CN111895218A - 一种步进式管道机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种步进式管道机器人，包括后支架、前支架、后滚轮部、前滚轮部、顶杆支撑部以及检测端头安装部，后支架上固定安装有驱动缸,后滚轮部、前滚轮部和顶杆支撑部均具有多个，滚轮部包括对应的双向动力缸以及滚轮，顶杆支撑部包括双向顶杆动力缸和顶杆，滚轮在双向动力缸的作用下可以压紧待测管道的内壁面，也可以放松，顶杆在双向顶杆动力缸的作用下可以压紧待测管道的内壁面，也可以放松，检测端头安装部安装在前支架的前端，用于安装检测端头。本发明可以实现在管道径向的定点位置进行周向检查与维护，同时沿管道轴向行走的机器人可以实现对长距离管道的长度方向上的检查与维护。

Description

一种步进式管道机器人
技术领域
本发明属于管道监测技术领域，具体涉及到用于检测管道的步进式管道机器人。
背景技术
目前管道和皮带是工业化生产流程最普遍的二种运输工具，其中管道适合于长距离连续性密闭运输。管道既能用于运输气体、液体和固态粉体等多种物质，又可以作为运输高温、高压和腐蚀性物料的安全运输方式。管道运输是目前传统环保型的一种运输方式，同时管道也可以作为一种作业工具，如混合、干燥等。作为运输和加工工具的管道经过一段时间的作业后会出现侵蚀、磨损和堵塞等问题，但由于管道问题通常出现在管道内壁，在外部很难发现，故当这些问题长期得不到修缮就会出现管道穿漏和堵塞等重大问题，最终可能会造成重大的安全和环保事故，同时也会造成生产过程被迫中断。
为了能够及时发现管道内壁的异常问题，如腐蚀、磨损或堵塞等问题，需要对管道内壁进行定期的检查与维护。目前对管道内壁状况检查通常采用人工法，但对于中小型口径的管道就无法实现人工法，现仅能采用管道参数变化进行人工预判，最终只能采用更换管道的方法来处理，同时对于长距离大口径的密闭管道空间进行人工检查也容易造成人员伤亡事故。
发明内容
针对上述问题，本发明开发适合于管道特性的行走机器人可以及时对管道状况进行检查与维护，也可以降低人员劳动强度和人员伤亡危害隐患。由于在管道内壁的圆周形状上均需要全面检查和维护，采用步进式机器人可以实现在管道径向的定点位置进行周向检查与维护，同时沿管道轴向行走的机器人可以实现对长距离管道的长度方向上的检查与维护。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种步进式管道机器人，其中：步进式管道机器人能放入待测管道中，步进式管道机器人包括后支架、前支架、后滚轮部、前滚轮部、顶杆支撑部以及检测端头安装部，后支架上固定安装有驱动缸,后滚轮部有若干个，绕后支架周向布设于位于后支架的后部，后滚轮部包括后双向动力缸和后滚轮，后双向动力缸固定在后支架上，后双向动力缸的动力顶杆与后滚轮连接，后双向动力缸的动力顶杆伸出时，后滚轮能接触待测管道的内壁面，且后双向动力缸的动力顶杆通过改变伸出长度，控制后滚轮与待测管道的接触压力，使后滚轮与待测管道在摩擦固定配合与滚动配合之间转变，前滚轮部有若干个，绕后支架周向布设于位于后支架的前部，前滚轮部包括前双向动力缸和前滚轮，前双向动力缸固定在后支架上，前双向动力缸的动力顶杆与前滚轮连接，前双向动力缸的动力顶杆伸出时，前滚轮能接触待测管道的内壁面，且前双向动力缸的动力顶杆通过改变伸出长度，控制前滚轮与待测管道的接触压力，使前滚轮与待测管道在摩擦固定配合