一种分离式管道检测机器人制造技术

本发明专利技术涉及管道检测技术领域，一种分离式管道检测机器人，其中攀爬机构包括直线滑动模块和两个夹爪组件，直线滑动模块用于驱动两个夹爪组件相对靠近或远离，直线滑动模块与两个夹爪组件配合实现攀爬机构沿管道攀爬；检测机构中滚动轮装置安装在检测车体的底部，相机安装在支撑箱板下方，吸力装置的吸气口开设在检测车体的底面且排气口设置在检测车体的顶面，该吸力装置用于管道吸附与清灰，卷线装置的卷线端通过牵引绳索连接在直线滑动模块的侧向外壁。检测机构中相机拍摄管道外观图片，超声波传感器检测滚轮到管道的距离，用于测量管道的直径。本机器人中检测装置与攀爬机构分离，检测机构能够稳定的依附于管道外侧，从而提高检测的精度。检测的精度。检测的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种分离式管道检测机器人


[0001]本专利技术涉及管道检测
，特别是一种分离式管道检测机器人。

技术介绍

[0002]近年来，国内外的工业飞速发展，越来越多的场景需要应用管道。过热器管道在我们日常生活中有着重要的地位，在化石能源、化学工业、电力、天然气、水利水电工程等领域都发挥着极为重要的作用。然而在日常生活中，管道在运行一段时间之后可能会出现破损、腐蚀、受力变形等安全隐患，一旦管道发生故障，不仅会影响各种设备的运行造成经济上的损失，还可能会引发事故，造成人员伤亡甚至危害环境。因此，对在役管道进行定期监测与维护是至关重要的。但是某些管道因为结构设计要求或者地理位置的限制，不得不铺设在非常高的位置，周边工作环境非常恶劣，部分管道的主要工作是输送有害物质或高温物质。在这种情况下，在高空维修检测过热器管道所产生的安全事故时有发生，由于没有合适的设备代替工人完成相关工作，给工人的安全、企业的利润、可持续发展都带来了负面的影响。
[0003]过热器管道检测机器人属于管道机器人研究领域中的一种，该设备能够在复杂的过热器管道外表面随意攀爬，对于管道上的障碍，具有一定的通过性，如果在机器人末端加装检测机构，那么该设备就可以完成对过热器管道的检测工作。过热器检测机器人能够实现机械代替人工在恶劣环境下的检测工作，避免工人在危险环境下进行相关工作，从而极大地提高工人工作的安全性，其工作效率、精度又远远高于人工，在现代工业中具有非常大的应用价值和工业前景。
[0004]本专利技术针对的具体环境为锅炉内过热器多管屏平行且单管管间距、管屏间距较小的复杂环境。在过热器的最上端多管道交错收紧，往下则是梳形密封板，该梳形密封板突出管排面一定的宽度。在梳形密封板下方是过热器顶棚管，过热器顶棚管以一定的间距成排排列形成管屏。在顶棚管屏的下面是四组垂直管排的活动夹块以及一组呈倒V的活动夹块组成的连接件，用于连接相邻的顶棚管。
[0005]现阶段，管道机器人有两个子类别，分别为管道内机器人和管道外壁机器人，其中管道内壁机器人是目前的主要研究方向。但是管道外壁的机器人研究投入较少。近年来，因为对高空电缆、管道的检测在一定程度上由管道机器人代替人工来执行，管道外壁检测机器人也慢慢得到了研发人员以及相关企业的重视。根据目前的国内外发展趋势来看，管道机器人一般采用仿生学的设计，然而在实际工作中总会有一定的局限性，大部分都无法实现两管道之间的过渡，并且对管道外壁的平整性有极大的要求，很难满足实际工况的检测需求。所以，对管道外壁检测机器人的研发极其重要、并且具有非常广阔的商业化前景，对提高生产安全性和工作质量是非常有意义的。
[0006]现有管外行走机器人经过发展，典型装置主要有以下几种：
[0007]1、气动蠕动式：此类装置运动采用蠕动方式。通过气缸与夹紧机构动作配合及先后顺序，可实现机构的往复运动，且过程中保证至少有一对手爪夹紧管道。此种机构结构简
单，易于操作，但爬升高度受供气源管道的限制，且运动速度受夹紧时间限制。部分简易爬管本体部分采用自锁原理，利用弹簧、橡胶球、斜面等基本特性使机构保持静止。此类装置只适合直管爬行，当遇到阻碍时其通过性极差。
[0008]2、内框螺旋式：此类装置由圆柱框架和三台均布的相同小车组成。车轮抱紧管壁后，通过驱动车轮实现装置螺旋上升或下降。通过调节螺母，调整装置初始抱紧力，装置随着管道外径的改变可自动调整。此装置负荷量大，运行平稳，适合不同直径管件，但只能应用于连续型管件，当遇到阻碍物时，无法通过。
[0009]3、关节式：此类装置由一系列转动和移动关节组成，通过夹持管道实现在管道上的行走。关节式管外爬行结构较复杂，使得其灵活性较高，可以跨越管道上和管道间的常见障碍，但其设计及造价成本较高，普及性不高。
[0010]4、并联式：此类装置分为两种形式，一种由平台、夹紧装置、直线驱动器、操作臂以及铰链组成；一种由平台、直线驱动器和若干腿组成。并联式管外机器人的优点是结构简单、行进速度快、制造成本低等，但控制较为复杂，需要算出运动方程后才可正常工作。
[0011]上述的管道检修装置均存在弊端。

