CN108150757A - 一种智能检测油气管道的工业机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能检测油气管道的工业机器人，属于油气管道检测领域和工业机器人领域。它包括连接驱动主体与检测主体的柔性躯体、装设于检测主体上的旋转装置、装设于旋转装置上的旋转平台，以及装设于旋转平台上的超声波收发装置、液体清洗装置和表面干燥装置；柔性躯体采用可发生柔性变形的非金属空心圆管制作，空心圆管内部装设有连接驱动主体与检测主体的金属螺旋弹簧。本发明是一种具有柔性躯体、能够在弯曲的管道内蜿蜒前进、同时对管道内壁的微观缺陷进行无损探测的智能检测油气管道的工业机器人。

Description

一种智能检测油气管道的工业机器人
技术领域
本发明主要涉及油气管道检测领域和工业机器人领域，特指一种智能检测油气管道的工业机器人。
背景技术
油气管道的内壁缺陷检测是管道检测的难点，现有技术的管道检测通常在管道外部进行，这是因为：现有的工业机器人难以在管道内部行走，尤其是在弯曲的管道内无法行走；其次管道由于长时间的油气输送而导致其内部发生腐蚀和沉淀，容易对检测信号造成干扰。为了提高油气管道内壁的缺陷检测准确性，需要设计一种能够在管道内部行走的管道检测机器人。
发明内容
本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种具有柔性躯体、能够在弯曲的管道内蜿蜒前进、同时对管道内壁的微观缺陷进行无损探测的智能检测油气管道的工业机器人。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种智能检测油气管道的工业机器人，它包括连接驱动主体与检测主体的柔性躯体、装设于所述检测主体上的旋转装置、装设于所述旋转装置上的旋转平台，以及装设于所述旋转平台上的超声波收发装置、液体清洗装置和表面干燥装置。
所述柔性躯体采用可发生柔性变形的非金属空心圆管制作，所述空心圆管内部装设有连接所述驱动主体与所述检测主体的金属螺旋弹簧。
所述驱动主体上装设有可以控制整个机器人工作的中央控制系统、可吸附或悬浮于管道内壁主动运动的磁性驱动轮、可依靠电磁铁吸附自由升降的升降腿，所述升降腿采用弹簧电磁铁连接于所述驱动主体的底部。
所述检测主体上装设有可吸附或悬浮于管道内壁的磁性导向轮；所述旋转装置包括装设于所述检测主体上的旋转轴、与装设在所述旋转轴上锥齿轮A相啮合传动的锥齿轮B、通过电机架固定装设于所述检测主体上的步进电机；所述锥齿轮B装设于所述步进电机的输出轴上。
进一步的，所述液体清洗装置可发生柔性变形，能够对附近的管道内壁进行清洗。
进一步的，所述表面干燥装置可发生柔性变形，能够对所述液体清洗装置清洗过的管道内壁进行加热干燥。
进一步的，所述超声波收发装置可以发生与接收超声波信号，并将超声波信号无线传输给所述中央控制系统。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的一种智能检测油气管道的工业机器人设有柔性躯体和磁性驱动轮，能够在弯曲的油气管道内蜿蜒前进，克服了现有技术的管道机器人只能在直线型的管道内行走的缺陷。
(2)本发明的一种智能检测油气管道的工业机器人还设有中央控制系统和超声波收发装置，在油气管道内蜿蜒前进的同时可以对油气管道进行缺陷探测，而不会对管道造成额外的破坏。由此可知，本发明的工业机器人具有柔性蜿蜒前进的优良行走功能，可以实现油气管道内壁的超声波无损检测。
附图说明
图1是本发明的一种智能检测油气管道的工业机器人的结构原理示意图。
图中，1—驱动主体；11—磁性驱动轮；12—升降腿；13—弹簧电磁铁；14—中央控制系统；2—柔性躯体；3—检测主体；31—磁性导向轮；41—旋转平台；42—超声波收发装置；42—表面干燥装置；43—液体清洗装置；5—旋转轴；51—锥齿轮A；52—锥齿轮B；53—步进电机；54—电机架。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明的一种智能检测油气管道的工业机器人，包括连接驱动主体1与检测主体3的柔性躯体2、装设于检测主体3上的旋转装置、装设于旋转装置上的旋转平台41，以及装设于旋转平台41上的超声波收发装置42、液体清洗装置43和表面干燥装置42，其特征在于：
参见图1所示，柔性躯体2采用可发生柔性变形的非金属空心圆管制作，空心圆管内部装设有连接驱动主体1与检测主体3的金属螺旋弹簧；
参见图1所示，驱动主体1上装设有可以控制整个机器人工作的中央控制系统14、可吸附或悬浮于管道内壁主动运动的磁性驱动轮11、可依靠电磁铁吸附自由升降的升降腿12，升降腿12采用弹簧电磁铁13连接于驱动主体1的底部；
参见图1所示，检测主体3上装设有可吸附或悬浮于管道内壁的磁性导向轮31；旋转装置包括装设于检测主体3上的旋转轴5、与装设在旋转轴5上锥齿轮A51相啮合传动的锥齿轮B52、通过电机架54固定装设于检测主体3上的步进电机53；锥齿轮B52装设于步进电机53的输出轴上。
作为优选的，液体清洗装置43可发生柔性变形，能够对附近的管道内壁进行清洗。
作为优选的，面干燥装置42可发生柔性变形，能够对液体清洗装置43清洗过的管道内壁进行加热干燥。
作为优选的，超声波收发装置42可以发生与接收超声波信号，并将超声波信号无线传输给中央控制系统14。
行走工作原理：中央控制系统14对机器人的各种运动进行无线发射指令实施控制。首先，磁性导向轮31通电吸附在油气管道的内壁，磁性驱动轮11断电使得驱动主体1可沿管道的内壁向前滚动；柔性躯体2受到拉力发生伸缩变形或其他转弯时的完全变形；磁性驱动轮11通电吸附在油气管道的内壁，磁性导向轮31断电后可沿管道内壁在柔性躯体2的拉力作用下向前滚动；上述过程不断重复，从而完成驱动主体1带动检测主体3沿管道内壁蜿蜒前进。当遇到管道内壁的小型障碍物时，弹簧电磁铁13断电，使得升降腿12伸长，并在磁性驱动轮11断电的情况下抬高磁性驱动轮11和驱动主体1，从而越过小型障碍物。
缺陷检测工作原理：检测主体3在管道内行走过程中，不断对附近的管道内壁进行清洗和干燥，具体而言，液体清洗装置43对管道内壁进行清洗，防止发生超声波干扰；然后表面干燥装置42通过加热的方式对清洗的管道内壁进行干燥；之后超声波收发装置42先发射超声波信号，然后再接受来自管道内壁反射回来的超声波信号，并将发生和接受的超声波信号转变为数字信号后无线发射给中央控制系统14；中央控制系统14根据接收到的反射超声波与发射超声波进行数据处理，分析波形畸变，进而判断处当前位置的管道内壁是否存在微观缺陷。步进电机53转动可带动旋转平台41上的表面干燥装置42与液体清洗装置43发射转动，以便进行管道内壁操作。

