[發明專利]一種能檢測非金屬管道缺陷的正四面體機器人及其運行方法

在審

• 申請號: 202011441627.2
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112505052A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 徐波;于佳敏;陸偉剛;王豐;李占超;徐磊;王琳;付國叢
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/90;B25J11/00
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

一種能檢測非金屬管道缺陷的正四面體機器人及其運行方法，包括正四面體框架結構、攀附爪、探頭以及控制系統，所述正四面體框架結構由六根伸縮桿連接而成，所述攀附爪為四個，分別布置于正四面體框架結構的頂點處，所述探頭布置于正四面體框架結構的內部；通過調節伸縮桿的長度，使正四面體機器人適應管道內徑；通過控制系統控制攀附爪的駐停或行走，通過控制系統控制探頭的工作狀態。本發明能實現在非金屬管道內采集圖像、停留在管道內的任何位置、記錄下管道缺陷位置的功能。

技術領域

本發明涉及一種能檢測非金屬管道缺陷的正四面體機器人及其運行方法，它能實現在非金屬管道內采集圖像、停留在管道內的任何位置、記錄下管道缺陷位置的功能，屬于管道缺陷檢測技術領域。

背景技術

在科技飛速發展的當今社會，城市化進程不斷加快，城市人口也在大幅度增加，導致城市管道數量和長度激增，由于管道缺陷引起的城市工程環境問題凸顯。管道缺陷有：裂痕、裂縫、接頭松脫、接頭錯位、管身斷裂、穿孔、坍塌、破損、砂漿脫落、變形、磚塊上下移位、磚塊遺失等問題。管道缺陷會給周圍地面帶來巨大的安全隱患，也會給城市居民生命財產安全帶來威脅。

所以管道缺陷檢測是管道正常運行的必要手段。管道檢測的方法有很多，籠統地可以分為兩種：一種是定性的方法，如視覺法；另一種是定量的方法，如測量法。視覺檢查可以是觀察沿管線的路面是否有裂縫從而確定管道是否有缺陷，也可以是檢查沿管線的排入口氣體的濃度和特殊的氣味，從而確定管道內是否有破壞。視覺法對于要對管道的狀況作完整的評價是不夠的，因為有些缺陷單靠觀察管線路面和排入口的氣體濃度、氣味是不夠的，所以應該用定量的方法來檢測管道。

如果是檢測人員進入管道測量管道時，會有滑到、絆倒、遇到危險氣體、管道爆炸、遇到來水、感染的危險。為了避免傷害操作人員，我們應該選擇用機器人代替檢測人員進入管道。通過機器人攜帶攝像頭進入管道，采集管道內部圖像，記錄管道缺陷的位置，大大地減少了檢測人員的負擔和危險系數，同時檢測人員也可以及時發現管道問題，避免造成嚴重的后果。

因此，研究一種能檢測非金屬管道缺陷的機器人，是一個值得研究的問題。

發明內容

鑒于以上所述能檢測非金屬管道缺陷的機器人，本發明的目的在于此機器人能實現在非金屬管道內采集圖像、停留在管道內的任何位置、記錄下管道缺陷位置的功能，為了實現以上目的，本發明的技術方案為：

本發明的第一個目的是提供一種能檢測非金屬管道缺陷的正四面體機器人，其特征是，包括正四面體框架結構、攀附爪、探頭以及控制系統，所述正四面體框架結構由六根伸縮桿連接而成，所述攀附爪為四個，分別布置于正四面體框架結構的頂點處，所述探頭布置于正四面體框架結構的內部；通過調節伸縮桿的長度，使正四面體機器人適應管道內徑；通過控制系統控制攀附爪的駐停或行走，通過控制系統控制探頭的工作狀態。

進一步的，所述伸縮桿為單向伸縮桿。

進一步的，所述探頭由四根雙向伸縮桿支撐于正四面體框架結構的重心處，四根雙向伸縮桿的一端分別連接于正四面體框架結構的頂點處，四根雙向伸縮桿的另一端共同鉸接于探頭外殼。

進一步的，每個攀附爪包括驅動單元、兩個滑輪、一個駐停盤以及接觸單元；兩個滑輪與駐停盤同軸，并分別置于駐停盤的兩側；所述接觸單元為若干組，沿駐停盤周向分布，每個接觸單元包括一根可伸縮連接桿、貼合部，所述可伸縮連接桿一端通過萬向球鉸接于駐停盤的外側面，另一端連接所述貼合部；通過驅動單元使可伸縮連接桿伸長，繼而貼合部攀附于管道內壁，使機器人駐停；通過驅動單元使可伸縮連接桿收縮，繼而使兩個滑輪與管道內壁接觸，使機器人可行走。

進一步的，每個攀附爪中還設有轉動部件，通過控制系統使轉動部件發生旋轉，以使整個攀附爪發生周向旋轉。

進一步的，所述貼合部設有若干用于貼附于管道內壁的硅膠貼附柱體，硅膠貼附柱體的根部安裝于貼合部的容納孔內。