CN115248251A - 一种水下检测用清理机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下检测用清理机器人，包括机器人本体和管道，本体侧面的前后两端均设有垂直推进器，侧面中间部位设有水平推进器，本体前端顶部设有前端摄像头和照明灯，底部两侧对称铰接有机械臂，机械臂相向的一侧均设有电动推杆，机械臂前端固接有清洗机构，清洗机构包括清洗架、清洗电机、清洁辊一和清洁辊二，本体底部于管道两侧固接有检测机构，检测机构包括超声波探伤仪、补光灯和检测摄像头，本体底部于检测机构与清洗机构之间设有距离传感器，本体后端的底部固接有支撑机构，支撑机构包括支撑架和支撑辊。本发明能够在对管道进行清理的同时对其进行检测，并对伤纹处进行定位，从而提高了检测效率，并保证了检测效果。

Description

一种水下检测用清理机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体是一种水下检测用清理机器人。

背景技术

在上世纪70年代，在海域中开发了大型油气田以后，开始建设了大型海洋油气管道，把开采的油气直接输往陆上油气库站。随着全球油气工业正在向海洋进军，海底铺设的油气管道日益成为全球能源运输动脉的重要组成部分。海洋管道包括海底油、气集输管道，干线管道和附属的增压平台以及管道与平台连接的主管等部分。其输送工艺与陆上管道相同，但是因为海洋管道工程在海域中进行的，施工方法则与陆上管道线路工程不同。

海底管道的施工已发展了多种方法，每种铺管方法都有其适应特殊条件的能力。在登陆段浅水区的施工与深水段的施工也不相同。无论采用何种方法，要完成的基本任务是：焊接连接管段；检查接口；对现场焊接接口进行涂敷，包扎防护层；在不损伤管子的情况下把管道铺设至海底。

随着工业以及社会的需要，水下管道大量铺设，那么也面临着管道维护问题的出现。传统的人工维护需要工作人员进行潜水，需要大量人员以及保障设备，并且由于管道长时间处于水下，管道外壁上会粘附有大量污物，需要工作人员先对污物进行清理后再对管道进行检测，工作量大，而且效率不高，耗时费力且对人员的安全没有保证。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是克服以上的技术缺陷，提供一种水下检测用清理机器人。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：一种水下检测用清理机器人，包括机器人本体和管道，所述本体侧面的前后两端均设有垂直推进器，侧面中间部位设有水平推进器，所述本体前端顶部设有前端摄像头和照明灯，底部两侧对称铰接有机械臂，所述机械臂相向的一侧均设有电动推杆，所述机械臂前端固接有清洗机构，所述本体底部于管道两侧固接有检测机构，所述本体底部于检测机构与清洗机构之间设有距离传感器，所述本体后端的底部固接有支撑机构；

所述清洗机构包括清洗架，所述清洗架顶端设有清洗电机，内部对称设有两个支撑板，所述清洗架一侧的顶部和底部对称设有竖板一，所述清洗电机的输出端连接有转轴，两个所述支撑板之间设有清洁辊一，所述清洁辊一的两端均设有清洁辊二；

所述检测机构包括超声波探伤仪和两个固定板，所述固定板相向的一侧均设有弧形板，所述固定板与弧形板之间固接有连接块，所述弧形板中间设有补光灯，两侧对称设有检测摄像头；

所述支撑机构包括支撑架，所述支撑架内底面中心处设有竖板二，所述竖板二与支撑架的侧壁之间对称设有支撑辊。

进一步，所述管道位于本体的正下方，所述本体中内置有控制模块、GPS定位模块和无线信号收发模块。

进一步，所述前端摄像头和照明灯的外侧设有防水罩。

进一步，所述电动推杆的固定端铰接于本体，活动端铰接于机械臂。

进一步，所述清洗电机的外侧设有防水箱。

进一步，所述转轴的底端连接于清洁辊一，所述清洁辊一通过锥形齿轮组传动连接于清洁辊二，所述清洁辊一和清洁辊二的表面均连接有弧形刷毛。

进一步，所述支撑板的两侧和竖板一的一侧均设有固定块一，所述清洁辊一和清洁辊二的两端均通过轴承转动连接于固定块一。

进一步，所述超声波探伤仪固接于本体底面，且位于两个固定板顶端的中心处。

进一步，所述竖板二的两侧和支撑架的侧壁上均设有固定块二，所述支撑辊的两端均通过轴承转动连接于固定块二。

本发明与现有的技术相比的优点在于：

1、本发明通过前端摄像头和照明灯的配合，可以让操作人员直接观察到水下的情况，进而防止本体碰撞到障碍物，保障了本体的安全性。

2、本发明清理过程与检测过程同步进行，能够在对管道进行清理的同时对其进行检测，从而提高了检测效率，并保证了检测效果。

3、本发明能够驱动本体围绕管道旋转，进而通过检测摄像头能够获取管道整个表面的图像信息，提高了检测效果。

4、本发明可以在检测到管道上有伤纹时，能够通过GPS定位模块进行定位，有利于工作人员进行维修。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明清洗机构结构示意图。

