CN113915451A - 一种管道巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道巡检机器人，涉及管道巡检技术领域；为了保障行驶稳定性且易于调节；具体包括第一柱形主体，所述第一柱形主体上安装有第一驱动机构，所述第一驱动机构包括安装架和调节电机，调节电机通过连接杆安装于第一柱形主体外壁，安装架固定于第一柱形主体圆周外壁上，所述调节电机的输出端转动连接有驱动齿轮，第一柱形主体外壁转动连接有转动座，转动座圆周外壁设置有从动齿。本发明通过设置调节电机、弧形支撑板等结构，能够利用调节电机工作，通过驱动齿轮带动转动座转动，进而带动弧形支撑板转动，使伸缩杆向外侧顶伸，直至滚轮与管道内壁可靠的接触；从而能够利用驱动电机工作，驱动滚轮转动以达到行驶的目的。

Description

一种管道巡检机器人

技术领域

本发明涉及管道巡检技术领域，尤其涉及一种管道巡检机器人。

背景技术

随着国内外油气管道的增加，对管道检测的需求量也逐渐增加，油气管爆炸事故日益增多；常见缺陷有裂纹与腐蚀等，目前对油气管道的检测包括外检测技术和内检测技术；在非开挖、非接触式的情况下，利用专业的检测设备进行管道检测，可以检测出管道腐蚀缺陷和破损防腐层等对管道运输的不利因素，20世纪60年代，出现了最早的管道内检测技术，发展至今，已经可以采用多种检测方法，包括管道漏磁、涡流和超声波等检测方法，管道内检测技术应用内检测器在管道内部对管道进行检测，可有效对管道缺陷进行定位、定性、定量等分析，是保障油气管道安全运行的重要检测手段；目前的管道检测装置，虽能够满足一定的使用需求，但是检测过程中，幅值较小的缺陷信号容易淹没在行走过程振动干扰之中；因此，还有待改进。

经检索，中国专利申请号为CN201910897121.3的专利，公开了一种管道巡检机器人，其主要包括：盖板支柱，清理电机，行走电机，支撑臂，三角板，滚珠丝杆，连接螺栓，提升板等零件。本发明采用滚轮移动式的方式，采用电力驱动，通过滚珠丝杆驱动提升板向上或向下移动，使所述第一提升板或所述第二提升板的移动带动所述支撑臂向上提升收拢至贴近所述滚珠丝杆或者向下垂落张开至远离所述滚珠丝杆。上述专利中的管道巡检机器人存在以下不足：其虽然能够利用多个滚轮支撑于管道内壁，保障了行驶过程中的稳定性，但是，其通过中心丝杆的旋转来对滚轮位置进行调节，局限性较大，且通过丝杆进行调节，使得需要对滚轮提供较大的活动范围，占用空间。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种管道巡检机器人。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种管道巡检机器人，包括第一柱形主体，所述第一柱形主体上安装有第一驱动机构，所述第一驱动机构包括安装架和调节电机，调节电机通过连接杆安装于第一柱形主体外壁，安装架固定于第一柱形主体圆周外壁上，所述调节电机的输出端转动连接有驱动齿轮，第一柱形主体外壁转动连接有转动座，转动座圆周外壁设置有从动齿，从动齿与驱动齿轮相啮合，所述转动座圆周外壁设置有均匀分布的弧形支撑板，弧形支撑板上开设有滑动腔，所述安装架一侧外壁固定有导向架，导向架内壁滑动连接有伸缩杆，伸缩杆一端设置有联动杆，联动杆一端可转动的安装有联动轮，联动轮滚动连接于滑动腔内，所述伸缩杆另一端外壁滑动连接有套筒，套筒一端内壁与伸缩杆之间安装有同一个第一安装座，所述套筒一端外壁通过螺栓固定有滚轮架，滚轮架一侧外壁固定有驱动电机，驱动电机的输出端转动连接有滚轮。

