CN117889363A - 一种水下管道探伤机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下管道探伤机器人，属于水下管道检测技术领域。本发明主体环、清理机构、弹簧伸缩杠杆、移动机构、第二弹簧、驱动机构、监视探头，主体环内壁上开设容置槽，清理机构与容置槽滑动连接，弹簧伸缩杠杆两端分别与清理机构、移动机构铰接，弹簧伸缩杠杆与容置槽侧壁转动连接，移动机构与容置槽侧壁滑动连接，第二弹簧两端分别与移动机构、容置槽侧壁固定连接，驱动机构固定安装在主体环外侧壁上，监视探头固定安装在主体环顶面上；本发明将机器人套在管道上，提升机器人在水中移动的稳定性，通过清理机构对管道上的附着物进行清理，提高探伤效果，通过移动机构使机器人在水中移动的同时可翻越法兰，使机器人可以顺利完成探伤工作。

Description

一种水下管道探伤机器人

技术领域

本发明属于水下管道检测技术领域，涉及一种水下管道探伤机器人。

背景技术

水下管道是敷设在江、河、湖、海的水下用来输送液体、气体或松散固体的管道，如果水下管道发生破损，管道中输送的物质会泄露，造成水污染，并且还会使得管道输送中断，因此，需要定期对水下管道进行探伤，掌握水下管道质量情况，降低突发破损的概率。

对水下管道的探伤，通常采用机器人完成，而目前，进行水下管道探伤的机器人通常是与管道分离的，例如申请号为202321417040.7的专利公开一种管道检测用机器人，通过进退推进器和浮潜推进器在水中游动，从而对管道进行检测。但是水中水流情况比较复杂，机器人的游动轨迹可能受到水流影响出现偏差，从而影响机器人对管道的检测，并且由于长期处于水中，管道上可能会附着一些泥沙、贝类生物等杂质，同样会导致机器人的检测结果出现偏差，可能出现破损处被杂质覆盖，导致机器人无法检测发现的问题，由此，一方面需要在机器人与管道之间建立连接，使管道为机器人提供一定稳固作用，降低水流对机器人游动的影响，提升机器人对管道的检测效果，另一方面需要对管道上附着的杂质进行清理，防止杂质遮挡管道缺陷位置，造成检测结果遗漏。

因此，有必要提供一种水下管道探伤机器人，利用管道为机器人提供一定稳固作用，提高机器人在水下运动的稳定性，并且可以对管道上附着的贝类等杂质进行清除，避免管道缺陷被遮挡，提高探伤效果。

发明内容

为了克服背景技术中的问题，本发明提出了一种水下管道探伤机器人，通过将机器人套在管道上，并通过驱动机构为机器人提供动力，使机器人在管道上转动，一方面机器人在管道上转动，可以让清理机构对管道上的贝类的杂质产生铲除作用，达到清理目的，另一方面，机器人套在管道上，利用管道为机器人提供一定固定作用，降低水流对机器人在水中移动过程中的影响，提高机器人在水中移动的稳定性。机器人在管道上转动时，三角轮也进行转动，而通过三角轮的倾斜设置，可以让三角轮形成螺旋前进的移动轨迹，从而使机器人在管道上进行移动。

为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

所述的水下管道探伤机器人包括主体环、清理机构、第一限位滑杆、弹簧伸缩杠杆、移动机构、第二限位滑杆、第二弹簧、驱动机构、监视探头，所述主体环内壁上开设容置槽，所述清理机构通过第一限位滑杆与容置槽侧壁滑动连接，所述弹簧伸缩杠杆一端与清理机构铰接，弹簧伸缩杠杆另一端与移动机构铰接，所述移动机构通过第二限位滑杆与容置槽侧壁滑动连接，所述第二弹簧套在第二限位滑杆上，第二弹簧一端与移动机构固定连接，第二弹簧另一端与容置槽侧壁固定连接，所述驱动机构固定安装在主体环外侧壁上，所述监视探头固定安装在主体环顶面上。