图4是本发明检测机构结构示意图。

图5是本发明支撑机构结构示意图。

如图所示：1、本体；2、管道；3、垂直推进器；4、水平推进器；5、前端摄像头；6、照明灯；7、机械臂；8、电动推杆；9、清洗机构；9.1、清洗架；9.2、清洗电机；9.3、支撑板；9.4、竖板一；9.5、转轴；9.6、清洁辊一；9.7、清洁辊二；9.8、弧形刷毛；9.9、固定块一；10、检测机构；10.1、超声波探伤仪；10.2、固定板；10.3、弧形板；10.4、连接块；10.5、补光灯；10.6、检测摄像头；11、距离传感器；12、支撑机构；12.1、支撑架；12.2、竖板二；12.3、支撑辊；12.4、固定块二；13、防水罩；14、防水箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图5所示，一种水下检测用清理机器人，包括机器人本体1和管道2，本体1侧面的前后两端均设有垂直推进器3，侧面中间部位设有水平推进器4，本体1前端顶部设有前端摄像头5和照明灯6，底部两侧对称铰接有机械臂7，机械臂7相向的一侧均设有电动推杆8，机械臂7前端固接有清洗机构9，本体1底部于管道2两侧固接有检测机构10，本体1底部于检测机构10与清洗机构9之间设有距离传感器11，本体1后端的底部固接有支撑机构12；

清洗机构9包括清洗架9.1，清洗架9.1顶端设有清洗电机9.2，内部对称设有两个支撑板9.3，清洗架9.1一侧的顶部和底部对称设有竖板一9.4，清洗电机9.2的输出端连接有转轴9.5，两个支撑板9.3之间设有清洁辊一9.6，清洁辊一9.6的两端均设有清洁辊二9.7；

检测机构10包括超声波探伤仪10.1和两个固定板10.2，固定板10.2相向的一侧均设有弧形板10.3，固定板10.2与弧形板10.3之间固接有连接块10.4，弧形板10.3中间设有补光灯10.5，两侧对称设有检测摄像头10.6；

支撑机构12包括支撑架12.1，支撑架12.1内底面中心处设有竖板二12.2，竖板二12.2与支撑架12.1的侧壁之间对称设有支撑辊12.3。

管道2位于本体1的正下方，本体1中内置有控制模块、GPS定位模块和无线信号收发模块，前端摄像头5和照明灯6的外侧设有防水罩13，电动推杆8的固定端铰接于本体1，活动端铰接于机械臂7，清洗电机9.2的外侧设有防水箱14，转轴9.5的底端连接于清洁辊一9.6，清洁辊一9.6通过锥形齿轮组传动连接于清洁辊二9.7，清洁辊一9.6和清洁辊二9.7的表面均连接有弧形刷毛9.8，支撑板9.3的两侧和竖板一9.4的一侧均设有固定块一9.9，清洁辊一9.6和清洁辊二9.7的两端均通过轴承转动连接于固定块一9.9，超声波探伤仪固接于本体1底面，且位于两个固定板10.2顶端的中心处，竖板二12.2的两侧和支撑架12.1的侧壁上均设有固定块二12.4，支撑辊12.3的两端均通过轴承转动连接于固定块二12.4。

