CN115451239B - 一种自主运行智能检测管道机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自主运行智能检测管道机器人，包括惯性陀螺仪整体系统，通过机器人承载惯性陀螺定位仪母线循迹运行，确保搭载的惯性陀螺仪沿管道中心轴线或管底母线平行运行，管道机器人赋予两个无线遥控器无线组网，实现管道机器人近翻倍的有效遥控距离，脱离遥控距离时管道机器人的自主运行作业，霍尔计数轮测距传感器实现准确测距，避免管道内壁相对较差工况产生磨损或失效造成的测量误差，通过惯性定位仪柔性减震搭载系统遇到杂物而震动时提供缓冲，提高测量精度；通过前束控制板调整前束角度，实现管道机器人在各种运行速度下自动主母线循迹二维坐标管道中心前后平稳运行，确保惯性定位三维测量运行精度。

Description

一种自主运行智能检测管道机器人

技术领域

本发明涉及管道机器人领域，具体而言，涉及一种自主运行智能检测管道机器人。

背景技术

管道机器人是一种可沿较小管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统，日前，国内外轮式管道机器人的研究热点主要是提高轮式管道机器人的可控性、通过性，机器人朝着自主行驶作业的方向发展，为此，本轮式管道机器人发明专利重点在于：各类用途管道机器人的高可控性、高通过性，自主行驶作业为目的的前束外倾管道母线循迹导向轮系统，以及定点监听遥控，实现管道机器人近翻倍的有效遥控距离，并在近乎无限长度管道测量检测探伤作业时实现脱离遥控距离时管道机器人的自主运行作业，并实现管口另一端的监听遥控器对自主运行智能管道机器人的作业状态监听及遥控管理。

目前国内管道机器人发展大多是有线供电及信号传输，管道作业长度一般限制在一百多米，最长距离也仅有一千米左右，而且由于拖拽电缆摩擦阻力不确定，不能满足惯性测量机器人平稳运行测量作业要求，无线遥控探伤机器人也仍然是传统落后的结构和控制系统，由于金属管道对于控制信号数传电台的屏蔽作用，遥控距离大大受限，并且受弹性敷设管道弯曲影响及环境干扰，遥控信号极不稳定，经常出现管内翻车，更是经常出现机器人丢失现象，系统稳定性和安全性能欠佳，大大制约了管道机器人技术领域的广泛应用。因此我们对此做出改进，提出一种自主运行智能检测管道机器人。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前存在的背景技术提出的问题，为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种自主运行智能检测管道机器人，以改善上述问题，本发明具体是这样的：包括惯性定位仪柔性减震搭载系统；前束内倾管道母线循迹导向轮系统；定点监听遥控无限长度管道程序控制系统；免磨损霍尔计数测距传感器系统；

所述惯性定位仪柔性减震搭载系统其中螺母自锁压紧，由两个锥形对中心安装，橡胶圈减震，组成惯性仪隔震缓冲系统，为惯性导航定位仪测量运行时提供刚性连接和柔性支撑，并在遇到管道焊接缝与杂物而震动时提供缓冲，大大缓解惯性定位测量唯一最为忌惮的震动因素影响，提高测量精度；

所述前束内倾管道母线循迹轮导向轮系统，通过前束控制板调整前束角度或自适应调心轴承方式或直接安装前束外倾角驱动导向轮系统等，实现管道机器人在各种运行速度下自动主母线循迹二维坐标管道中心前后平稳运行，确保惯性定位三维测量运行精度；

定点监听遥控无限长度管道运行程序控制系统，利用数传电台的通信组网，充分利用管道测量检测或探伤作业的相通的两个管口特征，给智能管道机器人赋予两个无线遥控器无线组网，实现一台主遥控器对管道机器人编制上传自主运行程序数据，另一台遥控器在管口另一端同步监听程序数据执行，实现管道机器人近翻倍的有效遥控距离，并在近乎无限长度管道测量检测探伤作业时实现脱离遥控距离时管道机器人的自主运行作业，并实现管口另一端的监听遥控器对自主运行智能管道机器人的作业状态及遥控管理。

免磨损霍尔计数测距传感器系统，所述免磨损霍尔计数测距传感器系统利用管道机器人的左右对称的行走驱动轮对管道纯滚动摩擦行走距离，传导给霍尔计数轮测距传感器，实现准确测距，而又有效避免管道内壁相对较差工况对霍尔计数器测距轮的大量磨损或失效造成的测量误差，所述前束外倾导向轮母线循迹轮系统，通过前束控制板调整前束角度，或自适应调心轴承方式或直接安装前束外倾角驱动导向轮系统，实现管道机器人在各种运行速度下自动母线循迹二维坐标管道中心前后平稳运行，确保惯性定位三维测量运行精度，本应用例为直接安装结构实现前束外倾驱动导向管道母线循迹轮功能，该权利要求不仅限于有动力管道机器人更包含无动力管道爬行器的各种形式实现前束外倾母线循迹功能；