优选的：所述导向架顶部外壁固定有用于锁定伸缩杆的电动伸缩缸。

进一步的：所述伸缩杆一端侧壁贯穿的插接有导电插条，所述套筒两侧内壁嵌入式安装有两个与导电插条适配的导电片，两个导电片接入电动伸缩缸的控制电路。

进一步优选的：所述第一柱形主体上设置有测量组件和电池组件，测量组件位于两个第一驱动机构之间，电池组件位于第一柱形主体的尾端。

作为本发明一种优选的：所述第一柱形主体的首端安装有第二安装座，第二安装座的圆周外壁通过固定架均匀的安装有CCD组件。

作为本发明进一步优选的：所述第二安装座外壁粘接有挡罩，挡罩呈碗型结构，挡罩为弹性橡胶材质。

作为本发明再进一步的方案：所述套筒和伸缩杆呈相适配的六棱柱形结构。

在前述方案的基础上：所述管道巡检机器人还包括清洁牵引器，所述清洁牵引器包括第二柱形主体和安装于第二柱形主体上的第二驱动机构，所述第二驱动机构的结构与第一驱动机构的结构相同，所述第二柱形主体的尾端与第一柱形主体的首端之间可拆卸的安装有同一个牵引绳，所述第二柱形主体的首端安装有清洁机构。

在前述方案的基础上优选的：所述清洁机构包括清洁电机和清洁架，所述清洁电机固定于第二柱形主体一端外壁，清洁架转动于清洁电机的输出端，所述清洁架外部套有膨胀气囊，膨胀气囊一侧外壁粘接有清洁刮片。

本发明的有益效果为：

1.本发明通过设置调节电机、弧形支撑板等结构，能够利用调节电机工作，通过驱动齿轮带动转动座转动，进而带动弧形支撑板转动，由于伸缩杆滑动于导向架内壁，被导向架限位，因此在弧形支撑板转动时，联动轮滚动于滑动腔内，且联动轮到转动座中心的距离发生改变，进而使伸缩杆向外侧顶伸，直至滚轮与管道内壁可靠的接触；即每一个第一驱动机构上的滚轮均支撑于管道内壁，达到三点支撑的效果，在行驶时，三个第一驱动机构中的两个内涨在管道内壁，剩下的一个第一驱动机构上的驱动电机驱动滚轮行驶，三个第一驱动机构轮换内涨和驱动，从而能够可靠的将机器人送至检测位置，避免了移动中振动干扰检测结果，达到精确检测技术效果，该调节方式无需设置螺杆，局限性小，且滚轮并不会沿转动座轴向方向移动，活动范围小，空间占用率小，从而使得抗干扰性好，可靠性高。

2.通过设置电动伸缩缸，能够在伸缩杆位置调节完成后，控制电动伸缩缸工作对伸缩杆进行锁定，提升了结构牢固度；通过设置导电插条和导电片，能够在伸缩杆调节过程中，当滚轮与管道内壁接触时，随着伸缩杆继续向外侧顶出，使得第一安装座形变，进而导电插条接触并导通两个导电片之间的电路，此时电动伸缩缸得以工作，从而将伸缩杆进行锁死；达到了自动控制的目的，实用性强。

3.通过设置CCD组件等结构，能够便于无死角的采集管道内部信息，提升了实用性；通过设置挡罩，能够提升防护性能，提升了可靠性。

4.通过设置清洁牵引器，能够使清洁牵引器先行进入管道内部，利用清洁机构对管道进行清洁，排出干扰，达到维护的目的，并利于后续的检测；通过设置清洁刮片和膨胀气囊等结构，能够利用给膨胀气囊充气，使得清洁刮片与管道内壁接触，控制清洁电机工作带动清洁刮片对管道内壁进行清洁，以利于排除干扰，提升了可靠性。

