆卸化结构设计，根据不同目的可任意组合配置功能模块、重复使用，运行稳定，其逻辑原理简单，适用性广，操作方便，既能解决一系列锅炉水冷壁管检修运维问题，也为其它高位复杂环境检修运维问题提供了选择方式。

附图说明

图1为本发明的整体系统组成结构逻辑解析框架示意图。

图2为本发明的机器人本体组成结构逻辑解析框架示意图。

图3为本发明的巡检定位系统组成结构逻辑解析框架示意图。

图4为本发明的安全吊装系统组成结构逻辑解析框架示意图。

图5为本发明的使用功能系统组成结构逻辑解析框架示意图。

图6为本发明的使用功能—清扫系统组成结构逻辑解析框架示意图。

图7为本发明的使用功能—视觉检测系统组成结构逻辑解析框架示意图。

图8为本发明的使用功能—无损测厚系统组成结构逻辑解析框架示意图。

图9为本发明的终端控制系统组成结构逻辑解析框架示意图。

图10为本发明的终端控制系统—功能系统启停操作控制组成结构逻辑解析框架示意图。

图11为本发明的终端控制系统—环境本体状态显示及数据图像采集记录处理组成结构逻辑解析框架示意图。

图12为本发明的人工智能分析管理系统组成结构逻辑解析框架示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其它情况下，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

下面结合本申请说明书附图1-12，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

通过应用该机器人系统可在停炉后对锅炉水冷壁进行防磨防爆检查及问题处理，解决电厂防磨防爆停备或临检时间紧、效率低、成本高、任务重等问题，代替人工开展四管检修维护工作。同时，可根据具体炉型系统化调整设定参数，可根据具体检修需求搭载多信息采集模块、多任务处理模块，可远程控制，实现炉膛内四管信息的全自动快速采集，替代人工在恶劣作业场所的维修工作，提升检查效率，缩短检修工期，降低经济成本，解决现场盲区，帮助技术人员有效识别缺陷，处理问题，弥补人员经验不足，从而提高锅炉安全经济运行水平。

该机器人系统采用可拆卸化结构设计，根据不同目的可任意组合配置功能模块、重复使用，运行稳定，其逻辑原理简单，适用性广，操作方便，既能解决一系列锅炉水冷壁管检修运维问题，也为其它高位复杂环境检修运维问题提供了选择方式。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述机器人包括机器人本体、巡检定位系统、综合配电系统、安全吊装系统、投放系统和使用功能系统；

所述机器人本体，用于搭载巡检定位系统和使用功能系统，满足负载重量需求，能够在锅炉的水冷壁表面的垂直和水平方向实现快速、稳定和安全的移动，完成需要的灵活动作；

所述巡检定位系统，用于负责机器人的位置感知以及定位导航，并采用两种以上定位计算方法减少误差，保障机器人在工作中定位数据的可靠性；

所述采用两种以上定位计算方法减少误差具体为，以UWB空间定位为基础，经过陀螺仪传感重力方向校准，激光位移传感器空间水平校准，联合修正空间位置信息；

所述综合配电系统，用于负责整套设备的能源和动力输送，采用线缆方式，取用现场环境的220V交流电，经综合变压满足系统设备所需的实际配电；

所述综合变压具体为，将现场220V交流电，根据感应电动势原理，通过铁芯线圈变压器，将接电电压变成机器人实际使用的小于36V的安全电压；

所述安全吊装系统，用于负责保障机器人在锅炉的水冷壁表面作业的安全以及线缆供电的顺利进行；

所述投放系统，用于将机器人本体投放至锅炉的水冷壁表面，实现智能化安装管控操作过程，减少人员炉内进入操作过程；

所述使用功能系统，所述使用功能系统分别采用可拆卸化结构设计，工业风格统一，根据不同使用目的，在机器人本体上搭载不同的功能系统；具备符合炉内功能环境条件的防护等级(防水、防尘IP65级以上)和自清洁能力的功能模块，满足机器人炉内长时间作业。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述机器人本体体积小巧，横截面积小于450mm宽*430mm高，最大重量小于50kg，具备在特定的区域穿越更狭小空间能力；