还包括定点监听遥控无限长度管道程序控制系统，所述定点监听遥控无限长度管道程序控制系统，利用数传电台的通信组网，充分利用管道测量检测或探伤作业的相通的两个管口特征，给智能管道机器人赋予两个无线遥控器无线组网，实现一台主遥控器对管道机器人编制上传自主运行程序数据，另一台遥控器在管口另一端同步监听程序数据执行，实现管道机器人近翻倍的有效遥控距离，并在近乎无限长度管道测量检测探伤作业时实现脱离遥控距离时管道机器人的自主运行作业，并实现管口另一端的监听遥控器对自主运行智能管道机器人的作业状态及遥控管理，利用管道机器人的左右对称的行走驱动轮对管道纯滚动摩擦行走距离，传导给霍尔计数轮测距传感器，实现准确测距，而又有效避免管道内壁相对较差工况对霍尔计数器测距轮的大量磨损或失效造成的测量误差；

所述惯性定位仪柔性减震搭载系统包括，螺母自锁压紧，由两个锥形对中心安装，橡胶圈减震，组成惯性仪隔震缓冲系统，为惯性导航定位仪测量运行时提供刚性支撑和柔性连接，并在遇到管道焊接缝与杂物而震动时提供缓冲，大大缓解惯性定位测量唯一最为忌惮的震动因素影响提高测量精度。

管道机器人左右前导向轮成八字安装形成内倾角，同时形成左右相同对称的前束角，在机器人静止状态时，左右导向轮分别受管壁径向支撑力f4和f3支撑，进而形成f2和f1分别承载机器人的自重分配重力，并同时形成f6和f5向中心母线方向的分力及分别由管壁支撑力产生的摩擦力，由此产生的四个不同方向的分力互相抵消等于零f6+f5＝0，达到稳定平衡，使机器人保持静止状态，管道机器人向前直线运行时，除了静止状态的左右轮相反方向推力平衡之外，又叠加了由于前束角引起的分别相反方向的运行趋势形成的左右摩擦力，叠加后的左右推力保持平衡则管道机器人保持直线运行；在管道母线转弯时，由于前束角引起的相反方向运动趋势产生的摩擦力产生不平衡，管道机器人导向轮转弯方向的左右推力总和f6或f5小于对方的f5或f6时，则自动产生导向轮的转向力，直至再次自适应平衡为止，而机器人随管道下母线转向力的大小，依据管道机器人的自重和运行速度能克服惯量，导向轮的前束角在2°左右，在机器人相反方向倒车运行时，机器人的后轮同样变成前导向轮实现母线循迹运行。

所述机壳的前后两端设有首尾密封组件，所述首尾密封组件包括搭载首尾束板、机壳首尾密封端盖、防水套筒螺栓、平垫、平行套管、首尾牵引器续接盘，所述搭载首尾束板的前端固定连接所述搭载首尾束板，所述搭载首尾束板的前端螺栓连接所述机壳首尾密封端盖，所述机壳首尾密封端盖的外表面贯穿连接所述防水套筒螺栓，所述防水套筒螺栓的表面嵌套连接所述平垫，所述机壳首尾密封端盖的前端设置有所述平行套管，所述平行套管的前端设置有所述首尾牵引器续接盘，所述首尾密封组件的前端设有红外测距组件，所述首尾密封组件的侧方设有霍尔计数组件，所述机壳的外侧设有车轮组件。

作为本发明优选的技术方案，所述搭载首尾束板、所述机壳首尾密封端盖均设有两个，均设在所述机壳的首尾两端，呈对称状。

作为本发明优选的技术方案，所述防水套筒螺栓线型阵列在所述机壳首尾密封端盖外侧，螺纹处则贯穿着所述搭载首尾束板。

作为本发明优选的技术方案，所述红外测距组件包括前测距模块盒、红外聚光测距器、LED灯、数传天线、定点监听遥控无限距离管道程序控制器，所述首尾牵引器续接盘的前端固定连接所述前测距模块盒，所述前测距模块盒的前端电性连接所述红外聚光测距器，所述前测距模块盒的前端电性连接所述LED灯，所述前测距模块盒的前端电性连接所述数传天线，所述前测距模块盒的前端电性连接所述定点监听遥控无限距离管道程序控制器。

作为本发明优选的技术方案，所述霍尔计数组件包括霍尔计数轮架、霍尔计数轮架轴、免磨损霍尔计数测距传感器，所述平行套管的侧表面设置有所述霍尔计数轮架，所述霍尔计数轮架的侧表面设置有所述霍尔计数轮架轴，所述霍尔计数轮架轴的外表面嵌套连接所述免磨损霍尔计数测距传感器。