附图说明

图1为本发明提出的一种管道巡检机器人的结构示意图；

图2为本发明提出的一种管道巡检机器人CCD组件的结构示意图；

图3为本发明提出的一种管道巡检机器人第一驱动机构的结构示意图；

图4为本发明提出的一种管道巡检机器人套筒剖视的结构示意图；

图5为本发明实施例2提出的一种管道巡检机器人的结构示意图；

图6为本发明实施例2提出的一种管道巡检机器人清洁机构的结构示意图。

图中：1第一柱形主体、2第二安装座、3挡罩、4测量组件、5电池组件、6第一驱动机构、7滚轮架、8联动杆、9安装架、10调节电机、11滚轮、12驱动电机、13导向架、14固定架、15CCD组件、16驱动齿轮、17转动座、18从动齿、19电动伸缩缸、20连接杆、21套筒、22弧形支撑板、23导电片、24第一安装座、25联动轮、26滑动腔、27伸缩杆、28导电插条、29膨胀气囊、30第二驱动机构、31第二柱形主体、32牵引绳、33清洁架、34清洁电机、35清洁刮片。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1：

一种管道巡检机器人，如图1-4所示，包括第一柱形主体1，所述第一柱形主体1上安装有第一驱动机构6，第一驱动机构6的数量可以为三个或三个以上，本实施例中，优选的，所述第一驱动机构6的数量为三个，所述第一驱动机构6包括安装架9和调节电机10，调节电机10通过连接杆20安装于第一柱形主体1外壁，安装架9固定于第一柱形主体1圆周外壁上，所述调节电机10的输出端转动连接有驱动齿轮16，第一柱形主体1外壁转动连接有转动座17，转动座17圆周外壁一体式设置有从动齿18，从动齿18与驱动齿轮16相啮合，所述转动座17圆周外壁一体式设置有均匀分布的弧形支撑板22，弧形支撑板22上开设有滑动腔26，所述安装架9一侧外壁通过螺丝固定有导向架13，导向架13内壁滑动连接有伸缩杆27，伸缩杆27一端一体式设置有联动杆8，联动杆8一端可转动的安装有联动轮25，联动轮25滚动连接于滑动腔26内，所述伸缩杆27另一端外壁滑动连接有套筒21，套筒21一端内壁与伸缩杆27之间安装有同一个第一安装座24，所述套筒21一端外壁通过螺栓固定有滚轮架7，滚轮架7一侧外壁通过螺丝固定有驱动电机12，驱动电机12的输出端转动连接有滚轮11；所述弧形支撑板22的数量可以为三个或三个以上，本实施例中，优选的，所述弧形支撑板22的数量为三个；通过设置调节电机10、弧形支撑板22等结构，能够利用调节电机10工作，通过驱动齿轮16带动转动座17转动，进而带动弧形支撑板22转动，由于伸缩杆27滑动于导向架13内壁，被导向架13限位，因此在弧形支撑板22转动时，联动轮25滚动于滑动腔26内，且联动轮25到转动座17中心的距离发生改变，进而使伸缩杆27向外侧顶伸，直至滚轮11与管道内壁可靠的接触；即每一个第一驱动机构6上的滚轮11均支撑于管道内壁，达到三点支撑的效果，在行驶时，三个第一驱动机构6中的两个内涨在管道内壁，剩下的一个第一驱动机构6上的驱动电机12驱动滚轮11行驶，三个第一驱动机构6轮换内涨和驱动，从而能够可靠的将机器人送至检测位置，避免了移动中振动干扰检测结果，达到精确检测技术效果，该调节方式无需设置螺杆，局限性小，且滚轮11并不会沿转动座17轴向方向移动，活动范围小，空间占用率小，从而使得抗干扰性好，可靠性高。

为了便于锁定伸缩杆27；如图3、图4所示，所述导向架13顶部外壁通过螺丝固定有用于锁定伸缩杆27的电动伸缩缸19；通过设置电动伸缩缸19，能够在伸缩杆27位置调节完成后，控制电动伸缩缸19工作对伸缩杆27进行锁定，提升了结构牢固度。

