用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统及充电方法技术方案

本发明专利技术涉及用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统及充电方法，充电系统包括设置于燃气管道外的原边充电单元和设置于燃气管道内的副边充电单元，原边充电单元包括原边磁芯和缠绕在原边磁芯上的原边线圈，副边充电单元包括副边磁芯和缠绕在副边磁芯上的副边线圈，原边磁芯和副边磁芯形成闭合磁力线；原边线圈与电源连接，副边线圈与机器人的电池连接。充电系统具有结构简单、成本低廉、使用方便、抗干扰能力强、充电效率高的优点，解决了无缆自动力检测机器人充电需要克服管壁屏蔽的问题，提高了无缆自动力检测机器人进行长距离管道内检测的能力。充电方法具有实现容易、操控便捷、安全可靠、充电效率高的优点。

Charging system and charging method for gas pipeline automatic force detection robot

The invention relates to a charging system and a charging method for a gas pipeline automatic force detecting robot. The charging system comprises a primary charging unit set outside the gas pipeline and a secondary charging unit set inside the gas pipeline. The primary charging unit comprises a primary magnetic core and a primary coil wound on the primary magnetic core, and a secondary charging unit. The unit comprises a secondary side core and a secondary side coil wound on the secondary side core. The primary side core and the secondary side core form a closed magnetic line; the primary side coil is connected with the power supply; and the secondary side coil is connected with the robot battery. The charging system has the advantages of simple structure, low cost, convenient use, strong anti-interference ability and high charging efficiency. It solves the problem that the cable-free automatic force testing robot needs to overcome the shielding of the pipe wall when charging, and improves the ability of the cable-free automatic force testing robot to detect long-distance pipelines. The charging method has the advantages of easy realization, convenient operation, safety and reliability, and high charging efficiency.

【技术实现步骤摘要】
用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统及充电方法
本专利技术涉及一种充电装置，具体涉及一种用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统及充电方法。
技术介绍