作为本发明优选的技术方案，所述车轮组件包括刚性拉筋、L型车轮架、摆臂轮架轴、车轮安装架、车轮转轴、前束内倾母线循迹轮，所述机壳的内表面焊接连接所述刚性拉筋，所述机壳的外表面镶嵌连接所述L型车轮架，所述L型车轮架的表面设置有所述摆臂轮架轴，所述摆臂轮架轴的侧表面固定连接所述车轮安装架，所述车轮安装架的侧表面设置有所述车轮转轴，所述车轮转轴的外表面转动连接所述前束内倾母线循迹轮。

作为本发明优选的技术方案，所述前束内倾母线循迹轮设在所述机壳外侧呈对称状。

作为本发明优选的技术方案，所述霍尔计数轮架的所述霍尔计数轮架轴上设置有所述免磨损霍尔计数测距传感器。

作为本发明优选的技术方案，所述车轮转轴与所述前束内倾母线循迹轮之间设置有轴承

作为本发明优选的技术方案，还包括两个数传电台遥控器与机器人通信联系的组网，实现定点监听遥控，使机器人实现无限长管道测量作业，给智能管道机器人赋予两个无线遥控器无线组网，实现一台主遥控器对管道机器人编制上传自主运行程序数据，另一台遥控器在管口另一端同步监听程序数据执行，实现管道机器人近翻倍的有效遥控距离，并在近乎无限长度管道测量检测探伤作业时实现脱离遥控距离时管道机器人的自主运行作业，并实现管口另一端的监听遥控器对自主运行智能管道机器人的作业状态及遥控管理。

作为本发明优选的技术方案，免磨损霍尔计数测距传感器系统，巧妙地利用管道机器人的左右对称的行走驱动轮对管道纯滚动摩擦行走距离，传导给霍尔计数轮测距传感器，实现准确测距，而又有效避免管道内壁相对较差工况对霍尔计数器测距轮的大量磨损或失效造成的测量误差。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

在本发明的方案中：

1.通过惯性定位仪柔性减震搭载系统；前束内倾管道母线循迹导向轮系统；定点监听遥控无限长度管道程序控制系统；免磨损霍尔计数测距传感器系统；所述惯性定位仪柔性减震搭载系统其中螺母自锁压紧，由两个锥形对中心安装，橡胶圈减震，组成惯性仪隔震缓冲系统，为惯性导航定位仪测量运行时提供刚性连接和柔性支撑，并在遇到管道焊接缝与杂物而震动时提供缓冲，大大缓解惯性定位测量唯一最为忌惮的震动因素影响，提高测量精度；所述前束内倾管道母线循迹轮导向轮系统，通过前束控制板调整前束角度或自适应调心轴承方式或直接安装前束外倾角驱动导向轮系统等，实现管道机器人在各种运行速度下自动主母线循迹二维坐标管道中心前后平稳运行，确保惯性定位三维测量运行精度；定点监听遥控无限长度管道运行程序控制系统，利用数传电台的通信组网，充分利用管道测量检测或探伤作业的相通的两个管口特征，给智能管道机器人赋予两个无线遥控器无线组网，实现一台主遥控器对管道机器人编制上传自主运行程序数据，另一台遥控器在管口另一端同步监听程序数据执行，实现管道机器人近翻倍的有效遥控距离，并在近乎无限长度管道测量检测探伤作业时实现脱离遥控距离时管道机器人的自主运行作业，并实现管口另一端的监听遥控器对自主运行智能管道机器人的作业状态及遥控管理；

2.通过管道机器人左右前导向轮成八字安装形成内倾角，同时形成左右相同对称的前束角，在机器人静止状态时，左右导向轮分别受管壁径向支撑力f4和f3支撑，进而形成f2和f1分别承载机器人的自重分配重力，并同时形成f6和f5向中心母线方向的分力及分别由管壁支撑力产生的摩擦力，由此产生的四个不同方向的分力互相抵消等于零f6+f5＝0，达到稳定平衡，使机器人保持静止状态，管道机器人向前直线运行时，除了静止状态的左右轮相反方向推力平衡之外，又叠加了由于前束角引起的分别相反方向的运行趋势形成的左右摩擦力，叠加后的左右推力保持平衡则管道机器人保持直线运行；在管道母线转弯时，由于前束角引起的相反方向运动趋势产生的摩擦力产生不平衡，管道机器人导向轮转弯方向的左右推力总和f6或f5小于对方的f5或f6时，则自动产生导向轮的转向力，直至再次自适应平衡为止，而机器人随管道下母线转向力的大小，依据管道机器人的自重和运行速度能克服惯量，导向轮的前束角在2°左右，在机器人相反方向倒车运行时，机器人的后轮同样变成前导向轮实现母线循迹运行。

