[發(fā)明專利]基于多傳感器信息融合的管道檢測機(jī)器人及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910040359.4
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109737267A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈鑫明;孫顯彬;譚繼文
• 申請（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué);青島銘彧智能裝備技術(shù)研究院
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L55/40;F16L101/30
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種基于多傳感器信息融合的管道檢測機(jī)器人及方法，本公開的機(jī)器人能夠主動(dòng)適應(yīng)大范圍管徑變化、被動(dòng)適應(yīng)管道小范圍變形、具有很大程度的彎管通過性，搭載多種傳感器，彌補(bǔ)單一傳感器檢測結(jié)果可信度不高的缺點(diǎn)，能更準(zhǔn)確檢測管道內(nèi)壁腐蝕、局部變形和焊縫裂縫等缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種基于多傳感器信息融合的管道檢測機(jī)器人及方法。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

管道運(yùn)輸是用管道作為運(yùn)輸工具的一種長距離輸送液體或/和氣體物資的輸方式，常被用作由生產(chǎn)地向市場輸送石油、煤和化學(xué)產(chǎn)品，是統(tǒng)一運(yùn)輸網(wǎng)中干線運(yùn)輸?shù)慕M成部分。其不僅具有運(yùn)輸量大、連續(xù)、迅速、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠、平穩(wěn)以及投資少、占地少、費(fèi)用低，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)可省去水運(yùn)或陸運(yùn)的中轉(zhuǎn)壞節(jié)，縮短運(yùn)輸周期，降低運(yùn)輸成本，提高運(yùn)輸效率。

但是，管道運(yùn)輸方式也存在一定的缺點(diǎn)，由于管道可以長時(shí)間運(yùn)行，因環(huán)境變化、介質(zhì)腐蝕，疲勞破壞等因素必將造成管道內(nèi)壁局部變薄、焊縫開裂、管道變形等故障。因此，對管道的檢測，尤其是對管道的在役檢測尤為重要。

目前的管道機(jī)器人主要是輪式機(jī)器人，在機(jī)器人搭載與檢測項(xiàng)相適配的傳感器進(jìn)行檢測。雖然輪式機(jī)器人存在運(yùn)動(dòng)控制過程簡便的優(yōu)點(diǎn)，但輪式機(jī)器人的體積基本一定，無法與管道的內(nèi)徑進(jìn)行特別好的適配，而管道經(jīng)常會因?yàn)殇佋O(shè)環(huán)境或空間的限制，存在管徑不一致、變化的情況出現(xiàn)，也有需要拐彎的地方，造成機(jī)器人在變徑處和\或彎曲處存在卡住或碰撞管道的問題，甚至?xí)斐稍跈z測過程中對管道進(jìn)行傷害，而傳輸?shù)牧黧w會對損傷處腐蝕，造成二次傷害。

同時(shí)，目前國內(nèi)外基于多傳感器信息融合的管道檢測機(jī)器人大多使用單一傳感器檢測且只可檢測直管，不可檢測彎管或?qū)澒艿臋z測效果并不理想，且針對大范圍的管徑變化，表現(xiàn)并不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本公開為了解決上述問題，提出了一種基于多傳感器信息融合的管道檢測機(jī)器人及方法，本公開能夠主動(dòng)適應(yīng)大范圍管徑變化、被動(dòng)適應(yīng)管道小范圍變形、具有很大程度的彎管通過性，搭載多種傳感器。

根據(jù)一些實(shí)施例，本公開采用如下技術(shù)方案：

一種基于多傳感器信息融合的管道檢測機(jī)器人，包括至少三節(jié)機(jī)體，分別為依次相連的第一機(jī)體、第二機(jī)體和第三機(jī)體，其中：

所述第一機(jī)體的外沿圓周分布有若干機(jī)械臂，所述機(jī)械臂上設(shè)置有第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使機(jī)械臂相對于第一機(jī)體軸心的距離可調(diào)，所述機(jī)械臂端部設(shè)置有導(dǎo)向件；

所述第二機(jī)體通過可旋轉(zhuǎn)件分別與第一機(jī)體末端和第三機(jī)體前端連接，所述第二機(jī)體包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和檢測臂，所述檢測臂設(shè)置于第二機(jī)體的外沿處，通過第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變檢測臂末端與管道內(nèi)壁的間距，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述檢測臂沿周向旋轉(zhuǎn)；

所述第三機(jī)體的外沿圓周分布有若干機(jī)械臂，所述機(jī)械臂相對于第一機(jī)體軸心的距離可調(diào)，所述機(jī)械臂端部設(shè)置有驅(qū)動(dòng)件，第三機(jī)體上設(shè)置有動(dòng)力機(jī)構(gòu)，所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)件，使整個(gè)檢測機(jī)器人沿管道延伸方向行進(jìn)；

所述檢測臂上設(shè)置有檢測機(jī)構(gòu)。

通過上述結(jié)構(gòu)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)整個(gè)檢測機(jī)器人為分段式結(jié)構(gòu)，且每個(gè)小分段之間通過可旋轉(zhuǎn)件連接，這種結(jié)構(gòu)能夠保證機(jī)器人遇到管道大角度折彎或出現(xiàn)拐彎現(xiàn)象時(shí)，能夠順利的實(shí)現(xiàn)拐彎，適應(yīng)管道走向的變化。

另外，通過第一機(jī)體、第三機(jī)體的機(jī)械臂都能夠調(diào)節(jié)與管壁的間距，實(shí)現(xiàn)在管壁內(nèi)徑發(fā)生變化時(shí)，通過改變機(jī)械臂的張開/收縮程度，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在行進(jìn)過程中，機(jī)械臂與管壁始終無縫、自適應(yīng)接觸，利用第一機(jī)體上設(shè)置的導(dǎo)向臂，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向作用，利用第三機(jī)體上動(dòng)力機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)作用。

利用第二機(jī)體相對于第一機(jī)體和第三機(jī)體來說可旋轉(zhuǎn)，且檢測板與管壁始終貼合的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)檢測作用。