为了便于自动控制；如图4所示，所述伸缩杆27一端侧壁贯穿的插接有导电插条28，所述套筒21两侧内壁嵌入式安装有两个与导电插条28适配的导电片23，两个导电片23接入电动伸缩缸19的控制电路；通过设置导电插条28和导电片23，能够在伸缩杆27调节过程中，当滚轮11与管道内壁接触时，随着伸缩杆27继续向外侧顶出，使得第一安装座24形变，进而导电插条28接触并导通两个导电片23之间的电路，此时电动伸缩缸19得以工作，从而将伸缩杆27进行锁死；达到了自动控制的目的，实用性强。

为了提升可靠性；如图1所示，所述第一柱形主体1上设置有测量组件4和电池组件5，测量组件4位于两个第一驱动机构6之间，电池组件5位于第一柱形主体1的尾端。

为了便于采集信息；如图2所示，所述第一柱形主体1的首端安装有第二安装座2，第二安装座2的圆周外壁通过固定架14均匀的安装有CCD组件15；所述CCD组件15的数量可以为三个或三个以上，本实施例中，优选的，所述CCD组件15的数量为三个；通过设置CCD组件15等结构，能够便于无死角的采集管道内部信息，提升了实用性。

为了提升可靠性；如图2所示，所述第二安装座2外壁粘接有挡罩3，挡罩3呈碗型结构，挡罩3为弹性橡胶材质；通过设置挡罩3，能够提升防护性能，提升了可靠性。

为了提升可靠性；如图3、图4所示，所述套筒21和伸缩杆27呈相适配的六棱柱形结构。

本实施例在使用时，将管道巡检机器人置于管道内，利用调节电机10工作，通过驱动齿轮16带动转动座17转动，进而带动弧形支撑板22转动，由于伸缩杆27滑动于导向架13内壁，被导向架13限位，因此在弧形支撑板22转动时，联动轮25滚动于滑动腔26内，且联动轮25到转动座17中心的距离发生改变，进而使伸缩杆27向外侧顶伸，直至滚轮11与管道内壁可靠的接触；随着伸缩杆27继续向外侧顶出，使得第一安装座24形变，进而导电插条28接触并导通两个导电片23之间的电路，此时电动伸缩缸19得以工作，从而将伸缩杆27进行锁死；从而能够利用驱动电机12工作，驱动滚轮11转动以达到行驶的目的，该调节方式无需设置螺杆，局限性小，且滚轮11并不会沿转动座17轴向方向移动，活动范围小，空间占用率小，从而使得抗干扰性好，可靠性高。

实施例2：

一种管道巡检机器人，如图5、图6所示，为了能够对管道内壁进行清洁；本实施例在实施例1的基础上作出以下改进：所述管道巡检机器人还包括清洁牵引器，所述清洁牵引器包括第二柱形主体31和安装于第二柱形主体31上的第二驱动机构30，第二驱动机构30的数量可以为三个或三个以上，本实施例中，优选的，所述第二驱动机构30的数量为三个，所述第二驱动机构30的结构与第一驱动机构6的结构相同，所述第二柱形主体31的尾端与第一柱形主体1的首端之间可拆卸的安装有同一个牵引绳32，所述第二柱形主体31的首端安装有清洁机构；通过设置清洁牵引器，能够使清洁牵引器先行进入管道内部，利用清洁机构对管道进行清洁，排出干扰，达到维护的目的，并利于后续的检测。

为了便于对管道内壁进行可靠的清洁，如图6所示，所述清洁机构包括清洁电机34和清洁架33，所述清洁电机34通过螺丝固定于第二柱形主体31一端外壁，清洁架33转动于清洁电机34的输出端，所述清洁架33外部套有膨胀气囊29，膨胀气囊29一侧外壁粘接有清洁刮片35；通过设置清洁刮片35和膨胀气囊29等结构，能够利用给膨胀气囊29充气，使得清洁刮片35与管道内壁接触，控制清洁电机34工作带动清洁刮片35对管道内壁进行清洁，以利于排除干扰，提升了可靠性。