所述各模块为系统一体化设计，工业风格统一，并具有符合炉内功能环境条件的防护等级(防水、防尘IP65级以上)和自清洁能力，满足机器人炉内长时间作业；

所述机器人本体包括驱动模块、吸附模块、行走模块、视觉照明模块、通讯模块、传感模块和预留位置接口；

所述驱动模块为机器人本体的动力来源，其速度采用无级变速模式最大速度大于12m/min；

所述吸附模块为永磁吸附，满足机器人整体附着与锅炉的水冷壁表面要求，最大负载大于30kg，保证供电中断时机器人也可吸附在锅炉的水冷壁表面，防止机器人不发生坠落、滑落、移位等；

所述行走模块实现在膜式水冷壁表面机器人原地转向、横向移动、纵向移动、笛卡尔坐标系下四象限任意角度移动；使机器人在水冷壁单面具备跨斜面能力，最大爬坡角度大于145°，在全区域内具备跨区域能力，最大横向扩区域角度大于145°，在全位置具备跨障碍能力，最大可跨障碍高度不小于50mm；

所述视觉照明模块包括工作指示灯、位置指示照明以及功能照明；所述工作指示灯为红绿色，所示位置指示照明为黄色，所述功能照明集成布置于机器人本体六个方向，满足图像数据采集和视觉观察的光线强度及角度需求，适合炉内昏暗恶劣环境；

所述通讯模块中控制线路与数据线路分别独立，无线有线两种模式无缝切换，并具有备用通信冗余设计，保障机器人在工作的过程中通信的安全性，最远通讯距离可达1000m；

所述传感模块包括防碰撞传感器、温湿度传感器、激光限位传感器以及灰尘浓度检测传感器，所有传感器的工作范围分为上下左右前后六个方向，传感器采集到的信号传输至传输至机器人终端控制系统；

所述预留位置接口为国家标准化软硬件接口，连接使用功能系统，以更好的适应平台的移植和通用性。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述巡检定位系统包括激光雷达、3D激光定位、里程计、陀螺仪、计数器、高度计和视觉感知；

位置感知为利用测量传感元件得到测量数据，根据锅炉结构尺寸参数及管排布置情况，经定位算法处理，综合判断机器人位置，消除运行中的累积误差

所述测量传感元件为激光雷达、3D激光定位、里程计、陀螺仪、计数器、高度计和视觉感知；

所述定位算法为基于数学建模的空间几何定位算法，将位置信息数据与机器人巡检定位系统结合，修正位置信息。

所述机器人的位置包括锅炉全局位置与管排局部位置；锅炉全局位置包括了炉前区、炉后区、炉左区、炉右区，每个区域由上倾角段，平直段，下倾角段及负倾角段；全局定位精度≤±5cm；管排局部位置包括了管号识别、单管管段局部位置和管段间隙局部位置，局部定位精度≤±5mm；

所述定位导航具体为，利用位置感知和预设导航程序，设置轨迹规划参数，使得机器人在炉内有效工作区域内建图导航，自主的行走，完成作业任务。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述安全吊装系统包括动力模块、力矩检测模块、防坠安全绳索、防坠传动模块、供电线缆、收放传动模块、协同控制模块和吊装状态显示保护模块；

所述动力模块包括高品质电机及动力控制箱，为整个安全吊装系统提供旋转动力力矩；最大保持力矩大于100N*M；

所述动力控制箱在机器人运动时保持力矩控制，控制箱可手动调节，也可以通过力矩检测模块自适应调节，适应在使用过程中力矩的变化；

所述力矩检测模块是由多点力矩传感器，布置在防坠传动模块和收放传动模块内部，感知防坠安全绳索与供电线缆所受力矩，反馈给动力模块，保障机器人在运动时的力矩控制与调节；

所述防坠安全绳索的一端固定在机器人本体上，所述防坠安全绳索的另一端固定在防坠传动模块，用于防止机器人工作时发生意外坠落；

所述防坠传动模块布置在锅炉炉顶，所述防坠传动模块由动力模块经变速齿轮及程序控制传动，用于收放防坠安全绳索，具备自动收放与手动收放两种工作模式，便于操作，收放速度与机器人本体运动速度协调；

所述供电线缆的一端插入在机器人本体上，所述供电线缆的另一端固定在收放传动模块，用于综合配电系统与机器人设备的供电连接；

所述收放传动模块布置在锅炉炉顶，所述收放传动模块由动力模块经变速齿轮及程序控制传动，用于收放供电线缆，避免机器本体附加承重，导致机器人超载，具备自动收放与手动收放两种工作模式，收放速度与机器人本体运动速度一致。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述协同控制模块与机器人终端控制系统通讯，获取机器人本体的速度信息和巡检定位系统的位置信息，并控制调节安全吊装系统的动力模块、防坠传动模块与收放传动模块，实现机器人运动过程中的防坠安全绳索和供电线缆自动协同配合；