技术实现思路

[0012]为解决上述问题，本专利技术提出一种分离式管道检测机器人，其检测装置与攀爬机构分离，相比以往的管道外机器人，因为其检测装置与攀爬机构分离，检测机构能够稳定的依附于管道外侧，从而提高检测的精度。
[0013]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0014]一种分离式管道检测机器人，包括攀爬机构、牵引绳索和检测机构，其中攀爬机构包括直线滑动模块和两个夹爪组件，两个所述夹爪组件分别安装在直线滑动模块的两个滑动端，该直线滑动模块用于驱动两个夹爪组件相对靠近或远离，所述直线滑动模块与两个夹爪组件配合实现攀爬机构沿管道攀爬；
[0015]所述检测机构包括相机、超声波传感器、检测车体、吸力装置、滚动轮装置和卷线装置，其中滚动轮装置安装在检测车体的底部，吸力装置、卷线装置、超声波传感器和相机均安装在检测车体上，所述吸力装置的吸气口开设在检测车体的底面且排气口设置在检测车体的顶面，该吸力装置用于清除管道外壁的灰尘并将检测机构通过气动的方式吸附在管道外部，所述卷线装置的卷线端通过牵引绳索连接在直线滑动模块的侧向外壁；检测机构中相机拍摄管道外观图片，超声波传感器用于检测滚轮到管道的距离，以测量管道的直径。
[0016]所述检测机构通过吸力装置气动吸附的方式吸附在管道外部，且攀爬机构通过牵引绳索拖拽检测机构在管道外部移动。
[0017]作为优选的，两个所述夹爪组件包括均为电动驱动的第一旋转模块、第二旋转模块、第三旋转模块、第四旋转模块、第一夹爪模块和第二夹爪模块，其中第一旋转模块和第二旋转模块的底座分别连接在直线滑动模块的两个滑动端，所述第三旋转模块和第四旋转模块的底座分别连接在第一旋转模块和第二旋转模块的转动端，所述第一夹爪模块和第二夹爪模块的底座分别连接在第三旋转模块和第四旋转模块的转动端，且所述直线滑动模块的伸缩方向为X轴方向，所述第一旋转模块和第二旋转模块的转动轴为Y轴方向，所述第三旋转模块和第四旋转模块的转动轴为Z轴方向。
[0018]作为优选的，所述直线滑动模块的侧面具有旋转吊环模块，所述牵引绳索的端部通过旋转吊环模块连接在直线滑动模块的侧面。
[0019]作为优选的，所述检测车体移动方向的两侧分别设有两个支撑抬升装置，所述支撑抬升装置包括支撑支座、微型电动推杆、叉形座和普通滚轮，其中支撑支座安装在检测车体的侧面，所述微型电动推杆的底座安装在支撑支座上，微型电动推杆的伸出端朝下设置，所述叉形座安装在微型电动推杆的下末端，普通滚轮通过转轴连接在叉形座中。
[0020]作为优选的，所述检测车体包括存放箱、第一支撑侧板、支撑箱板、第二支撑侧板、第一减震器、工字板和第二减震器，其中吸力装置和卷线装置安装在存放箱内，相机安装在支撑箱板下方，工字板连接在存放箱的底部，第一减震器、工字板、支撑箱板和第二减震器通过一根铜柱贯穿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分离式管道检测机器人，其特征在于：包括攀爬机构、牵引绳索和检测机构，其中攀爬机构包括