一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，该检测机器人由机械系统和电路系统两部分构成，所述机械系统由所述电路系统控制其工作；所述机械系统包括抓管机构、连接装置和驱动装置，所述抓管机构设置在所述连接装置上，且所述驱动装置与所述抓管机构连接，所述驱动装置在所述电路系统控制下驱动所述抓管机构动作。本发明专利技术能结合机械结构与电路系统设计，实现外检测机器人的越障碍能力以及自适应调整能力。

Double claw type obstacle free direction adaptive pipeline external detection robot

The invention relates to a double claw type cross obstacle direction adaptive pipeline inspection robot, the robot is composed of two parts, mechanical system and circuit system, the mechanical system is composed of the circuit control system of the work; the mechanical system comprises a pipe holding mechanism and a device connected with the driving device, the pipe holding mechanism is arranged the connecting device, and the driving device and the grasping mechanism is connected with the pipe, the driving device in the circuit system under the control of the drive pipe holding mechanism action. The invention can be combined with the design of the mechanical structure and the circuit system to realize the obstacle surmounting ability and the adaptive adjustment ability of the external inspection robot.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种管道外检测设备，特别是关于一种用于地上管道外检测的双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人。
技术介绍
现有的石油管道检测机器人主要分为7类：流体驱动式、轮式、履带式、支撑式、行走式、蠕动式和螺旋驱动式。多用于管道的内检测，在对油气管道进行检测时，不可避免地要将管道进行清空，一定程度上会影响石油运送效率以及经济效益，而且此类机器人无法在石油运送过程中对石油管道进行实时检测，难以及时发现石油管道故障。另外，还有一些爬管机器人的设计难以实现油气管道支撑基座、管道连接凸台等障碍物的跨越，无法对油气管道进行有效地检测。综上所述，针对地上油气管道存在检测环境复杂、难以进行人工检测、地上油气管道由于铺设技术存在的支撑基座、管道连接凸台和管道弯折等现象，如何实现该外检测机器人的越障碍能力以及自适应调整能力成为目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其能结合机械结构与电路系统设计，实现外检测机器人的越障碍能力以及自适应调整能力。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：该检测机器人由机械系统和电路系统两部分构成，所述机械系统由所述电路系统控制其工作；所述机械系统包括抓管机构、连接装置和驱动装置，所述抓管机构设置在所述连接装置上，且所述驱动装置与所述抓管机构连接，所述驱动装置在所述电路系统控制下驱动所述抓管机构动作。所述抓管机构包括第一机械爪、第二机械爪、第三机械爪和第四机械爪；所述第一机械爪和第二机械爪设置在所述连接装置一端，所述第三机械爪和第四机械爪设置在所述连接装置另一端；所述第一机械爪和第三机械爪上分别设置有超声检测探头，所述第二机械爪和第四机械爪上分别设置有轮子和所述驱动装置。所述第一机械爪和第三机械爪上分别设置有10个超声检测探头。所述第二机械爪和第四机械爪上分别设置有六个轮子，各轮子之间采用万向轴连接，每个机械爪上共有两个万向轴。所述连接装置包括第一轴、第二轴、第三轴、第一万向轴、第二万向轴和U型弹簧；所述第一轴一端与所述第二轴一端通过所述第一万向轴连接，所述第二轴另一端经所述第二万向轴与所述第三轴一端连接；所述第一轴另一端设置有所述抓管机构的第一机械爪和第二机械爪，第一机械爪和第二机械爪通过所述U型弹簧连接；所述第三轴另一端设置有所述抓管机构的第三机械爪和第四机械爪，第三机械爪和第四机械爪也通过所述U型弹簧连接。所述驱动装置包括第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机、第四步进电机、第五步进电机、第六步进电机、第一凸轮、第二凸轮、第一连接体、第二连接体、第三连接体和第四连接体；所述第一步进电机和第二步进电机设置在所述抓管机构中第二机械爪上，所述第三步进电机和第四步进电机设置在所述抓管机构中第四机械爪上；所述第五步进电机安装在所述连接装置的第一轴上，位于第一机械爪前端并与所述第一凸轮连接；所述第一凸轮设置在所述第一机械爪上，所述第一机械爪上还设置有所述第一连接体和第二连接体，通过所述第五步进电机、第一凸轮、第一连接体和第二连接体控制所述连接装置第一机械爪的开合；所述第六步进电机安装在所述连接装置的第三轴上，位于第三机械爪前端并与所述第二凸轮2连接；所述第二凸轮设置在所述第三机械爪上，所述第三机械爪上还设置有所述第三连接体和第四连接体，通过所述第六步进电机、第二凸轮、第三连接体和第四连接体控制所述第三机械爪的开合。所述电路系统包括运动控制模块、管道检测模块、主控芯片和无线传输模块；所述控制模块与所述主控芯片进行数据交互，所述控制模块接收所述主控芯片传输至的控制指令，实现对所述机械系统中驱动装置的控制运动，所述控制模块将运动状态信息反馈至所述主控芯片；所述管道检测模块也与所述主控芯片进行数据交互，所述管道检测模块接收所述主控芯片传输至的控制指令，实现对管道的超声检测，所述管道检测模块将检测到的管道状态信息反馈至所述主控芯片；所述主控芯片经所述无线传输模块与上位机进行数据交互，所述主控芯片将接收到的反馈信息上传至所述上位机。所述运动控制模块包括步进电机驱动电路和激光传感器；所述步进电机驱动电路根据接收到的所述主控芯片传输至的控制指令，驱动所述机械系统中各步进电机动作；所述激光传感器用于进行测距，检测是否有台阶出现，并将测距信息传输至所述主控芯片，所述主控芯片中预置有细分驱动方法，所述主控芯片根据接收到得测距信息向所述步进电机驱动电路传输控制指令。所述步进电机驱动电路采用型号为ULN2003A的驱动芯片。所述管道检测模块包括超声波接收模块、超声传感探头和超声波发射模块；所述超声波发射模块包括驱动电路、发射电路和高压电源，所述驱动电路将接收到的所述主控芯片传输至的控制指令经所述发射电路传输至所述超声传感探头，所述发射电路由所述高压电源供电；所述超声波接收模块包括时间测量模块、比较电路、检测电路、放大滤波电路和限幅电路，所述超声传感探头检测到得管道状态信息依次经所述限幅电路和放大滤波电路处理后，传输至所述检测电路，经所述检测电路处理后经所述比较电路传输至所述时间测量模块；所述时间测量模块将管道状态信息传输至所述主控芯片，且所述主控芯片将控制指令传输至所述时间测量模块。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术采用双爪型结构，适用于油气管道的外检测，相比于内检测机器人，本专利技术可在油气运送的过程中对管道进行检测，避免了内检测机器人在检测时需清空管道带来的不必要损失。2、本专利技术将机械系统和电路系统相结合，使检测机器人可以在平直管道上行走，以及跨越管道支撑基座、管道连接凸台和管道弯折处，实现机器人的越障碍以及自适应调整能力、对地上油气管道的自动检测。3、本专利技术利用两节万向轴将前后两对爪连接在一起，实现方向自调整；每对爪分别由用于检测爪和用于行进爪组成，行进爪的电机带动凸轮以及连接的U型弹簧使检测爪一松一弛，检测爪上的检测仪与管壁紧密接触，实现了跨障碍自动检测。4、本专利技术针对管道凹坑探测器难以接触的问题，采用弹簧连接超声传感探头，实现探测器的自动调整。5、本专利技术可以在平直管道上行走，以及跨越管道支撑基座、管道连接凸台和管道弯折处，实现机器人的越障碍以及自适应调整能力、对地上油气管道的自动检测。6、本专利技术可以解决内检测管道机器人必须清空管道进行检测所带来的麻烦以及经济损失，并实现对油气管道的连续自动检测，对提高石油管道可靠性具有十分重要的意义。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是本专利技术的驱动装置结构示意图；图4是本专利技术的电路系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1、图2所示，本专利技术提供一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其由机械系统和电路系统两部分构成，机械系统由电路系统控制其工作。机械系统包括抓管机构、连接装置和驱动装置，抓管机构设置在连接装置上，且驱动装置与抓管机构连接，驱动装置在电路系统控制下驱动抓管机构动作。抓管机构包括第一机械爪1、第二机械爪2、第三机械爪3和第四机械爪4。其中，第一至第四并不代表安装顺序或重要程度，仅用于区分部件便于描述。第一机械爪1和第二机械爪2设置在连接装置一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：该检测机器人由机械系统和电路系统两部分构成，所述机械系统由所述电路系统控制其工作；所述机械系统包括抓管机构、连接装置和驱动装置，所述抓管机构设置在所述连接装置上，且所述驱动装置与所述抓管机构连接，所述驱动装置在所述电路系统控制下驱动所述抓管机构动作。