所述协同控制模块具备多路制动互锁设定，在机器人自动工作过程中，机器人本体、碰撞传感器、巡检定位系统、力矩检测模块、防坠传动模块、收放传动模块等发生异常或失去同步，进入制动互锁状态，此时状态全部进入互相锁定，解锁方式为手动调节确认后逐步解除锁定；

所述吊装状态显示保护模块包括力矩检测显示、速度检测显示及状态检测显示；

所述力矩检测显示包括显示力矩大小、力矩方向和动态力矩示波器等功能；

所述速度检测显示包括显示防坠安全绳索与供电线缆的速度大小、速度方向和动态速度示波器等功能；

所述状态检测显示包括各吊装模块的连接状态、同步状态、互锁状态、电量状态、绳索状态、线缆状态、通讯质量和动力工装状态等；

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述所述投放系统包括结构化自动投放装置、轨道和线路对接器，炉膛冷却至≤60度后，将机器人本体安装在投放系统的结构化自动投放装置，经轨道，进入锅炉人孔，吸附在锅炉的水冷壁表面，由线路对接器自动对接安全吊装系统，连接线路；

所述锅炉人孔为机器人进入锅炉的孔洞。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述使用功能系统包括清扫系统、视觉检测系统、无损测厚系统、打磨系统、焊接系统、无损检测系统、激光熔覆系统等，并预留可扩展其它功能模块所需的结构和硬件及软件接口；

所述清扫系统包括系统接口、清扫机械结构、清扫装置、清扫控制模块，满足锅炉炉膛全位置水冷壁表面清扫需求与清扫效果，提高机器人本体移动的安全性、图像采集的清晰度、测厚的准确性；

所述系统接口采用标准化设计，与机器人本体连接进行通讯；

所述清扫机械结构采用标准化设计，与机器人本体连接，结构台末端可向上提起，便于跨区域操作；

所述清扫装置包括机械臂搭载砂轮、高压雾化清洗、压缩空气吹扫、激光燃烧回收、柔性旋转钢刷或滚动吸附清扫等方式，用于清理管壁表面的灰尘、焦渣；选用不同清扫方式可有效适应清扫需求，以达到清扫效果；

所述清扫装置可有效清除水冷壁表面坚硬的焦渣，含磁性焦渣灰尘脱落不能影响机器人正常移动，不砸伤炉膛管壁；

所述清扫装置使用管路配件时由安全吊装系统配合，增加清扫管路、清扫管路传动模块；

所述清扫控制模块与终端控制系统通讯连接，实现远程操作控制；控制方式包括自动和手动模式，可手动控制清扫开关、速度等，能够根据工况条件自动清理。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述视觉检测系统负责对管壁表面状态采集及环境监测，所述视觉检测系统包括系统接口、环境拍摄模块、旋转控制云台、管壁拍摄模块、移动空间平台、功能监测拍摄模块和图像储存传输模块、图像数据记录显示查询和模型配套显示模块、自学习识别算法及缺陷报警定位算法等；

所述系统接口采用标准化设计，与机器人本体连接进行通讯；

所述环境拍摄模块为适合昏暗恶劣环境的高清相机，45倍光学变倍，光学防抖，具备拍摄、录像以及镜前自清洗功能，安装在旋转控制云台上；

所述旋转控制云台包括三维运动转轴和控制单元，使得环境拍摄模块在水平0-360°，垂直0-90°范围转动，与终端控制系统通讯连接，自动或手动调整相机位置，实现周边环境状态检查；

所述管壁拍摄模块为适合昏暗恶劣环境的高清相机，5倍光学变倍，光学防抖，具备拍摄、录像以及镜前自清洗功能，安装在移动空间平台；

所述移动空间平台包括三向移动结构和控制单元，使得管壁拍摄模块在前后、左右、上下三个方向的移动，与终端控制系统通讯连接，自动或手动调整相机位置，记录管壁表面状态信息；