附图说明：

图1为本发明提供的母线循迹受力分析图；

图2为本发明提供的结构示意图；

图3为本发明提供的主视结构示意图；

图4为本发明提供的俯视结构示意图；

图5为本发明提供的左视结构示意图；

图6为本发明提供的车轮组件左视图；

图7为本发明提供的车轮组件结构示意图；

图8为本发明提供的结构示意图。

图中标示：

1、机壳；

2、首尾密封组件；201、搭载首尾束板；2011、机壳首尾密封端盖；202、防水套筒螺栓；2021、平垫；203、平行套管；204、首尾牵引器续接盘；

3、红外测距组件；301、前测距模块盒；302、红外聚光测距器；303、LED灯；304、数传天线；305、免磨损霍尔计数测距传感器；

4、霍尔计数组件；401、霍尔计数轮架；402、霍尔计数轮架轴；403、免磨损霍尔计数测距传感器；

5、车轮组件；501、刚性拉筋；502、L型车轮架；503、摆臂轮架轴；504、车轮安装架；505、车轮转轴；506、前束内倾母线循迹轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一种具体实施方式，不限于全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合，应注意到，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1：请参阅图1-8，一种自主运行智能检测管道机器人，包括惯性定位仪柔性减震搭载系统；前束内倾管道母线循迹导向轮系统；定点监听遥控无限长度管道程序控制系统；免磨损霍尔计数测距传感器系统；

所述惯性定位仪柔性减震搭载系统其中螺母自锁压紧，由两个锥形对中心安装，橡胶圈减震，组成惯性仪隔震缓冲系统，为惯性导航定位仪测量运行时提供刚性连接和柔性支撑，并在遇到管道焊接缝与杂物而震动时提供缓冲，大大缓解惯性定位测量唯一最为忌惮的震动因素影响，提高测量精度；

所述前束内倾管道母线循迹轮导向轮系统，通过前束控制板调整前束角度或自适应调心轴承方式或直接安装前束外倾角驱动导向轮系统等，实现管道机器人在各种运行速度下自动主母线循迹二维坐标管道中心前后平稳运行，确保惯性定位三维测量运行精度；

定点监听遥控无限长度管道运行程序控制系统，利用数传电台的通信组网，充分利用管道测量检测或探伤作业的相通的两个管口特征，给智能管道机器人赋予两个无线遥控器无线组网，实现一台主遥控器对管道机器人编制上传自主运行程序数据，另一台遥控器在管口另一端同步监听程序数据执行，实现管道机器人近翻倍的有效遥控距离，并在近乎无限长度管道测量检测探伤作业时实现脱离遥控距离时管道机器人的自主运行作业，并实现管口另一端的监听遥控器对自主运行智能管道机器人的作业状态及遥控管理。

免磨损霍尔计数测距传感器系统，所述免磨损霍尔计数测距传感器系统利用管道机器人的左右对称的行走驱动轮对管道纯滚动摩擦行走距离，传导给霍尔计数轮测距传感器，实现准确测距，而又有效避免管道内壁相对较差工况对霍尔计数器测距轮的大量磨损或失效造成的测量误差，所述前束外倾导向轮母线循迹轮系统，通过前束控制板调整前束角度，或自适应调心轴承方式或直接安装前束外倾角驱动导向轮系统，实现管道机器人在各种运行速度下自动母线循迹二维坐标管道中心前后平稳运行，确保惯性定位三维测量运行精度，本应用例为直接安装结构实现前束外倾驱动导向管道母线循迹轮功能，该权利要求不仅限于有动力管道机器人更包含无动力管道爬行器的各种形式实现前束外倾母线循迹功能；

定点监听遥控无限长度管道程序控制系统，所述定点监听遥控无限长度管道程序控制系统，利用数传电台的通信组网，充分利用管道测量检测或探伤作业的相通的两个管口特征，给智能管道机器人赋予两个无线遥控器无线组网，实现一台主遥控器对管道机器人编制上传自主运行程序数据，另一台遥控器在管口另一端同步监听程序数据执行，实现管道机器人近翻倍的有效遥控距离，并在近乎无限长度管道测量检测探伤作业时实现脱离遥控距离时管道机器人的自主运行作业，并实现管口另一端的监听遥控器对自主运行智能管道机器人的作业状态及遥控管理，利用管道机器人的左右对称的行走驱动轮对管道纯滚动摩擦行走距离，传导给霍尔计数轮测距传感器，实现准确测距，而又有效避免管道内壁相对较差工况对霍尔计数器测距轮的大量磨损或失效造成的测量误差；所述惯性定位仪柔性减震搭载系统包括，螺母自锁压紧，由两个锥形对中心安装，橡胶圈减震，组成惯性仪隔震缓冲系统，为惯性导航定位仪测量运行时提供刚性支撑和柔性连接，并在遇到管道焊接缝与杂物而震动时提供缓冲，大大缓解惯性定位测量唯一最为忌惮的震动因素影响提高测量精度；