与滚动配合之间转变，前支架可前后滑动地安装在后支架前端，驱动缸的动力缸轴与前支架连接，驱动缸动力缸轴通过伸缩使前支架相对于后支架前后滑动，顶杆支撑部有若干个，绕前支架周向布设于位于前支架外部，顶杆支撑部包括双向顶杆动力缸和顶杆，双向顶杆动力缸固定在前支架上，顶杆与双向顶杆动力缸连接，双向顶杆动力缸能使顶杆伸缩，且当顶杆伸出时，顶杆前端能接触待测管道的内壁面，并与待测管道的内壁面摩擦固定，当顶杆缩回时，顶杆前端能与待测管道的内壁面分离，检测端头安装部安装在前支架的前端，用于安装检测端头。
为优化上述结构形式，采取的具体措施还包括：
上述的检测端头安装部包括旋转电机和旋转轴，旋转电机固定安装在前支架上，旋转轴与旋转电机连接，并能在旋转电机的带动下旋转，检测端头安装在旋转轴端部，利用旋转轴的旋转360°检测管道。
上述的驱动缸为步进气缸。
上述的后双向动力缸、前双向动力缸以及双向顶杆动力缸为电机或气缸或液压缸。
上述的后支架的前端设置有空心轴套，前支架的后端插入该空心轴套中，并能在空心轴套内前后滑动。
上述的空心轴套的轴心与待测管道的轴心重合。
上述的后滚轮部有三个及其以上，等间距布设于后支架的后部。
上述的前滚轮部有三个及其以上，等间距布设于后支架的前部。
上述的顶杆支撑部有三个及其以上，等间距布设于前支架外部。
本发明具有以下优点：
本发明可以实现对长距离密闭管道内壁行走，利用后滚轮部、前滚轮部、顶杆支撑部可以根据需要周期性固定后支架和前支架，然后利用驱动缸使后支架和前支架产生前后蠕动，进而使管道机器人在管道内行走，本发明的管道机器人非常适合解决不同口径的长距离密闭管道的检查与维护工作。
本发明的检测端头安装部包括旋转电机和旋转轴，检测端头安装在旋转轴端部，能利用旋转轴的旋转360°周向检测管道，配合管道机器人轴向行进，可以实现管道内壁的全面检查和维护。
本发明结构简单，成本低廉，适合大规模推广使用。
附图说明
图1为本发明的外部结构示意图；
图2为图1的右视图。
其中，附图标记为：后支架1、驱动缸11、空心轴套12、前支架2、后滚轮部3、后双向动力缸31、后滚轮32、前滚轮部4、前双向动力缸41、前滚轮42、顶杆支撑部5、双向顶杆动力缸51、顶杆52、检测端头安装部6、旋转电机61、旋转轴62、待测管道7。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
本实施例的一种步进式管道机器人，其中：步进式管道机器人能放入待测管道7中，步进式管道机器人包括后支架1、前支架2、后滚轮部3、前滚轮部4、顶杆支撑部5以及检测端头安装部6，后支架1上固定安装有驱动缸11,后滚轮部3有三个，等间距布设于后支架1的后部，绕后支架1周向布设于位于后支架1的后部，后滚轮部3包括后双向动力缸31和后滚轮32，后双向动力缸31固定在后支架1上，后双向动力缸31的动力顶杆与后滚轮32连接，后双向动力缸31的动力顶杆伸出时，后滚轮32能接触待测管道7的内壁面，且后双向动力缸31的动力顶杆通过改变伸出长度，控制后滚轮32与待测管道7的接触压力，使后滚轮32与待测管道7在摩擦固定配合与滚动配合之间转变，前滚轮部4有三个，等间距布设于后支架1的前部，绕后支架1周向布设于位于后支架1的前部，前滚轮部4包括前双向动力缸41和前滚轮42，前双向动力缸41固定在后支架1上，前双向动力缸41的动力顶杆与前滚轮42连接，前双向动力缸41的动力顶杆伸出时，前滚轮42能接触待