所述功能监测拍摄模块为适合昏暗恶劣环境的高清相机，5倍光学变倍，光学防抖，具备拍摄、录像以及镜前自清洗功能，安装在机器人本体上，与终端控制系统通讯连接，能够对清扫系统、视觉检测系统、无损测厚系统、打磨系统、焊接系统、无损检测系统、激光熔覆系统等进行工作状态监测，辅助具体功能模块实现工况适应，完成相应功能；

所述图像储存传输模块与终端控制系统通讯连接，实时将数据返回给操作者。

所述图像数据记录显示查询和模型配套显示模块集成在终端控制系统，做到实时存储、实时调取查看，并经主机数据处理，形成图像日志与模型配套显示，绘制三维实景模型，直观分标析水冷壁整体状态；

所述自学习识别算法及缺陷报警定位算法集成在终端控制系统，对水冷壁局部表面裂纹、砸伤、变形、磨损、鼓包、高温腐蚀等缺陷进行自动化识别、报警和定位。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述无损测厚系统负责对管壁厚度进行快速定位筛查和规律密集扫查，所述无损测厚系统包括系统接口、电磁超声测厚模块、三轴位移平台和数据储存传输模块、壁厚数据记录显示查询和模型配套显示模块、壁厚预测算法和异常报警定位算法等；

所述系统接口采用标准化设计，与机器人本体连接进行通讯；

所述电磁超声测厚模块包括电磁声换能器、接触传感器、工作指示灯和配套程序，模块工作时无需耦合剂，允许工件表面有油漆、浮锈和凹凸不平，厚度测量范围1.5～100mm(钢、不锈钢)，测试物体表面最小曲率直径大于10mm，测量精度0.01～0.05mm，安装在三轴位移平台上；

所述三轴位移平台包括移动机械结构和移动控制单元，使得电磁超声测厚模块在前后、左右、上下三个方向的移动和范围内旋转，与终端控制系统通讯连接，配合功能监测拍摄模块，识别每个或者当前工作管壁中线位置，自动跟踪或手动调整位置，根据不同的水冷壁管径调整到可检测相对角度(80°范围内可调)和间距，连续快速测得管道壁厚；前后移动精度小于2mm，左右移动精度小于5mm，上下提离速度大于10cm/s，自适应旋转调整角度大于30°；

所述数据储存传输模块与终端控制系统通讯连接，实时将连续的测厚数据传输返回给操作者；

所述壁厚数据记录显示查询和模型配套显示模块集成在终端控制系统，做到实时存储、实时调取查看，并经主机数据处理，形成测厚日志与模型配套显示，绘制水冷壁壁厚数据云图(或三维实景模型)，直观分标析水冷壁整体状态。

所述壁厚预测算法和异常报警定位算法集成在终端控制系统，对水冷壁管道壁厚减薄超标数据进行自动化识别、报警和定位，显示剩余强度寿命。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述打磨系统负责对管壁表面的异常打磨处理，所述打磨系统包括系统接口、机械打磨砂轮、六轴机械手臂和通讯控制模块等；

所述焊接系统负责对管道泄漏的焊接处理，所述焊接系统包括系统接口、TIG焊接模块、六轴机械手臂、通讯控制模块等；

所述无损检测系统负责对管道的无损检测，所述无损检测系统包括系统接口、DR模块、MT模块、UT模块、脉冲涡流模块、六轴机械手臂、通讯控制模块等；

所述激光熔覆系统负责对管道表面的激光堆焊处理，所述激光熔覆系统包括系统接口、激光熔覆模块、六轴机械手臂、通讯控制模块等。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人的控制系统，所述控制系统包括终端控制系统和人工智能分析管理系统；

所述终端控制系统负责机器人系统的全流程控制与管理，并协调各系统之间的通讯及控制协同，为一体化的监视和控制；

所述人工智能分析管理系统具备综合管理能力，全面提升整体使用效果。

进一步的，所述终端控制系统包括机器人本体移动控制、巡航路径规划设置模块、配电控制模块、功能系统启停操作控制模块、环境模型显示模块、环境本体状态显示模块、数据图像采集记录处理模块、异常报警处理模块、通讯集控传输模块和设备配置管理模块；

所述机器人本体移动控制包括磁力吸附、移动行走、驱动速度控制、转向控制、越障跨面控制、指示照明控制、功能照明控制、自清洁控制、安全吊装系统同步控制、模式选择控制和其它附件操作控制；