管道机器人左右前导向轮成八字安装形成内倾角，同时形成左右相同对称的前束角，在机器人静止状态时，左右导向轮分别受管壁径向支撑力f4和f3支撑，进而形成f2和f1分别承载机器人的自重分配重力，并同时形成f6和f5向中心母线方向的分力及分别由管壁支撑力产生的摩擦力，由此产生的四个不同方向的分力互相抵消等于零f6+f5＝0，达到稳定平衡，使机器人保持静止状态，管道机器人向前直线运行时，除了静止状态的左右轮相反方向推力平衡之外，又叠加了由于前束角引起的分别相反方向的运行趋势形成的左右摩擦力，叠加后的左右推力保持平衡则管道机器人保持直线运行；在管道母线转弯时，由于前束角引起的相反方向运动趋势产生的摩擦力产生不平衡，管道机器人导向轮转弯方向的左右推力总和f6或f5小于对方的f5或f6时，则自动产生导向轮的转向力，直至再次自适应平衡为止，而机器人随管道下母线转向力的大小，依据管道机器人的自重和运行速度能克服惯量，导向轮的前束角在2°左右，在机器人相反方向倒车运行时，机器人的后轮同样变成前导向轮实现母线循迹运行。

机壳的前后两端设有首尾密封组件2，首尾密封组件2包括搭载首尾束板201、机壳首尾密封端盖2011、防水套筒螺栓202、平垫2021、平行套管203、首尾牵引器续接盘204，搭载首尾束板201的前端固定连接搭载首尾束板201，搭载首尾束板201的前端螺栓连接机壳首尾密封端盖2011，机壳首尾密封端盖2011的外表面贯穿连接防水套筒螺栓202，防水套筒螺栓202的表面嵌套连接平垫2021，机壳首尾密封端盖2011的前端设置有平行套管203，平行套管203的前端设置有首尾牵引器续接盘204，首尾密封组件2的前端设有红外测距组件3，首尾密封组件2的侧方设有霍尔计数组件4，机壳的外侧设有车轮组件5。

搭载首尾束板201、机壳首尾密封端盖2011均设有两个，均设在机壳1的首尾两端呈对称状，防水套筒螺栓202线型阵列在机壳首尾密封端盖2011外侧，螺纹处则贯穿着搭载首尾束板201，红外测距组件3包括前测距模块盒301、红外聚光测距器302、LED灯303、数传天线304、定点监听遥控无限距离管道程序控制器507，首尾牵引器续接盘204的前端固定连接前测距模块盒301，前测距模块盒301的前端电性连接红外聚光测距器302，前测距模块盒301的前端电性连接LED灯303，前测距模块盒301的前端电性连接数传天线304，前测距模块盒301的前端电性连接定点监听遥控无限距离管道程序控制器507。

霍尔计数组件4包括霍尔计数轮架401、霍尔计数轮架轴402、免磨损霍尔计数测距传感器403，平行套管203的侧表面设置有霍尔计数轮架401，霍尔计数轮架401的侧表面设置有霍尔计数轮架轴402，霍尔计数轮架轴402的外表面嵌套连接免磨损霍尔计数测距传感器403，车轮组件5包括刚性拉筋501、L型车轮架502、摆臂轮架轴503、车轮安装架504、车轮转轴505、前束内倾母线循迹轮506，机壳的内表面焊接连接刚性拉筋501，机壳的外表面镶嵌连接L型车轮架502，L型车轮架502的表面设置有摆臂轮架轴503，摆臂轮架轴503的侧表面固定连接车轮安装架504，车轮安装架504的侧表面设置有车轮转轴505，车轮转轴505的外表面转动连接前束内倾母线循迹轮506，前束内倾母线循迹轮506设在机壳外侧呈对称状，霍尔计数轮架401的霍尔计数轮架轴402上设置有免磨损霍尔计数测距传感器403，车轮转轴505与前束内倾母线循迹轮506之间设置有轴承。

实施例2：请参阅图1-8，首尾牵引器续接盘204的前端固定连接前测距模块盒301，前测距模块盒301的前端电性连接红外聚光测距器302，前测距模块盒301的前端电性连接LED灯303，前测距模块盒301的前端电性连接数传天线304，前测距模块盒301的前端电性连接定点监听遥控无限距离管道程序控制器507，霍尔计数组件4包括霍尔计数轮架401、霍尔计数轮架轴402、免磨损霍尔计数测距传感器403，平行套管203的侧表面设置有霍尔计数轮架401，霍尔计数轮架401的侧表面设置有霍尔计数轮架轴402，霍尔计数轮架轴402的外表面嵌套连接免磨损霍尔计数测距传感器403。