随着国家能源结构的调整和人民生活水平的提高，天然气已成为居民生产和生活的重要能源，并促进了城市燃气管网建设规模不断扩大。随着服役年限的增加，城市燃气管道因各种缺陷引发安全事故的概率也越来越大。目前，本领域对城市燃气管道状态的监控仅限于管道外侧，对于管道内侧的监控尚无行之有效的手段。基于人们对燃气安全期望的日益提升，迫切需要研究开发针对城市燃气管道进行内检测的技术或设备，以探测管道腐蚀、穿孔、开裂等缺陷，及时排除安全隐患，保证燃气管网安全稳定运行。传统油气长输管线通常采用“管道猪”进行管道内检测。而城市地下燃气管网存在着管线结构复杂、管径不一、特征多样、运行压力低等特点，这就决定了采用压差驱动的“管道猪”无法满足城市地下燃气管道的内检测需求。针对城市地下燃气管网，进行管道内检测最为适用的方法是采用自适应地下管线结构的无缆自动力检测机器人，并通过在燃气管道上设置机器人放收装置，使机器人对放收装置之间的管道进行抵近式内检测。然而，设置机器人放收装置需要挖开地面并对燃气管道进行带气开孔作业，受作业风险、检测成本等多种因素的制约，机器人放收装置不宜设置过多，这就需要自动力检测机器人可实现长距离检测。但现有的无缆自动力检测机器人受电池重量和容量的限制，无法满足长距离检测的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统及充电方法，充电系统具有结构简单、成本低廉、使用方便、抗干扰能力强、充电效率高的优点，解决了无缆自动力检测机器人充电需要克服管壁屏蔽的问题。充电方法具有实现容易、操控便捷、安全可靠、充电效率高的优点。为解决现有技术中无缆自动力检测机器人因电池电量受限无法实现管道长距离内检测的问题，本专利技术提供的用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统，包括设置于燃气管道外的原边充电单元和设置于燃气管道内的副边充电单元，所述原边充电单元包括原边磁芯和缠绕在原边磁芯上的原边线圈，所述副边充电单元包括副边磁芯和缠绕在副边磁芯上的副边线圈，所述原边磁芯和副边磁芯形成闭合磁力线；其中，原边线圈与电源连接，副边线圈与机器人的电池连接。进一步的，本专利技术用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统，其中，所述原边磁芯和副边磁芯均采用U型结构，且使原边磁芯的两端和副边磁芯的两端在燃气管道壁的两侧一一对应分布。进一步的，本专利技术用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统，其中，还包括两个设置于燃气管道壁外侧的磁饱和装置，且使两个磁饱和装置沿燃气管道的轴向间隔分布，磁饱和装置包括上端连为一体的内磁环和外磁环；所述原边磁芯的两端对应置于两个磁饱和装置的内磁环中。进一步的，本专利技术用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统，其中，还包括副边磁芯姿态控制装置，所述副边磁芯姿态控制装置包括电机、摆杆、旋转电位器和重力锤，电机安装于机器人上，摆杆的下端与电机的输出轴固定连接，摆杆的上端与副边磁芯固定连接，旋转电位器安装于摆杆的下端，重力锤安装于旋转电位器的转轴上，电机输出轴的轴线和旋转电位器转轴的轴线均与燃气管道的轴线重合。进一步的，本专利技术用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统，其中，所述原边线圈与电源之间设有整流电路和波形变换电路；所述副边线圈与机器人的电池之间设有稳压电路。进一步的，本专利技术用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统，其中，还包括设置于燃气管道检测闸井中的定位装置，所述定位装置用于对机器人进行定位。本专利技术提供的利用上述充电系统对燃气管道自动力检测机器人充电的方法，包括以下步骤：一、检测作业过程中，当机器人需要充电时，让机器人行进到距离最近的充电位置；二、通过副边磁芯姿态控制装置使副边磁芯呈充电状态；三、在充电位置设置原边充电单元和磁饱和装置并调整其位置，使原边磁芯的两端和副边磁芯的两端在燃气管道壁的两侧一一对应；四、启动充电系统对当机器人充电；充电完成后停止充电系统，机器人继续检测作业。进一步的，本专利技术对燃气管道自动力检测机器人充电的方法，其中，在上述步骤一中，机器人是否需要充电按以下方式确定：当机器人的剩余电量可以行进到最近的充电位置，但不足以行进到下一充电位置时确定为机器人需要充电；所述充电位置为燃气管道的各个检测闸井，检测闸井中设有对机器人进行定位的定位装置。进一步的，本专利技术对燃气管道自动力检测机器人充电的方法，其中，在上述步骤二中，所述通过副边磁芯姿态控制装置使副边磁芯呈充电状态，按以下方式实现：检测旋转电位器的输出电阻，让电机根据旋转电位器的输出电阻调整摆杆的角度，并使副边磁芯的两端呈垂直向上状态。进一步的，本专利技术对燃气管道自动力检测机器人充电的方法，其中，在上述步骤三中，所述使原边磁芯的两端和副边磁芯的两端在燃气管道壁的两侧一一对应，按以下方式实现：沿燃气管道轴向调整原边磁芯的位置，并检测原边线圈的自感量，当原边线圈的自感量达到最大时，表示原边磁芯的两端和副边磁芯的两端实现一一对应。本专利技术用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统及充电方法与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术通过设置于燃气管道外的原边充电单元和设置于燃气管道内的副边充电单元，让原边充电单元设置原边磁芯和缠绕在原边磁芯上的原边线圈，让副边充电单元设置副边磁芯和缠绕在副边磁芯上的副边线圈，并使原边磁芯和副边磁芯形成闭合磁力线；其中，原边线圈与电源连接，副边线圈与机器人的电池连接。