所述巡航路径规划设置模块包括位置感知信息处理反馈、轨迹参数设置、可视化建模巡航任务程序；轨迹参数包括巡检区域、巡检路径、运动原点、运动拐点、运动终点；

所述配电控制模块包括各系统的配电控制与管理，总开关与分开关控制。

进一步的，所述功能系统启停操作控制是对各功能系统单独控制，所述功能系统启停操作控制包括清扫系统控制模块、视觉检测系统控制模块、无损测厚系统控制模块、打磨系统控制模块、焊接系统控制模块、无损检测系统控制模块和激光熔覆系统控制模块；

所述清扫系统控制模块包括清扫方式选择模块、清扫机械结构控制模块、清扫装置控制模块、清扫配件控制模块，控制方式包括自动和手动模式，可手动控制清扫开关、速度，能够根据工况条件自动清理；

所述视觉检测系统控制模块包括环境拍摄模块控制模块、旋转控制云台控制模块、管壁拍摄模块控制模块、移动空间平台控制模块、功能监测拍摄控制模块、图像储存传输控制模块、图像数据记录显示查询和模型配套显示控制模块、自学习识别算法启停控制模块及缺陷报警定位启停控制模块；

所述无损测厚系统控制模块包括电磁超声测厚模块控制模块、三轴位移平台控制模块、数据储存传输模块控制模块、壁厚数据记录显示查询和模型配套显示模块控制模块、壁厚预测模块和异常报警定位启停控制模块；

所述打磨系统控制包括机械打磨砂轮控制、六轴机械手臂控制；

所述焊接系统控制包括TIG焊接模块控制、六轴机械手臂控制；

所述无损检测系统控制包括DR模块控制、MT模块控制、UT模块控制、脉冲涡流模块控制、六轴机械手臂控制；

所述激光熔覆系统控制包括激光熔覆模块控制、六轴机械手臂控制。

进一步的，所述图像数据记录显示查询和模型配套显示模块做到实时存储、实时调取查看，并经主机数据处理，形成图像日志与模型配套显示，绘制三维实景模型，直观分标析水冷壁整体状态；

所述自学习识别模块及缺陷报警定位模块对水冷壁局部表面裂纹、砸伤、变形、磨损、鼓包、高温腐蚀等缺陷进行自动化识别、报警和定位。

进一步的，所述环境模型显示是根据具体锅炉结构尺寸及管排布置情况参数设置建模，经校验处理显示锅炉整体信息的显示模型，获取巡检定位系统反馈数据，表征机器人本体位置与巡检轨迹；

所述环境本体状态显示模块包括周围环境状态参数显示和机器人本体状态显示；

所述周围环境状态显示模块包括管壁表面状态显示、周围环境监测界面显示、功能监测显示、图像数据记录查询处理显示和模型配套渲染显示、缺陷识别及报警定位显示和安全吊装系统状态显示；

所述机器人本体状态显示模块包括作业终端面板界面、自动/手动工作模式、机器本体模型、各传感器状态数值、机器人本体速度、机器人定位信息、任务状态、通信连接状态、同步协同状态和异常报警状态显示。

进一步的，所述数据图像采集记录处理模块包括传感数据、各功能系统采集的图像数据、测量数据、检测数据的记录、存储、调用、处理渲染及反馈；

所述数据处理渲染模块包括形成图像日志与模型配套显示、形成测厚日志与模型配套显示、绘制三维实景模型、绘制水冷壁壁厚数据云图、缺陷自动化识别、壁厚减薄超标自动化识别、剩余强度寿命计算和问题报警和定位；

所述异常报警处理包括机器人本体异常报警处理、功能系统异常报警处理、缺陷识别异常报警处理、数据超标报警处理、通讯异常报警处理。

进一步的，所述通讯集控传输模块包括控制集控传输、数据传输、数据调用、数据清洗、数据加密、数据解析、数据上传、各系统间协同反馈，无线有线两种模式无缝切换，并具备备用通信冗余设计；