以上所述，为本发明较佳的具体实施方式，但并非本发明唯一的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内结合现有技术或公众常识，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同、等效替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种管道巡检机器人，包括第一柱形主体(1)，其特征在于，所述第一柱形主体(1)上安装有第一驱动机构(6)，所述第一驱动机构(6)的数量为三个；所述第一驱动机构(6)包括安装架(9)和调节电机(10)，调节电机(10)通过连接杆(20)安装于第一柱形主体(1)外壁，安装架(9)固定于第一柱形主体(1)圆周外壁上，所述调节电机(10)的输出端转动连接有驱动齿轮(16)，第一柱形主体(1)外壁转动连接有转动座(17)，转动座(17)圆周外壁设置有从动齿(18)，从动齿(18)与驱动齿轮(16)相啮合，所述转动座(17)圆周外壁设置有均匀分布的弧形支撑板(22)，弧形支撑板(22)上开设有滑动腔(26)，所述安装架(9)一侧外壁固定有导向架(13)，导向架(13)内壁滑动连接有伸缩杆(27)，伸缩杆(27)一端设置有联动杆(8)，联动杆(8)一端可转动的安装有联动轮(25)，联动轮(25)滚动连接于滑动腔(26)内，所述伸缩杆(27)另一端外壁滑动连接有套筒(21)，套筒(21)一端内壁与伸缩杆(27)之间安装有同一个第一安装座(24)，所述套筒(21)一端外壁通过螺栓固定有滚轮架(7)，滚轮架(7)一侧外壁固定有驱动电机(12)，驱动电机(12)的输出端转动连接有滚轮(11)。

2.根据权利要求1所述的一种管道巡检机器人，其特征在于，所述导向架(13)顶部外壁固定有用于锁定伸缩杆(27)的电动伸缩缸(19)。

3.根据权利要求2所述的一种管道巡检机器人，其特征在于，所述伸缩杆(27)一端侧壁贯穿的插接有导电插条(28)，所述套筒(21)两侧内壁嵌入式安装有两个与导电插条(28)适配的导电片(23)，两个导电片(23)接入电动伸缩缸(19)的控制电路。

4.根据权利要求3所述的一种管道巡检机器人，其特征在于，所述第一柱形主体(1)上设置有测量组件(4)和电池组件(5)，测量组件(4)位于两个第一驱动机构(6)之间，电池组件(5)位于第一柱形主体(1)的尾端。

5.根据权利要求4所述的一种管道巡检机器人，其特征在于，所述第一柱形主体(1)的首端安装有第二安装座(2)，第二安装座(2)的圆周外壁通过固定架(14)均匀的安装有CCD组件(15)。

6.根据权利要求5所述的一种管道巡检机器人，其特征在于，所述第二安装座(2)外壁粘接有挡罩(3)，挡罩(3)呈碗型结构，挡罩(3)为弹性橡胶材质。

7.根据权利要求6所述的一种管道巡检机器人，其特征在于，所述套筒(21)和伸缩杆(27)呈相适配的六棱柱形结构。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种管道巡检机器人，其特征在于，所述管道巡检机器人还包括清洁牵引器，所述清洁牵引器包括第二柱形主体(31)和安装于第二柱形主体(31)上的第二驱动机构(30)，所述第二驱动机构(30)的结构与第一驱动机构(6)的结构相同，所述第二柱形主体(31)的尾端与第一柱形主体(1)的首端之间可拆卸的安装有同一个牵引绳(32)，所述第二柱形主体(31)的首端安装有清洁机构。

9.根据权利要求8所述的一种管道巡检机器人，其特征在于，所述清洁机构包括清洁电机(34)和清洁架(33)，所述清洁电机(34)固定于第二柱形主体(31)一端外壁，清洁架(33)转动于清洁电机(34)的输出端，所述清洁架(33)外部套有膨胀气囊(29)，膨胀气囊(29)一侧外壁粘接有清洁刮片(35)。

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