由此就构成了一种结构简单、成本低廉、使用方便、抗干扰能力强、充电效率高的用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统。在实际应用中，本专利技术通过让原边磁芯和副边磁芯形成闭合磁力线，就会使充电系统原边充电单元的能量高效耦合到副边充电单元，从而实现对自动力检测机器人充电的目的。解决了无缆自动力检测机器人充电需要克服管壁屏蔽的问题，提高了无缆自动力检测机器人进行长距离管道内检测的能力。作为优化方案，本专利技术让原边磁芯和副边磁芯均采用U型结构，使原边磁芯的两端和副边磁芯的两端在燃气管道壁的两侧一一对应分布；并在燃气管道壁外侧设置了两个磁饱和装置，原边磁芯的两端对应置于两个磁饱和装置的内磁环中。U型结构的原边磁芯和副边磁芯具有结构简单、易于加工的特点，且可减小磁力损失，提高充电效率。通过设置磁饱和装置可使对应的燃气管道壁形成一个环形的磁饱和区域，并使磁饱和区域中心的燃气管道壁保持较高的磁导率，不但可避免原边磁芯的磁力线通过燃气管道壁短路，而且能保证原边磁芯的磁力线穿过磁饱和区域中心的高磁导率区域对应的燃气管道壁与副边磁芯闭合，提高了原边充电单元和副边充电单元之间的能量传递效率，实用性更强。本专利技术提供的利用上述充电系统对燃气管道自动力检测机器人充电的方法具有实现容易、操控便捷、安全可靠、充电效率高的优点。下面结合附图所示具体实施方式对本专利技术用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统及充电方法作进一步详细说明。附图说明图1为本专利技术用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统的示意图；图2为图1中A位置的局部放大示意图；图3为图2中的B-B向视图；图4为本专利技术中磁饱和装置的示意图；图5为本专利技术中副边磁芯姿态控制装置的示意图；图6为图5的左视图；图7为本专利技术用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统，其特征在于，包括设置于燃气管道外的原边充电单元(1)和设置于燃气管道内的副边充电单元(2)，所述原边充电单元(1)包括原边磁芯(11)和缠绕在原边磁芯(11)上的原边线圈(12)，所述副边充电单元(2)包括副边磁芯(21)和缠绕在副边磁芯(21)上的副边线圈(22)，所述原边磁芯(11)和副边磁芯(21)形成闭合磁力线；其中，原边线圈(12)与电源连接，副边线圈(22)与机器人的电池连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统，其特征在于，包括设置于燃气管道外的原边充电单元(1)和设置于燃气管道内的副边充电单元(2)，所述原边充电单元(1)包括原边磁芯(11)和缠绕在原边磁芯(11)上的原边线圈(12)，所述副边充电单元(2)包括副边磁芯(21)和缠绕在副边磁芯(21)上的副边线圈(22)，所述原边磁芯(11)和副边磁芯(21)形成闭合磁力线；其中，原边线圈(12)与电源连接，副边线圈(22)与机器人的电池连接。2.按照权利要求1所述的用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统，其特征在于，所述原边磁芯(11)和副边磁芯(21)均采用U型结构，且使原边磁芯(11)的两端和副边磁芯(21)的两端在燃气管道壁的两侧一一对应分布。3.按照权利要求2所述的用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统，其特征在于，还包括两个设置于燃气管道壁外侧的磁饱和装置(3)，且使两个磁饱和装置(3)沿燃气管道的轴向间隔分布，磁饱和装置(3)包括上端连为一体的内磁环(31)和外磁环(32)；所述原边磁芯(11)的两端对应置于两个磁饱和装置(3)的内磁环(31)中。4.按照权利要求3所述的用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统，其特征在于，还包括副边磁芯姿态控制装置(4)，所述副边磁芯姿态控制装置(4)包括电机(41)、摆杆(42)、旋转电位器(43)和重力锤(44)，电机(41)安装于机器人上，摆杆(42)的下端与电机(41)的输出轴固定连接，摆杆(42)的上端与副边磁芯(21)固定连接，旋转电位器(43)安装于摆杆(42)的下端，重力锤(44)安装于旋转电位器(43)的转轴上，其中，电机(41)输出轴的轴线和旋转电位器(43)转轴的轴线均与燃气管道的轴线重合。5.按照权利要求4所述的用于燃气管道自动力检测机器人的充电系统，其特征在于，所述原边线圈(12)与电源之间设有整流电路和波形变换电路；所述副边...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩赞东，张家宝，李夏喜，李胜国，刘瑶，邢琳琳，王庆余，
申请(专利权)人：北京市燃气集团有限责任公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11