所述设备配置管理模块包括管理多套机器人本体、综合配电、安全吊装、使用功能系统、终端控制器、组成附件，以及配置的更换与切换。

进一步的，所述人工智能分析管理系统包括锅炉管理模块、受热面管理模块、锅炉整体模型管理模块、历史数据信息管理模块和智能数据分析管理模块；

所述锅炉管理模块包括锅炉的锅炉编号、生产厂商、投产日期、锅炉结构尺寸、管排布置信息管理；

所述受热面管理模块包括受热面分区管理和受热面管材信息管理；

所述受热面分区管理模块为锅炉的不同区域划分，包括水冷壁、过热器、再热器、省煤器；

所述受热面管材信息管理模块包括规格材质、排数、管数、管编号、实际长度、实际宽度、管间距、管直径、管厚度、鳍片宽度和鳍片厚度信息管理；

所述锅炉整体模型管理模块包括不同由锅炉管理信息与受热面管理信息经校验处理所建模型的管理；

所述历史数据信息管理模块包括每一次机器人运维任务时长、任务数据记录，每个锅炉的检修次数、任务时长和任务数据的统计对比。

进一步的，所述智能数据分析管理模块包括图像日志模块、图像渲染模块、测厚日志模块、三维实景模型建设模块、数据与模型配套模块、水冷壁壁厚数据云图模块、缺陷图像识别模块、壁厚减薄超标识别模块、剩余强度寿命计算模块、问题报警和定位模块；

图像日志模块：采集图像的记录及查询；

图像渲染模块：采集图像清晰化与完整化处理；

测厚日志模块：采集管壁厚度的记录及查询；

三维实景模型建设模块：锅炉空间及管排模型的三维场景重建；

数据与模型配套模块：数据、图像、模型之间的相互调用及数据处理显示；

水冷壁壁厚数据云图模块：管壁测厚数据的云图形式显示；

缺陷图像识别模块：管壁状态的异常识别；

壁厚减薄超标识别模块：管壁测厚数据到标准壁厚的70％以下标识处理；

剩余强度寿命计算模块：管壁壁厚数据对应的材料强度及预测后续磨损使用寿命；

问题报警：数据异常及模块异常的提示与报警；

定位模块：缺陷图像在锅炉空间的位置信息，测厚数据在锅炉空间的位置信息。

一种智能化水冷壁爬壁检修运维机器人的工作方法，所述工作方法使用上述智能化水冷壁爬壁检修运维机器人，所述工作方法具体为，

首先将智能化水冷壁爬壁检修运维机器人装配，调用锅炉管理、受热面管理、锅炉整体模型管理以及智能数据分析算法管理程序，输入锅炉管理中锅炉编号、生产厂商、投产日期、锅炉结构尺寸、管排布置等信息，输入受热面管理中锅炉区域划分，管材规格材质、排数、管数、管编号、实际长度、实际宽度、管间距、管直径、管厚度、鳍片宽度、鳍片厚度等信息，利用锅炉管理信息与受热面管理信息经校验处理新建锅炉模型，并加载图像日志算法、图像渲染算法、测厚日志算法、三维实景模型建设算法、数据与模型配套算法、水冷壁壁厚数据云图算法、缺陷图像识别算法、壁厚减薄超标识别算法、剩余强度寿命计算算法、问题报警和定位算法。

开启终端控制系统，整体机器人供电，进行机器人配置的更换与切换管理，管理机器人本体、综合配电、安全吊装、使用功能系统、终端控制器、组成附件；进行机器人本体移动手动控制，打开指示照明、功能照明、自清洁、安全吊装系统同步。到达指定位置后，打开可视化建模巡航任务程序，设置工作巡航路径参数，包含巡检区域、巡检路径、运动原点、运动拐点、运动终点，开启机器人本体移动自动控制，进行功能系统启停操作图10，使得机器人在炉内有效工作区域内建图导航，自主的行走，进行作业任务；

使用终端控制系统图9开始任务。

以清扫系统图6、视觉检测系统图7及无损测厚系统图8组合功能为例，开启清扫系统图6，选择清扫方式，调节清扫机械结构、控制清扫装置和清扫配件，设置模式及参数；一般待清扫系统图6执行完毕后，回到工作起点，再开启视觉检测系统图7和无损测厚系统图8，控制视觉检测系统环境拍摄模块、旋转控制云台、管壁拍摄模块、移动空间平台、功能监测拍摄模块、图像储存传输模块、图像数据记录显示查询和模型配套显示模块、自学习识别算法及缺陷报警定位算法启停等，控制无损测厚系统电磁超声测厚模块、三轴位移平台、数据储存传输模块、壁厚数据记录显示查询和模型配套显示模块、壁厚预测算法和异常报警定位算法启停等，准备执行工作任务；

