爬壁式管道外表面环抱检查/清理机器人及管道表面清理方法技术

本发明专利技术公开了一种爬壁式管道外表面环抱检查/清理机器人及管道表面清理方法，该机器人包括载体框架以及安装在载体框架上的全向移动装置、减震导向装置、往复式空化射流清洗装置、高速毛刷清洗装置、管道检测系统及压力容舱；本发明专利技术通过设置的全向移动装置和减震导向装置，能够实现机器人对管道中心线的自动准确定位，并能够控制机器人与管道壁面紧密接触，使其沿管道贴壁移动；能够使机器人在贴壁移动的同时，通过设置的往复式空化射流清洗装置和可转动毛刷清洗装置，能够实现对管道的环抱式、递进式清洗；清洗效率高、且能够彻底清除附着在管道上的顽固污物。附着在管道上的顽固污物。附着在管道上的顽固污物。

【技术实现步骤摘要】
爬壁式管道外表面环抱检查/清理机器人及管道表面清理方法


[0001]本专利技术属于清洁机器人
，涉及兼具检查/清理功能的机器人，尤其涉及一种能够适应不同管道环境的爬壁式管道表面环抱检查/清理机器人及管道表面清理方法。

技术介绍

[0002]随着社会发展，地空间已经无法人们生产、生活的环境需求，高架桥、跨海大桥、海洋平台等构筑物的兴起，为人们扩展生产、生活空间提供了无限可能。然而，这些构筑物在应用过程中，会被周围环境污染，从而影响其使用安全。例如伴随各种海洋资源开发技术的全面发展，海洋平台(诸如海上油井平台、核电站海上操作平台等)的数量也与日俱增。然而，所使用的管道长期置于海水中，管道外表面通常会附着大量的贝类、藻类等海洋生物，海洋生物长期附着在管道外表面加速了海洋环境对海洋平台的腐蚀，对安全产生了巨大的影响，因此，置于海水中的管道外表面需要定期进行清理。
[0003]目前，对海水下管道外表面的清洗工作主要通过蛙人潜入水下，依靠蛙人携带水射流喷枪，采用高压水射流进行清洗作业。但是，由于人工清洗的劳动强度大、清洗成本高、清洗效率低，且水下环境复杂，易受天气影响，特别是在高深度、低水质等环境的水域进行作业时，给蛙人带来的生命安全产生了严重的威胁。
[0004]随着机器人技术的发展，在海洋开发和相关领域中运用机器人技术已引起了世界的关注与重视，水下管道检查和清洁机器人技术开发便属于其中十分重要的研究方向。
[0005]申请号为CN202011184262.X的专利申请文件公开了一种兼具清理功能的水下管道检测机器人，其包括防护架、密封舱、设备舱、推进器、密封组件、清理组件及摄像头，首先机器人在密封舱及推进器的作用下下潜至目标管道外，并在达到合适位置后悬停；接着位于设备舱的油泵给清理组件中的液压缸供油，驱动弧形板二闭合，与连接板一起，形成一个环形结构，将机器人固定在管道上，然后给喷头供水，对管道外壁上的污物进行清洗；清洗结束后，进一步控制弧形板一闭合，以实现摄像头所处拍摄区域的暂时性密封，通过摄像头对管道外壁进行进一步检查。虽然上述技术方案能够在一定程度上减轻人工清理的工作量；但需要通过两个适配的弧形板二将机器人与管道进行固定，以实现对机器人的定位，在此基础上，才能开展管道清洁工作。这样对水下管道清洗是间歇式的，严重影响水下机器人的工作效率。而且，机器人对于水下管道尺寸具有严格要求，不具有普适性，难以在本领域内得到有效的推广。此外，该机器人只是通过高压水对水下管道进行冲洗，难以保证对水下管道的清洗效果！