测管道7的内壁面，且前双向动力缸41的动力顶杆通过改变伸出长度，控制前滚轮42与待测管道7的接触压力，使前滚轮42与待测管道7在摩擦固定配合与滚动配合之间转变，前支架2可前后滑动地安装在后支架1前端，驱动缸11的动力缸轴与前支架2连接，驱动缸11动力缸轴通过伸缩使前支架2相对于后支架1前后滑动，顶杆支撑部5有三个，等间距布设于前支架2外部，绕前支架2周向布设于位于前支架2外部，顶杆支撑部5包括双向顶杆动力缸51和顶杆52，双向顶杆动力缸51固定在前支架2上，顶杆52与双向顶杆动力缸51连接，双向顶杆动力缸51能使顶杆52伸缩，且当顶杆52伸出时，顶杆52前端能接触待测管道7的内壁面，并与待测管道7的内壁面摩擦固定，当顶杆52缩回时，顶杆52前端能与待测管道7的内壁面分离，检测端头安装部6安装在前支架2的前端，用于安装检测端头。
实施例中，检测端头安装部6包括旋转电机61和旋转轴62，旋转电机61固定安装在前支架2上，旋转轴62与旋转电机61连接，并能在旋转电机61的带动下旋转，检测端头安装在旋转轴62端部，利用旋转轴62的旋转360°检测管道。
实施例中，驱动缸11为步进气缸。
实施例中，后双向动力缸31、前双向动力缸41以及双向顶杆动力缸51气缸。
实施例中，后支架1的前端设置有空心轴套12，前支架2的后端插入该空心轴套12中，并能在空心轴套12内前后滑动。
实施例中，空心轴套12的轴心与待测管道7的轴心重合。
驱动缸11、后双向动力缸31、前双向动力缸41、双向顶杆动力缸51、旋转电机61的动力源一般安装在后支架1上，也可以安装在前支架2上，各驱动缸、动力缸以及电机均自带控制板，可以周期性控制各缸体及电机的停止及运作。
本发明的步进式管道机器人的工作流程是：
步骤一、将步进式管道机器人装入待测管道内，同时调整前双向动力缸41、后双向动力缸31的动力顶杆长度，使空心轴套12的轴心与待测管道7的中心一致；
步骤二、同时伸出整前双向动力缸41、后双向动力缸31的动力顶杆，使前滚轮42和后滚轮32与待测管道7内壁为摩擦固定配合的状态，同时控制双向顶杆动力缸51，缩回顶杆52，后支架1与待测管道7通过前滚轮42和后滚轮32固定，前支架2与待测管道7无接触，驱动缸11的驱动轴向前伸出，同时旋转电机61带动旋转轴62旋转，此时，安装在旋转轴62上的检测端头随着前支架2轴向前移，同时还随着旋转轴62周向旋转，360°地扫描待测管道7的内壁。
步骤三、在机器人完成在待测管道7的一个步进式行程范围内的检查与维护后，驱动缸11和旋转电机61暂停运作，同时双向顶杆动力缸51控制顶杆52伸出，顶住待测管道7内壁，与待测管道7摩擦固定配合，后双向动力缸31和前双向动力缸41则稍微回退，使后滚轮32和前滚轮42与待测管道7变为滚动配合，驱动缸11回缩，由于前支架2与待测管道7固定，因此，驱动缸11会拉着后支架1前移，直至整体部件向前移动到下一个待机位置，
步骤四、重复步骤二和三，直至完成整个待测管道7的检测工作。