Claims (4)

1.一种智能检测油气管道的工业机器人，包括连接驱动主体(1)与检测主体(3)的柔性躯体(2)、装设于所述检测主体(3)上的旋转装置、装设于所述旋转装置上的旋转平台(41)，以及装设于所述旋转平台(41)上的超声波收发装置(42)、液体清洗装置(43)和表面干燥装置(42)，其特征在于：
所述柔性躯体(2)采用可发生柔性变形的非金属空心圆管制作，所述空心圆管内部装设有连接所述驱动主体(1)与所述检测主体(3)的金属螺旋弹簧；
所述驱动主体(1)上装设有可以控制整个机器人工作的中央控制系统(14)、可吸附或悬浮于管道内壁主动运动的磁性驱动轮(11)、可依靠电磁铁吸附自由升降的升降腿(12)，所述升降腿(12)采用弹簧电磁铁(13)连接于所述驱动主体(1)的底部；
所述检测主体(3)上装设有可吸附或悬浮于管道内壁的磁性导向轮(31)；所述旋转装置包括装设于所述检测主体(3)上的旋转轴(5)、与装设在所述旋转轴(5)上锥齿轮A(51)相啮合传动的锥齿轮B(52)、通过电机架(54)固定装设于所述检测主体(3)上的步进电机(53)；所述锥齿轮B(52)装设于所述步进电机(53)的输出轴上。
2.根据权利要求1所述的一种智能检测油气管道的工业机器人，其特征在于：所述液体清洗装置(43)可发生柔性变形，能够对附近的管道内壁进行清洗。
3.根据权利要求1所述的一种智能检测油气管道的工业机器人，其特征在于：所述表面干燥装置(42)可发生柔性变形，能够对所述液体清洗装置(43)清洗过的管道内壁进行加热干燥。
4.根据权利要求1所述的一种智能检测油气管道的工业机器人，其特征在于：所述超声波收发装置(42)可以发生与接收超声波信号，并将超声波信号无线传输给所述中央控制系统(14)。
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