机壳的内表面焊接连接刚性拉筋501，机壳的外表面镶嵌连接L型车轮架502，L型车轮架502的表面设置有摆臂轮架轴503，摆臂轮架轴503的侧表面固定连接车轮安装架504，车轮安装架504的侧表面设置有车轮转轴505，车轮转轴505的外表面转动连接前束内倾母线循迹轮506，前束内倾母线循迹轮506设在机壳外侧呈对称状，机壳的前后两端设有首尾密封组件2，首尾密封组件2包括搭载首尾束板201、机壳首尾密封端盖2011、防水套筒螺栓202、平垫2021、平行套管203、首尾牵引器续接盘204，搭载首尾束板201的前端固定连接搭载首尾束板201，搭载首尾束板201的前端螺栓连接机壳首尾密封端盖2011，机壳首尾密封端盖2011的外表面贯穿连接防水套筒螺栓202，防水套筒螺栓202的表面嵌套连接平垫2021，机壳首尾密封端盖2011的前端设置有平行套管203，平行套管203的前端设置有首尾牵引器续接盘204，首尾密封组件2的前端设有红外测距组件3，首尾密封组件2的侧方设有霍尔计数组件4，机壳的外侧设有车轮组件5，搭载首尾束板201、机壳首尾密封端盖2011均设有两个，均设在机壳1的首尾两端呈对称状，防水套筒螺栓202线型阵列在机壳首尾密封端盖2011外侧，螺纹处则贯穿着搭载首尾束板201。

实施例3：一种自主运行智能检测管道机器人，包括惯性定位仪柔性减震搭载系统；前束内倾管道母线循迹导向轮系统；定点监听遥控无限长度管道程序控制系统；免磨损霍尔计数测距传感器系统；惯性定位仪柔性减震搭载系统，螺母自锁压紧，由两个锥形对中心安装，橡胶圈减震，组成惯性仪隔震缓冲系统，为惯性导航定位仪测量运行时提供刚性连接和柔性支撑，并在遇到管道焊接缝与杂物而震动时提供缓冲，大大缓解惯性定位测量唯一最为忌惮的震动因素影响，提高测量精度；前束内倾管道母线循迹轮导向轮系统，通过前束控制板调整前束角度，或自适应调心轴承方式或直接安装前束外倾角驱动导向轮系统等，实现管道机器人在各种运行速度下自动主母线循迹二维坐标管道中心前后平稳运行，确保惯性定位三维测量运行精度；定点监听遥控无限长度管道运行程序控制系统，利用数传电台的通信组网，充分利用管道测量检测或探伤作业的相通的两个管口特征，给智能管道机器人赋予两个无线遥控器无线组网，实现一台主遥控器对管道机器人编制上传自主运行程序数据，另一台遥控器在管口另一端同步监听程序数据执行，实现管道机器人近翻倍的有效遥控距离，并在近乎无限长度管道测量检测探伤作业时实现脱离遥控距离时管道机器人的自主运行作业，并实现管口另一端的监听遥控器对自主运行智能管道机器人的作业状态及遥控管理。

免磨损霍尔计数测距传感器系统，巧妙地利用管道机器人的左右对称的行走驱动轮对管道纯滚动摩擦行走距离，传导给霍尔计数轮测距传感器，实现准确测距，而又有效避免管道内壁相对较差工况对霍尔计数器测距轮的大量磨损或失效造成的测量误差。惯性导航定位仪“柔性减震搭载”机构。其中，惯性定位仪柔性减震搭载系统包括：螺母自锁压紧，由两个锥形对中心安装，橡胶圈减震，组成惯性仪隔震缓冲系统，为惯性导航定位仪测量运行时提供刚性支撑和柔性连接，并在遇到管道焊接缝与杂物而震动时提供缓冲，大大缓解惯性定位测量唯一最为忌惮的震动因素影响，提高测量精度；

前束外倾导向轮母线循迹轮系统，通过前束控制板调整前束角度，或自适应调心轴承方式或直接安装前束外倾角驱动导向轮系统，实现管道机器人在各种运行速度下自动母线循迹二维坐标管道中心前后平稳运行，确保惯性定位三维测量运行精度，本应用例为直接安装结构实现前束外倾驱动导向管道母线循迹轮功能，该权利要求不仅限于有动力管道机器人更包含无动力管道爬行器的各种形式实现前束外倾母线循迹功能；