在具体的使用中，操作人员通过外部终端发布操作指令，本体1内置的无线信号收发器接收到相关的指令后通过控制模块操纵本体1做出相应的动作，并将相应的结果通过无线信号收发器传输给外部终端，通过前端摄像头5和照明灯6的配合，可以让操作人员直接观察到水下的情况，进而可以防止本体1碰撞到障碍物，通过四个垂直推进器3的相互配合可以实现本体1的垂直方向的移动和转动，通过两个水平推进器4的相互配合可以实现本体1的水平方向的移动和转动，通过距离传感器11可以精确了解本体1与管道之间的距离，进而在本体1接近管道2时可以提前减速，防止本体1与管道2发生碰撞，当本体1与管道2的距离达到设定值时，控制本体1处于悬停状态，同时启动电动推杆8并使其收缩，电动推杆8收缩带动机械臂7向管道2的中心处移动，进而可以使得清洗机构9和检测机构10包裹在管道2外侧，支撑机构12抵接于管道2顶端，启动清洗电机9.2，同时通过水平推进器4加大水平推力，清洗电机9.2通过转轴9.5带动清洁辊一9.6转动，清洁辊一9.6通过锥形齿轮组带动两个清洁辊二9.7转动，进而可以使得清洁辊一9.6和清洁辊二9.7表面的弧形刷毛9.8转动，对管道2表面进行清洗，水平推进器4对本体1产生水平推力，进而可以使得本体1沿管道2移动，超声波探伤仪10.1对管道2进行探伤检测，超声波探伤仪10.1检测到管道2有伤纹时，本体1停止移动，同时开启补光灯10.5和检测摄像头10.6，通过控制垂直推进器3使得本体1转动，可以对伤纹处全方位检测，同时通过检测摄像头10.6可以对伤纹拍照，GPS定位模块进行定位，并将相应信息上传给外部终端，支撑机构12对本体1起到支撑的作用，通过设有支撑辊12.3，可以在本体1移动的同时，通过支撑辊12.3的转动减少本体1与管道2之间的摩擦，使得本体1移动的更顺畅，当管道2检测完毕时，启动电动推杆8并使其伸长，进而使得清洗机构9恢复原位，通过操作垂直推进器3可以使得本体1位置上升至水面，操作人员可以将本体1收起。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种水下检测用清理机器人，其特征在于：包括机器人本体（1）和管道（2），所述本体（1）侧面的前后两端均设有垂直推进器（3），侧面中间部位设有水平推进器（4），所述本体（1）前端顶部设有前端摄像头（5）和照明灯（6），底部两侧对称铰接有机械臂（7），所述机械臂（7）相向的一侧均设有电动推杆（8），所述机械臂（7）前端固接有清洗机构（9），所述本体（1）底部于管道（2）两侧固接有检测机构（10），所述本体（1）底部于检测机构（10）与清洗机构（9）之间设有距离传感器（11），所述本体（1）后端的底部固接有支撑机构（12）；

所述清洗机构（9）包括清洗架（9.1），所述清洗架（9.1）顶端设有清洗电机（9.2），内部对称设有两个支撑板（9.3），所述清洗架（9.1）一侧的顶部和底部对称设有竖板一（9.4），所述清洗电机（9.2）的输出端连接有转轴（9.5），两个所述支撑板（9.3）之间设有清洁辊一（9.6），所述清洁辊一（9.6）的两端均设有清洁辊二（9.7）；

所述检测机构（10）包括超声波探伤仪（10.1）和两个固定板（10.2），所述固定板（10.2）相向的一侧均设有弧形板（10.3），所述固定板（10.2）与弧形板（10.3）之间固接有连接块（10.4），所述弧形板（10.3）中间设有补光灯（10.5），两侧对称设有检测摄像头（10.6）；

所述支撑机构（12）包括支撑架（12.1），所述支撑架（12.1）内底面中心处设有竖板二（12.2），所述竖板二（12.2）与支撑架（12.1）的侧壁之间对称设有支撑辊（12.3）。

2.根据权利要求1所述的一种水下检测用清理机器人，其特征在于：所述管道（2）位于本体（1）的正下方，所述本体（1）中内置有控制模块、GPS定位模块和无线信号收发模块。

3.根据权利要求1所述的一种水下检测用清理机器人，其特征在于：所述前端摄像头（5）和照明灯（6）的外侧设有防水罩（13）。

4.根据权利要求1所述的一种水下检测用清理机器人，其特征在于：所述电动推杆（8）的固定端铰接于本体（1），活动端铰接于机械臂（7）。

5.根据权利要求1所述的一种水下检测用清理机器人，其特征在于：所述清洗电机（9.2）的外侧设有防水箱（14）。

6.根据权利要求1所述的一种水下检测用清理机器人，其特征在于：所述转轴（9.5）的底端连接于清洁辊一（9.6），所述清洁辊一（9.6）通过锥形齿轮组传动连接于清洁辊二（9.7），所述清洁辊一（9.6）和清洁辊二（9.7）的表面均连接有弧形刷毛（9.8）。

7.根据权利要求1所述的一种水下检测用清理机器人，其特征在于：所述支撑板（9.3）的两侧和竖板一（9.4）的一侧均设有固定块一（9.9），所述清洁辊一（9.6）和清洁辊二（9.7）的两端均通过轴承转动连接于固定块一（9.9）。

8.根据权利要求1所述的一种水下检测用清理机器人，其特征在于：所述超声波探伤仪（）固接于本体（1）底面，且位于两个固定板（10.2）顶端的中心处。

9.根据权利要求1所述的一种水下检测用清理机器人，其特征在于：所述竖板二（12.2）的两侧和支撑架（12.1）的侧壁上均设有固定块二（12.4），所述支撑辊（12.3）的两端均通过轴承转动连接于固定块二（12.4）。

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