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的旨在针对管道清理机器人存在的工作效率低、清洗效果差、适用范围窄等技术问题，提供一种爬壁式管道外表面环抱检查/清理机器人，能够适用于不同管道环境，在沿管道爬壁的同时，对管道外表面进行高效清洗，并可实时检查管道表面清洁情
况。
[0007]本专利技术进一步提供利用该爬壁式管道外表面环抱检查/清理机器人清理管道表面的方法。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案来实现。
[0009]本专利技术提供的爬壁式管道外表面环抱检查/清理机器人，其包括载体框架以及安装在载体框架上的全向移动装置、减震导向装置、往复式空化射流清洗装置、高速毛刷清洗装置、管道检测系统及压力容舱；
[0010]所述全向移动装置固定于载体框架内，用于驱动机器人360
°
全向移动和贴壁移动；所述全向移动装置包括沿三个相互垂直方向的多个推进器；
[0011]所述减震导向装置固定于载体框架前侧，用于驱动机器人沿管道上下移动；所述减震导向装置包括安装在载体框架前侧的主动减震导向轮组件和被动减震导向轮组件，
[0012]所述往复式空化射流清洗装置和高速毛刷清洗装置按照上下次序依次固定于载体框架前侧中部；所述往复式空化射流清洗装置沿管道周向往复运动的同时，向管道发射空化泡清洗管道表面；所述高速毛刷清洗装置包括一个以上毛刷组件，利用毛刷组件旋转清理管道表面；
[0013]所述管道检测系统固定于载体框架周向，用于对管道表面情况进行实时监控；
[0014]所述压力容舱固定于载体框架内；所述全向移动装置、减震导向装置、往复式空化射流清洗装置、高速毛刷清洗装置和管道检测系统与压力容舱连接；压力容舱通过电缆与终端控制设备连接，用于接收来自终端控制设备的操作命令，对减震导向装置、全向移动装置、往复式空化射流清洗装置、高速毛刷清洗装置和管道检测系统进行操控。
[0015]上述爬壁式管道外表面环抱检查/清理机器人，所述载体框架包括一体式框架以及与一体式框架形成整体架构的上浮板和下底板；所述上浮板用于安装固定构成全向移动装置的多个推进器；所述下底板用于安装固定压力容舱。所述载体框架进一步包括浮块和配重块；所述浮块固定于上浮板上；所述配重块固定于下底板上。进一步的所述一体式框架前侧中部设置有上下对称分布的弧形支架；所述往复式空化射流清洗装置和高速毛刷清洗装置安装于弧形支架上。
[0016]上述爬壁式管道外表面环抱检查/清理机器人，所述全向移动装置能够提供水平、垂直方向的推力，以实现机器人本体在水中的全向移动和贴壁移动。所述推进器为螺旋桨推进器。本专利技术在水平面内沿相互垂直的两个方向分别布置一个以上的水平推进器，沿垂直方向布置一个以上的垂直推进器。所述推进器通过相应的推进器支架固定于上浮版上。
[0017]上述爬壁式管道外表面环抱检查/清理机器人，主动减震导向轮组件带动机器人转向指定方向，被动减震导向轮组件随主动减震导向轮组件转向相应的方向。所述主动减震导向轮组件包括两个减震导向轮、带动减震导向轮转向的转向组件以及装配盒，两个减震导向轮通过导向板安装在装配盒内两侧；所述转向组件包括丝杠、安装于减震导向轮上的推杆机构及安装于装配盒上的驱动机构；所述驱动机构驱动丝杠旋转，在丝杠带动下，推杆机构沿丝杠作直线运动，进而带动减震导向轮转向指定方向。所述推杆机构由与丝杠的两端螺纹连接的导向块、与导向块固连的推杆以及设置于减震导向轮顶端的导向杆构成，且推杆末端设置有轴承，导向杆置于轴承孔内，其上下两端分别与推杆端部固连在一起。所述驱动机构包括驱动电机、皮带和安装于装配盒内的轴承座；所述丝杠穿过轴承座上的轴