利用数传电台的通信组网，充分利用管道测量检测或探伤作业的相通的两个管口特征，给智能管道机器人赋予两个无线遥控器无线组网，实现一台主遥控器对管道机器人编制上传自主运行程序数据，另一台遥控器在管口另一端同步监听程序数据执行，实现管道机器人近翻倍的有效遥控距离，并在近乎无限长度管道测量检测探伤作业时实现脱离遥控距离时管道机器人的自主运行作业，并实现管口另一端的监听遥控器对自主运行智能管道机器人的作业状态及遥控管理；巧妙地利用管道机器人的左右对称的行走驱动轮对管道纯滚动摩擦行走距离，传导给霍尔计数轮测距传感器，实现准确测距，而又有效避免管道内壁相对较差工况对霍尔计数器测距轮的大量磨损或失效造成的测量误差。

如图8所示，管道机器人前束内倾母线循迹原理受力分析：管道机器人左右前导向轮成八字安装，形成内倾角，同时形成左右相同对称的前束角。在机器人静止状态时，左右导向轮分别受管壁径向支撑力f4和f3支撑，进而形成f2和f1分别承载机器人的自重分配重力，并同时形成f6和f5向中心母线方向的分力及分别由管壁支撑力产生的摩擦力，由此产生的四个不同方向的分力互相抵消等于零f6+f5＝0，达到稳定平衡，使机器人保持静止状态。

管道机器人向前直线运行时，除了静止状态的左右轮相反方向推力平衡之外，又叠加了由于前束角引起的分别相反方向的运行趋势形成的左右摩擦力，叠加后的左右推力保持平衡则管道机器人保持直线运行；在管道母线转弯时，由于前束角引起的相反方向运动趋势产生的摩擦力产生不平衡，管道机器人导向轮转弯方向的左右推力总和f6或f5小于对方的f5或f6时，则自动产生导向轮的转向力，直至再次自适应平衡为止。而机器人随管道下母线转向力的大小，只要依据管道机器人的自重和运行速度能克服惯量即可，经过大量实验研究最终确定导向轮的前束角在2°左右，同理在机器人相反方向倒车运行时，机器人的后轮同样变成前导向轮实现母线循迹运行功能。

工作原理：本发明在使用的过程中，首尾牵引器续接盘204搭载首尾束板201的前端固定连接搭载首尾束板201，搭载首尾束板201的前端螺栓连接机壳首尾密封端盖2011，机壳首尾密封端盖2011的外表面贯穿连接防水套筒螺栓202，防水套筒螺栓202的表面嵌套连接平垫2021，机壳首尾密封端盖2011的前端设置有平行套管203，平行套管203的前端设置有首尾牵引器续接盘204，首尾密封组件2的前端设有红外测距组件3，首尾密封组件2的侧方设有霍尔计数组件4，机壳的外侧设有车轮组件5，搭载首尾束板201、机壳首尾密封端盖2011均设有两个，均设在机壳1的首尾两端呈对称状，防水套筒螺栓202线型阵列在机壳首尾密封端盖2011外侧，螺纹处则贯穿着搭载首尾束板201，机壳的内表面焊接连接刚性拉筋501，机壳的外表面镶嵌连接L型车轮架502，L型车轮架502的表面设置有摆臂轮架轴503，摆臂轮架轴503的侧表面固定连接车轮安装架504，车轮安装架504的侧表面设置有车轮转轴505，车轮转轴505的外表面转动连接前束内倾母线循迹轮506，前束内倾母线循迹轮506设在机壳外侧呈对称状，机壳的前后两端设有首尾密封组件2，首尾牵引器续接盘204的前端固定连接前测距模块盒301，前测距模块盒301的前端电性连接红外聚光测距器302，前测距模块盒301的前端电性连接LED灯303，前测距模块盒301的前端电性连接数传天线304，前测距模块盒301的前端电性连接定点监听遥控无限距离管道程序控制器507，霍尔计数组件4包括霍尔计数轮架401、霍尔计数轮架轴402、免磨损霍尔计数测距传感器403，平行套管203的侧表面设置有霍尔计数轮架401，霍尔计数轮架401的侧表面设置有霍尔计数轮架轴402，霍尔计数轮架轴402的外表面嵌套连接免磨损霍尔计数测距传感器403，如图8所示，管道机器人前束内倾母线循迹原理受力分析：管道机器人左右前导向轮成八字安装，形成内倾角，同时形成左右相同对称的前束角。在机器人静止状态时，左右导向轮分别受管壁径向支撑力f4和f3支撑，进而形成f2和f1分别承载机器人的自重分配重力，并同时形成f6和f5向中心母线方向的分力及分别由管壁支撑力产生的摩擦力，由此产生的四个不同方向的分力互相抵消等于零f6+f5＝0，达到稳定平衡，使机器人保持静止状态。