【技术特征摘要】
1.一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：该检测机器人由机械系统和电路系统两部分构成，所述机械系统由所述电路系统控制其工作；所述机械系统包括抓管机构、连接装置和驱动装置，所述抓管机构设置在所述连接装置上，且所述驱动装置与所述抓管机构连接，所述驱动装置在所述电路系统控制下驱动所述抓管机构动作。2.如权利要求1所述的一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：所述抓管机构包括第一机械爪、第二机械爪、第三机械爪和第四机械爪；所述第一机械爪和第二机械爪设置在所述连接装置一端，所述第三机械爪和第四机械爪设置在所述连接装置另一端；所述第一机械爪和第三机械爪上分别设置有超声检测探头，所述第二机械爪和第四机械爪上分别设置有轮子和所述驱动装置。3.如权利要求2所述的一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：所述第一机械爪和第三机械爪上分别设置有10个超声检测探头。4.如权利要求2所述的一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：所述第二机械爪和第四机械爪上分别设置有六个轮子，各轮子之间采用万向轴连接，每个机械爪上共有两个万向轴。5.如权利要求1所述的一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：所述连接装置包括第一轴、第二轴、第三轴、第一万向轴、第二万向轴和U型弹簧；所述第一轴一端与所述第二轴一端通过所述第一万向轴连接，所述第二轴另一端经所述第二万向轴与所述第三轴一端连接；所述第一轴另一端设置有所述抓管机构的第一机械爪和第二机械爪，第一机械爪和第二机械爪通过所述U型弹簧连接；所述第三轴另一端设置有所述抓管机构的第三机械爪和第四机械爪，第三机械爪和第四机械爪也通过所述U型弹簧连接。6.如权利要求1所述的一种双爪型跨障碍方向自适应管道外检测机器人，其特征在于：所述驱动装置包括第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机、第四步进电机、第五步进电机、第六步进电机、第一凸轮、第二凸轮、第一连接体、第二连接体、第三连接体和第四连接体；所述第一步进电机和第二步进电机设置在所述抓管机构中第二机械爪上，所述第三步进电机和第四步进电机设置在所述抓管机构中第四机械爪上；所述第五步进电机安装在所述连接装置的第一轴上，位于第一机械爪前端并与所述第一凸轮连接；所述第一凸轮设置在所述第一机械爪上，所述第一机械爪上还设置有所述第一连接体和第二连接体，通过所述第五步进电机、第一凸轮、第一连接体和第二连接体控制所述连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：安晨，谢梦云，王旭铎，陈瑞典，刘子旺，赵东伟，张帅，赵丁伟，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11