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种步进式管道机器人，其特征是：步进式管道机器人能放入待测管道(7)中，步进式管道机器人包括后支架(1)、前支架(2)、后滚轮部(3)、前滚轮部(4)、顶杆支撑部(5)以及检测端头安装部(6)，所述的后支架(1)上固定安装有驱动缸(11),后滚轮部(3)有若干个，绕后支架(1)周向布设于位于后支架(1)的后部，后滚轮部(3)包括后双向动力缸(31)和后滚轮(32)，所述的后双向动力缸(31)固定在后支架(1)上，后双向动力缸(31)的动力顶杆与后滚轮(32)连接，所述的后双向动力缸(31)的动力顶杆伸出时，后滚轮(32)能接触待测管道(7)的内壁面，且后双向动力缸(31)的动力顶杆通过改变伸出长度，控制后滚轮(32)与待测管道(7)的接触压力，使后滚轮(32)与待测管道(7)在摩擦固定配合与滚动配合之间转变，所述的前滚轮部(4)有若干个，绕后支架(1)周向布设于位于后支架(1)的前部，前滚轮部(4)包括前双向动力缸(41)和前滚轮(42)，所述的前双向动力缸(41)固定在后支架(1)上，前双向动力缸(41)的动力顶杆与前滚轮(42)连接，所述的前双向动力缸(41)的动力顶杆伸出时，前滚轮(42)能接触待测管道(7)的内壁面，且前双向动力缸(41)的动力顶杆通过改变伸出长度，控制前滚轮(42)与待测管道(7)的接触压力，使前滚轮(42)与待测管道(7)在摩擦固定配合与滚动配合之间转变，所述的前支架(2)可前后滑动地安装在后支架(1)前端，驱动缸(11)的动力缸轴与前支架(2)连接，驱动缸(11)动力缸轴通过伸缩使前支架(2)相对于后支架(1)前后滑动，所述的顶杆支撑部(5)有若干个，绕前支架(2)周向布设于位于前支架(2)外部，顶杆支撑部(5)包括双向顶杆动力缸(51)和顶杆(52)，所述的双向顶杆动力缸(51)固定在前支架(2)上，顶杆(52)与双向顶杆动力缸(51)连接，双向顶杆动力缸(51)能使顶杆(52)伸缩，且当顶杆(52)伸出时，顶杆(52)前端能接触待测管道(7)的内壁面，并与待测管道(7)的内壁面摩擦固定，当顶杆(52)缩回时，顶杆(52)前端能与待测管道(7)的内壁面分离，所述的检测端头安装部(6)安装在前支架(2)的前端，用于安装检测端头。
2.根据权利要求1所述的一种步进式管道机器人，其特征是：所述的检测端头安装部(6)包括旋转电机(61)和旋转轴(62)，所述的旋转电机(61)固定安装在前支架(2)上，所述的旋转轴(62)与旋转电机(61)连接，并能在旋转电机(61)的带动下旋转，检测端头安装在旋转轴(62)端部，利用旋转轴(62)的旋转360°检测管道。
3.根据权利要求1所述的一种步进式管道机器人，其特征是：所述的驱动缸(11)为步进气缸。
4.根据权利要求1所述的一种步进式管道机器人，其特征是：所述的后双向动力缸(31)、前双向动力缸(41)以及双向顶杆动力缸(51)为电机或气缸或液压缸。
5.根据权利要求1所述的一种步进式管道机器人，其特征是：所述的后支架(1)的前端设置有空心轴套(12)，所述的前支架(2)的后端插入该空心轴套(12)中，并能在空心轴套(12)内前后滑动。
6.根据权利要求1所述的一种步进式管道机器人，其特征是：所述的空心轴套(12)的轴心与待测管道(7)的轴心重合。
7.根据权利要求1所述的一种步进式管道机器人，其特征是：所述的后滚轮部(3)有三个，等间距布设于后支架(1)的后部。
8.根据权利要求1所述的一种步进式管道机器人，其特征是：所述的前滚轮部(4)有三个，等间距布设于后支架(1)的前部。
9.根据权利要求1所述的一种步进式管道机器人，其特征是：所述的顶杆支撑部(5)有三个，等间距布设于前支架(2)外部。
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