套并经锁紧螺母同轴固定；所述皮带套设于驱动电机输出轴和轴套同轴连接的同步带轮上；所述被动减震导向轮组件包括安装于一体式框架上端两个顶角位置的减震万向轮。
[0018]上述爬壁式管道外表面环抱检查/清理机器人，往复式空化射流清洗装置包括喷头，将喷头安装于一体式框架前侧上弧形支架或下弧形支架上的导向组件，驱动喷头沿导向组件往复运动的驱动组件。所述喷头为弧形中空管道结构，其上均匀布设于弧形喷头上的两个以上的喷嘴；喷嘴沿径向朝向弧形喷头的中心轴向，且往复运动中覆盖管道当前位置周向范围；弧形喷头设置有与空化射流供给装置连通的引流管。所述导向组件包括带齿导轨和V型槽轴承，所述带齿导轨沿V型槽轴承形成的轨道往复运动；所述带齿导轨形状与喷头弧形结构相适配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种爬壁式管道外表面环抱检查/清理机器人，其特征在于，包括载体框架(1)以及安装在载体框架上的全向移动装置(2)、减震导向装置(3)、往复式空化射流清洗装置(4)、高速毛刷清洗装置(5)、管道检测系统(6)及压力容舱(7)；所述全向移动装置(2)固定于载体框架内，用于驱动机器人360
°
全向移动和贴壁移动；所述全向移动装置包括沿三个相互垂直方向的多个推进器(21)；所述减震导向装置(3)固定于载体框架前侧，用于驱动机器人沿管道上下移动；所述减震导向装置包括安装在载体框架前侧的主动减震导向轮组件和被动减震导向轮组件，所述往复式空化射流清洗装置(4)和高速毛刷清洗装置(5)按照上下次序依次固定于载体框架前侧中部；所述往复式空化射流清洗装置沿管道周向往复运动的同时，向管道发射空化泡清洗管道表面；所述高速毛刷清洗装置包括一个以上毛刷组件(51)，利用毛刷组件旋转清理管道表面；所述管道检测系统(6)固定于载体框架周向，用于对管道表面情况进行实时监控；所述压力容舱(7)固定于载体框架内；所述全向移动装置(2)、减震导向装置(3)、往复式空化射流清洗装置(4)、高速毛刷清洗装置(5)和管道检测系统(6)与压力容舱(7)连接；压力容舱通过电缆与终端控制设备连接，用于接收来自终端控制设备的操作命令，对减震导向装置、全向移动装置、往复式空化射流清洗装置、高速毛刷清洗装置和管道检测系统进行操控。2.根据权利要求1所述的爬壁式管道外表面环抱检查/清理机器人，其特征在于，所述载体框架(1)包括一体式框架(11)以及与一体式框架形成整体架构的上浮板(12)和下底板(13)；所述上浮板用于安装固定构成全向移动装置的多个推进器；所述下底板用于安装固定压力容舱。3.根据权利要求1所述的爬壁式管道外表面环抱检查/清理机器人，其特征在于，在水平面内沿相互垂直的两个方向分别布置一个以上的水平推进器，沿垂直方向布置一个以上的垂直推进器。4.根据权利要求1所述的爬壁式管道外表面环抱检查/清理机器人，其特征在于，所述主动减震导向轮组件包括两个减震导向轮(31a)、带动减震导向轮转向的转向组件(32)以及装配盒(33)，两个减震导向轮通过导向板(34)安装在装配盒内两侧；所述转向组件(32)包括丝杠(321)、安装于减震导向轮上的推杆机构及安装于装配盒上的驱动机构；所述驱动机构驱动丝杠旋转，在丝杠带动下，推杆机构沿丝杠作直线运动，进而带动减震导向轮转向指定方向；所述被动减震导向轮组件包括安装于一体式框架上端两个顶角位...

【专利技术属性】
技术研发人员：佃松宜，向国菲，肖权，廖亮，王红莉，朱雨琪，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：