直线滑动模块和两个夹爪组件，两个所述夹爪组件分别安装在直线滑动模块的两个滑动端，该直线滑动模块用于驱动两个夹爪组件相对靠近或远离，所述直线滑动模块与两个夹爪组件配合实现攀爬机构沿管道攀爬；所述检测机构包括相机、超声波传感器、检测车体、吸力装置、滚动轮装置和卷线装置，其中滚动轮装置安装在检测车体的底部，吸力装置、卷线装置、超声波传感器和相机均安装在检测车体上，所述吸力装置的吸气口开设在检测车体的底面且排气口设置在检测车体的顶面，该吸力装置用于清除管道外壁的灰尘并将检测机构通过气动的方式吸附在管道外部，所述卷线装置的卷线端通过牵引绳索连接在直线滑动模块的侧向外壁；检测机构中相机拍摄管道外观图片，超声波传感器用于检测滚轮到管道的距离，以测量管道的直径；所述检测机构通过吸力装置气动吸附的方式吸附在管道外部，且攀爬机构通过牵引绳索拖拽检测机构在管道外部移动。2.根据权利要求1所述的分离式管道检测机器人，其特征在于：两个所述夹爪组件包括均为电动驱动的第一旋转模块、第二旋转模块、第三旋转模块、第四旋转模块、第一夹爪模块和第二夹爪模块，其中第一旋转模块和第二旋转模块的底座分别连接在直线滑动模块的两个滑动端，所述第三旋转模块和第四旋转模块的底座分别连接在第一旋转模块和第二旋转模块的转动端，所述第一夹爪模块和第二夹爪模块的底座分别连接在第三旋转模块和第四旋转模块的转动端，且所述直线滑动模块的伸缩方向为X轴方向，所述第一旋转模块和第二旋转模块的转动轴为Y轴方向，所述第三旋转模块和第四旋转模块的转动轴为Z轴方向。3.根据权利要求1所述的分离式管道检测机器人，其特征在于：所述直线滑动模块的侧面具有旋转吊环模块，所述牵引绳索的端部通过旋转吊环模块连接在直线滑动模块的侧面。4.根据权利要求1所述的分离式管道检测机器人，其特征在于：所述检测车体移动方向的两侧分别设有两个支撑抬升装置，所述支撑抬升装置包括支撑支座、微型电动推杆、叉形座和普通滚轮，其中支撑支座安装在检测车体的侧面，所述微型电动推杆的底座安装在支撑支座上，微型电动推杆的伸出端朝下设置，所述叉形座安装在微型电动推杆的下末端，普通滚轮通过转轴连接在叉形座中。5.根据权利要求4所述的分离式管道检测机器人，其特征在于：所述检测车体包括存放箱、第一支撑侧板、支撑箱板、第二支撑侧板、第一减震器、工字板和第二减震器，其中吸力装置和卷线装置安装在存放箱内，相机安装在支撑箱板下方，工字板连接在存放箱的底部，第一减震器、工字板、支撑箱板和第二减震器通过一根铜柱贯穿于第一支撑侧板中部镂空区，另一对第一减震器和第二减震器与工字板另一端、支撑箱板的另一端通过一根铜柱贯穿于第二支撑侧板中部镂空区，且第一支撑侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，张家荣，崔延洪，柴泽民，常小兵，龙智海，马杰，高树华，安志彤，边东升，陈广栋，任彦栋，温耀宇，
申请(专利权)人：河北大唐国际王滩发电有限责任公司，
类型：发明
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