[實(shí)用新型]一種新結(jié)構(gòu)的履帶式管道探傷機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720003279.8
• 申請(qǐng)日: 2017-01-03
• 公開（公告）號(hào): CN206329862U
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王立凱;王波;張興龍;郭浩;于凱;初君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王立凱
• 主分類號(hào): F16L55/40
• 分類號(hào): F16L55/40;F16L101/30
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種探傷機(jī)器人，具體涉及一種新結(jié)構(gòu)的履帶式管道探傷機(jī)器人。

背景技術(shù)

目前,管道運(yùn)輸在世界范圍內(nèi)來(lái)看,屬于極其重要的運(yùn)輸手段；目前，在我國(guó)近７０%的原油、１００%的天然氣是通過(guò)管道來(lái)進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?；?jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已建成的石油、天然氣管道總里程已超過(guò)了２萬(wàn)公里，正在興建和擬建的管道也有近萬(wàn)公里、油田集輸管網(wǎng)、煉廠、城市管網(wǎng)累計(jì)達(dá)數(shù)十萬(wàn)公里；大量金屬或非金屬材質(zhì)的管道被使用于油氣運(yùn)輸、城市排水、供熱和其他工業(yè)領(lǐng)域；許多管道因?yàn)樵谳^為惡劣的條件下進(jìn)行長(zhǎng)期工作,極易產(chǎn)生腐蝕,而使管道內(nèi)部的微小缺陷擴(kuò)展成破損而導(dǎo)致油、氣泄漏等嚴(yán)重事故的發(fā)生，造成一些不必要的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失；為使管道使用周期得以延長(zhǎng),通常對(duì)油氣管道內(nèi)部進(jìn)行噴漆、防腐、補(bǔ)口、檢測(cè)、探傷等作業(yè),其中管道檢測(cè)是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)；城市是目前人們生產(chǎn)和生活的主要區(qū)域和載體,在城市內(nèi)部存在著大量各種形式的管道；所以必定會(huì)有各種管道作業(yè)；然而由于諸多原因,欲實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)的檢測(cè)往往十分困難；若人工挖掘地下管道實(shí)現(xiàn)檢測(cè),不僅工程量浩大,還有可能對(duì)管道造成機(jī)械損傷；管道無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以很好的彌補(bǔ)這一缺點(diǎn),為資源的持續(xù)利用提供了保證，節(jié)省了人力物力。

實(shí)用新型內(nèi)容

一種新結(jié)構(gòu)的履帶式管道探傷機(jī)器人，包括主體、探測(cè)臂、主控芯片、步進(jìn)電機(jī)、履帶、前輔助輪、超聲波避障傳感器；所述的探測(cè)臂安裝在主體前端，探測(cè)臂的組數(shù)為8組，每組探測(cè)臂裝有一對(duì)強(qiáng)磁鐵、9個(gè)霍爾傳感器；所述的每個(gè)探測(cè)臂下方設(shè)置有一個(gè)前輔助輪進(jìn)行支撐；所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)履帶前進(jìn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)探測(cè)臂運(yùn)動(dòng)；所述的主控芯片與圖像采集模塊、溫濕度傳感器、無(wú)線傳輸模塊、超聲波避障模組、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模組、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接。

所述的探測(cè)臂設(shè)置有伸縮桿，探測(cè)臂可根據(jù)管道直徑的大小調(diào)節(jié)伸縮桿的伸縮比例；所述的8組探測(cè)臂可圍繞主體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；所述的霍爾傳感器通過(guò)濾波放大電路與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接；所述的步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模組連接。

所述的主控芯片為STM32F103ZET6單片機(jī)。

所述的超聲波避障傳感器設(shè)置在主體前端兩側(cè)；所述的主體內(nèi)部設(shè)置有電池組；所述的電池組與步進(jìn)電機(jī)連接；所述的主體前端設(shè)置有攝像頭；所述的攝像頭與圖像采集模塊連接。

所述的無(wú)線傳輸模塊采用E31-TTL-1W無(wú)線傳輸協(xié)議與PC上位機(jī)控制終端連接傳輸。

當(dāng)探測(cè)臂上的霍爾傳感器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，霍爾傳感器會(huì)連續(xù)輸出弱電壓值，濾波放大電路將這個(gè)弱電壓值進(jìn)行放大、濾波和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后發(fā)送給主控芯片；當(dāng)管道正常無(wú)破損時(shí)，接收到的數(shù)值是在一定范圍的穩(wěn)定值；當(dāng)管道發(fā)生破損時(shí)，接收到的數(shù)值會(huì)根據(jù)其破損程度發(fā)生較大幅度的改變；主控芯片對(duì)這一變化進(jìn)行分析，從而得到管道的破損情況。

利用強(qiáng)磁鐵，在管壁全圓周上產(chǎn)生一個(gè)縱向磁回路場(chǎng)；如果管壁沒有缺陷，則磁力線在管壁之內(nèi)均勻分布；如果管內(nèi)壁或外壁有缺陷，管壁橫截面減??；由于管壁中缺陷處的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)比鐵磁性材料本身小，則缺陷處磁阻增大，磁通路變窄，磁力線發(fā)生變形，部分磁力線穿出管壁兩側(cè)產(chǎn)生漏磁場(chǎng)則磁通路變窄，磁力線發(fā)生變形，部分磁力線還將穿出管壁之外而產(chǎn)生所謂漏磁；漏磁場(chǎng)被位于兩磁極之間的、緊貼管壁的霍爾傳感器檢測(cè)到，并產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理后發(fā)送給主控芯片；主控芯片對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從而確定管道內(nèi)破損的地方。

采用履帶式管內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人，在管道行進(jìn)過(guò)程中，具有附著性好，越障能力強(qiáng)，輸出的拖動(dòng)力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能在諸如油污存在的惡劣環(huán)境保持良好的行走狀態(tài)；由于該機(jī)器人行進(jìn)采取步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)可以由程序記錄下來(lái)，故可以由此推斷出機(jī)器人行進(jìn)的距離；再根據(jù)所探測(cè)管道的施工圖紙，建立坐標(biāo)，便可以輕松將管道破損的位置確定出來(lái)；同時(shí)機(jī)器人采用E31-TTL-1W無(wú)線傳輸模塊，傳輸距離可達(dá)到六千米，配備TSL140模塊進(jìn)行圖像采集，將破損管道的圖像實(shí)時(shí)傳送到PC上。

機(jī)器人攜帶的溫濕度傳感器可以將管道的環(huán)境情況準(zhǔn)確的反映出來(lái)，使得外界可以得知目前管道的具體情況；車身前端安裝有一對(duì)超聲波模避障模組，可以用于探測(cè)管道前方是否存在障礙物，發(fā)現(xiàn)障礙物時(shí)就會(huì)通過(guò)無(wú)線模塊將信息傳回PC上位機(jī)；在控制方面，自主創(chuàng)新自動(dòng)模式選擇功能；當(dāng)無(wú)線傳輸信號(hào)正常時(shí)，可利用無(wú)線傳輸實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳送過(guò)來(lái)，當(dāng)信號(hào)不佳時(shí)，啟動(dòng)自動(dòng)探測(cè)模式，自動(dòng)將所探測(cè)的數(shù)據(jù)（溫濕度、破損位置、圖像等）保存在內(nèi)置的儲(chǔ)存器中，當(dāng)機(jī)器人完成探測(cè)從管道的另一端出來(lái)后，可直接利用PC將數(shù)據(jù)讀取出來(lái)。