终端控制系统图9在任务执行过程中，通过环境模型显示锅炉整体信息，获取巡检定位系统图3反馈数据，表征机器人本体位置与巡检轨迹；通过环境本体状态显示图11显示周围环境状态参数和机器人本体状态；周围环境状态显示包含管壁表面状态显示、周围环境监测界面显示、功能监测显示、图像数据记录查询处理显示和模型配套渲染显示、缺陷识别及报警定位显示、安全吊装系统状态显示。

所述机器人本体状态显示包含作业终端面板界面、自动/手动工作模式、机器本体模型、各传感器状态数值、机器人本体速度、机器人定位信息、任务状态、通信连接状态、同步协同状态、异常报警状态。

终端控制系统图9在任务执行过程中，进行数据图像采集记录处理图11；包含传感数据、各功能系统采集的图像数据、测量数据、检测数据的记录、存储、调用、处理渲染及反馈。其中数据处理渲染包含形成图像日志与模型配套显示、形成测厚日志与模型配套显示、绘制三维实景模型、绘制水冷壁壁厚数据云图、缺陷自动化识别、壁厚减薄超标自动化识别、剩余强度寿命计算、问题报警和定位。

终端控制系统图9在任务执行过程中，如果发生机器人本体异常、功能系统异常、缺陷识别异常、数据超标、通讯异常会发生报警，通过手动操作解除报警，继续进行任务；

终端控制系统图9在任务执行过程中，通过通讯集控传输模块进行控制集控传输、数据传输、数据调用、数据清洗、数据加密、数据解析、数据上传、各系统间协同反馈，可无线有线两种模式无缝切换。

安全吊装系统图4在任务执行过程中负责保障机器人在水冷壁面作业的安全以及线缆供电的顺利进行，包含动力模块、力矩检测模块、防坠安全绳索、防坠传动模块、供电线缆、收放传动模块、协同控制模块、吊装状态显示保护模块等开始工作。

安全吊装系统图4在任务执行过程中，通过动力控制箱在机器人运动时保持动力模块力矩控制，控制箱可手动调节，也可以通过力矩检测模块，反馈给动力模块自适应调节，适应在使用过程中力矩的变化。通过防坠安全绳索，防止机器人工作时发生意外坠落。通过防坠传动模块，收放防坠安全绳索，收放速度与机器人本体运动速度协调。通过供电线缆，使得综合配电系统与机器人设备的供电连接。通过收放传动模块，收放供电线缆，避免机器本体附加承重，导致机器人超载，收放速度与机器人本体运动速度一致。通过协同控制模块与机器人终端控制系统通讯，获取机器人本体的速度信息和巡检定位系统的位置信息，并控制调节安全吊装系统的动力模块、防坠传动模块与收放传动模块，实现机器人运动过程中的防坠安全绳索和供电线缆自动协同配合；

安全吊装系统图4在任务执行过程中，协同控制模块具备多路制动互锁设定，在机器人自动工作过程中，机器人本体、碰撞传感器、巡检定位系统、力矩检测模块、防坠传动模块、收放传动模块等发生异常或失去同步，进入制动互锁状态，此时状态全部进入互相锁定。解锁方式为手动调节确认后逐步解除锁定。

安全吊装系统图4在任务执行过程中，通过吊装状态显示保护模块进行力矩检测显示、速度检测显示及状态检测显示。力矩检测显示包含显示力矩大小、力矩方向、动态力矩示波等。速度检测显示包含显示防坠安全绳索与供电线缆的速度大小、速度方向、动态速度示波等。状态检测显示包含各吊装模块的连接状态、同步状态、互锁状态、电量状态、绳索状态、线缆状态、通讯质量、动力工装状态等。

最后，完成工作任务，返回设置初始位置，手动控制机器人本体移动，回到锅炉底部人孔处；机器人本体图2与安全吊装系统图4分离，通过自动投放装置，移出锅炉人孔；通过终端控制系统图9，使整体设备断电。拆解机器人本体图2上安装的巡检定位系统图3和选配的使用功能系统图5；收回线缆，拆解炉顶安装的安全吊装系统图4、综合配电系统以及锅炉底部人孔处安装投放系统。

使用后，可使用人工智能分析管理系统图12，查看历史数据信息，包括每一次机器人运维任务时长、任务数据记录，每个锅炉的检修次数、任务时长和任务数据的统计对比等。必要时，可调用锅炉管理、受热面管理、锅炉整体模型管理、智能数据分析算法等程序，进行信息备份或修改。