[發明專利]管道檢測機器人

有效

• 申請號: 201410278474.2
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN104565675B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 曹建樹;李魁龍;李楊;劉強;徐寶東;張義
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L101/30
• 代理公司: 小松專利事務所 11132
• 代理人: 陳祚齡

一種管道檢測機器人，主要由激光檢測機構（1）、牽引機構（2）、電磁超聲檢測機構（3）、電子艙（4）組成，各機構之間由連接鉸軸相連；牽引機構（1）采用單電機全驅動方式，由渦輪蝸桿同步帶傳動，提供機器人行走動力，激光檢測機構（2）由激光位移傳感器、旋轉臂、配重塊、支撐體等組成，用于測量管道表面腐蝕及變形，電磁超聲檢測機構（3）由支撐組件、探頭、固定板組成，用于測量管道壁厚及裂紋缺陷，電子艙（4）用于攜帶步進電機控制器、伺服電機驅動器、電源以及FPGA控制板等輔助部件。本發明所涉及的管道檢測機器人可以發現管道腐蝕、裂紋、變形等缺陷，能夠對工作中油氣管道進行在役檢測，根據檢測結果進行有針對性的修復、修理、更換，降低維修成本，保障油氣管道安全平穩運行。

技術領域

本發明涉及的一種機器人，特別是一種應用多種傳感檢測技術，對工作狀態中的油氣管道進行腐蝕、裂紋、圓度等缺陷檢測，以保障管道安全平穩運行的管道檢測機器人。

背景技術

管道檢測機器人是針對油氣管道的清理、檢測、維護而研制的一種特種檢測裝置，它集成了智能移動技術與無損檢測技術，對工作狀態中的油氣管道進行無損檢測，以保障管道安全穩定工作。按照機器人運動方式的不同分為主動運行機器人和被動運行機器人，主動運行機器人有履帶式、仿生式、車型式和支撐輪式，被動運動機器人是憑借管道介質壓差為驅動。非接觸無損檢測技術有漏磁檢測技術、渦流檢測技術、磁記憶檢測技術、電磁超聲檢測技術和激光檢測技術。

目前國內外油氣管道檢測機器人大多采用單一檢測手段，這寫方法雖然能夠檢測出管道缺陷，但考慮到漏磁檢測技術只能對單一方向缺陷進行檢測，渦流檢測技術需要耦合劑且環境與人員因素影響較大，磁記憶檢測技術尚不成熟等原因。所以研制出一種基于多傳感器的在線非接觸檢測管道變形、表面腐蝕、壁厚、裂紋等缺陷的油氣管道檢測機器人，具有重要的意義。

發明內容

根據背景技術所述，本發明的目的在于提供一種采用支撐輪行走方式，應用激光檢測技術和電磁超聲檢測技術，機器人具有一定的轉彎能力和管徑適應能力，能夠在線對油氣管道進行無損檢測，確保管道安全平穩工作的管道檢測機器人。

為了實現上述目的，本發明通過以下技術方案來實現：

一種管道檢測機器人，主要由激光檢測機構（1）、牽引機構（2）、電磁超聲機構（3）和電子艙（4）組成，其中：激光檢測機構（1）、牽引機構（2）、電磁超聲機構（3）、電子艙（4）通過連接鉸軸相連，組成一個模塊化機器人結構。

所述的激光檢測機構（1）由激光位移傳感器（11）、傳感器固定架（12）、旋轉臂（13）、配重塊（14）、支撐筒體（15）和行走輪組（16）組成，采用激光點掃描技術，激光位移傳感器（11）通過傳感器固定架（12）固定在旋轉臂上（13），旋轉臂（13）通過聯軸器與電機軸相連繞機器人中心旋轉；行走輪（16）采用并行四連桿機構，雙排雙輪形式，固定在支撐筒體上。旋轉臂中心固定激光發射器，標定管道中心在光柵中的位置，通過手輪調節激光點在光柵中的位置，使機器人中心與管道中心重合。

所述的牽引機構（2）由渦輪（22）、蝸桿（21）、同步帶輪（23）、同步帶（24）、驅動輪（27）、滾珠絲杠（29）、碟簧（212）、壓力傳感器（213）、固定輪轂（28）、滑動輪轂（211）和底座（214）組成，采用單電機全驅動方式，蝸桿（21）通過滾珠軸承固定在固定輪轂（28）上，三個渦輪成120°均勻布置；同步帶輪（23）通過螺栓與渦輪（22）相連，通過同步帶（24）將運動傳遞給驅動輪（27）；通過壓力傳感器（213）測量驅動輪（27）壓力，負反饋控制電機的轉動，控制絲杠螺母（210）在絲杠（29）中的位置，完成支撐臂（25）的收縮與打開。