管道机器人向前直线运行时，除了静止状态的左右轮相反方向推力平衡之外，又叠加了由于前束角引起的分别相反方向的运行趋势形成的左右摩擦力，叠加后的左右推力保持平衡则管道机器人保持直线运行；在管道母线转弯时，由于前束角引起的相反方向运动趋势产生的摩擦力产生不平衡，管道机器人导向轮转弯方向的左右推力总和f6或f5小于对方的f5或f6时，则自动产生导向轮的转向力，直至再次自适应平衡为止。而机器人随管道下母线转向力的大小，只要依据管道机器人的自重和运行速度能克服惯量即可，经过大量实验研究最终确定导向轮的前束角在2°左右，同理在机器人相反方向倒车运行时，机器人的后轮同样变成前导向轮实现母线循迹运行功能。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种自主运行智能检测管道机器人，其特征在于，包括机壳(1)，所述机壳的前后两端设有首尾密封组件(2)，所述首尾密封组件(2)包括搭载首尾束板(201)、机壳首尾密封端盖(2011)、防水套筒螺栓(202)、平垫(2021)、平行套管(203)、首尾牵引器续接盘(204)，所述搭载首尾束板(201)的前端螺栓连接所述机壳首尾密封端盖(2011)，所述机壳首尾密封端盖(2011)的外表面贯穿连接所述防水套筒螺栓(202)，所述防水套筒螺栓(202)的表面嵌套连接所述平垫(2021)，所述机壳首尾密封端盖(2011)的前端设置有所述平行套管(203)，所述平行套管(203)的前端设置有所述首尾牵引器续接盘(204)，所述防水套筒螺栓(202)线型阵列在所述机壳首尾密封端盖(2011)外侧，所述搭载首尾束板(201)开设有螺纹孔，所述搭载首尾束板(201)、所述机壳首尾密封端盖(2011)均设有两个，均设在所述机壳(1)的首尾两端呈对称状，所述首尾密封组件(2)的前端设有红外测距组件(3)，所述首尾密封组件(2)的侧方设有霍尔计数组件(4)，所述机壳的外侧设有车轮组件(5)，所述霍尔计数组件(4)包括霍尔计数轮架(401)、霍尔计数轮架轴(402)、免磨损霍尔计数测距传感器(403)，所述平行套管(203)的侧表面设置有所述霍尔计数轮架(401)，所述霍尔计数轮架(401)的侧表面设置有所述霍尔计数轮架轴(402)，所述霍尔计数轮架轴(402)的外表面嵌套连接所述免磨损霍尔计数测距传感器(403)，所述车轮组件(5)包括刚性拉筋(501)、L型车轮架(502)、摆臂轮架轴(503)、车轮安装架(504)、车轮转轴(505)、前束内倾母线循迹轮(506)，所述机壳的内表面焊接连接所述刚性拉筋(501)，所述机壳的外表面镶嵌连接所述L型车轮架(502)，所述L型车轮架(502)的表面设置有所述摆臂轮架轴(503)，所述摆臂轮架轴(503)的侧表面固定连接所述车轮安装架(504)，所述车轮安装架(504)的侧表面设置有所述车轮转轴(505)，所述车轮转轴(505)的外表面转动连接所述前束内倾母线循迹轮(506)，所述前束内倾母线循迹轮(506)前后对称，实现弯曲管道的母线循迹自主运行，确保惯性定位三维测量运行精度，所述前束内倾母线循迹轮(506)设在所述机壳外侧呈对称状，所述车轮转轴(505)与所述前束内倾母线循迹轮(506)之间设置有轴承，所述红外测距组件(3)包括前测距模块盒(301)、红外聚光测距器(302)、LED灯(303)、数传天线(304)、定点监听遥控无限距离管道程序控制器(507)，所述首尾牵引器续接盘(204)的前端固定连接所述前测距模块盒(301)，所述前测距模块盒(301)的前端电性连接所述红外聚光测距器(302)，所述前测距模块盒(301)的前端电性连接所述LED灯(303)，所述前测距模块盒(301)的前端电性连接所述数传天线(304)，所述前测距模块盒(301)的前端电性连接所述定点监听遥控无限距离管道程序控制器(507)，所述定点监听遥控无限距离管道程序控制器利用数传电台的通信组网，充分利用管道测量检测或探伤作业的相通的两个管口特征，给智能管道机器人赋予两个无线遥控器无线组网，实现一台主遥控器对管道机器人编制上传自主运行程序数据，另一台遥控器在管口另一端同步监听程序数据执行，实现管道机器人近翻倍的有效遥控距离，并在近乎无限长度管道测量检测探伤作业时实现脱离遥控距离时管道机器人的自主运行作业，并实现管口另一端的遥控器对自主运行智能管道机器人的作业状态监控及遥控管理。

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