具体地，所述移动机构包括三角轮、轮架、固定圆台，所述三角轮通过轮架安装在固定圆台上，三角轮中心轴与主体环中心轴之间形成45°的锐角夹角，所述固定圆台与弹簧伸缩杠杆铰接，所述第二限位滑杆穿过容置槽侧壁与固定圆台固定连接，所述第二弹簧一端与固定圆台固定连接。

具体地，所述清理机构包括铲头、连接杆、卡头杆、第一弹簧、套筒、固定板、第三限位滑杆、第一固定台、卡圈、第二固定台、第四限位滑杆、第三弹簧、拉绳、导向轮、连接台，所述铲头与连接杆一端连接，所述连接杆另一端与卡头杆一端固定连接，所述第一弹簧套在卡头杆上，第一弹簧一端与连接杆端部固定连接，第一弹簧另一端与固定板固定连接，所述套筒套在连接杆上并通过滑槽与连接杆滑动连接，卡头杆以及第一弹簧均位于套筒内，套筒一端与固定板固定连接，所述固定板与弹簧伸缩杠杆铰接，所述第一固定台、第二固定台固定设置在固定板上并且第一固定台、第二固定台与套筒位于固定板两侧，所述卡圈位于第一固定台、第二固定台之间，所述第三限位滑杆穿过第一固定台与卡圈固定连接、所述第四限位滑杆穿过第二固定台与卡圈固定连接，固定板上与卡圈中间通孔对应位置开设有供卡头杆穿过的通孔，所述第三弹簧套在第四限位滑杆上，第三弹簧一端与卡圈固定连接，第三弹簧另一端与第二固定台固定连接，固定板底部固定设置有导向轮，所述连接台固定设置在弹簧伸缩杠杆中部，所述拉绳一端与第四限位滑杆固定连接，拉绳另一端与连接台固定连接，所述第一限位滑杆穿过容置槽侧壁并与固定板固定连接。

作为优选，所述容置槽不少于4个，容置槽沿主体环圆周方向均匀分布，所述清理机构、移动机构数量与容置槽匹配。

具体地，所述驱动机构包括导流圈、螺旋桨，所述导流圈固定安装在主体环外侧壁上，导流圈的轴向与主体环轴向垂直，所述螺旋桨安装在导流圈内，螺旋桨轴向与导流圈轴向相同。

作为优选，所述导流圈数量为4个，导流圈沿主体环圆周方向均匀分布。

作为优选，所述监视探头不少于2个。

本发明的有益效果：

1.本发明采用将机器人套在管道上，利用管道为机器人探伤过程中的移动提供一定稳固作用，降低水流对机器人在水中移动的影响，从而使机器人在水中的移动具有更高的稳定性。同时将机器人套在管道上，为清理机构对管道上附着的杂质进行清理提供了基础条件，使得清理机构可以对管道产生较大的作用力进行清理。

2.本发明采用清理机构对机器人探伤过程中，管道上附着的泥沙等杂质进行清除，避免管道上缺陷被杂质遮挡，导致缺陷无法及时被发现，对管道正常运输工作造成影响。

3.本发明采用三角轮，并通过移动机构与清理机构之间的配合，可以让机器人在清理过程中，顺利通过管道连接常用的法兰部分，使得机器人的探伤工作具有连续性，不会被法兰阻碍。

本说明书所述的上、下等方位名词，是为了便于描述本发明的结构而采用的一种表述方式，本发明在实际使用时不受方位名词的限制。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明主体环内部立体结构示意图。

图3是本发明清理机构、移动机构立体结构示意图。

图4是本发明清理机构立体结构示意图。

图5是本发明移动机构立体结构示意图。

图6是本发明套筒内部结构示意图。

图7是本发明工作状态立体结构示意图。

图中，1-主体环、2-清理机构、201-铲头、202-连接杆、203-卡头杆、204-第一弹簧、205-套筒、206-固定板、207-第三限位滑杆、208-第一固定台、209-卡圈、210-第二固定台、211-第四限位滑杆、212-第三弹簧、213-拉绳、214-导向轮、215-连接台、3-第一限位滑杆、4-弹簧伸缩杠杆、5-移动机构、501-三角轮、502-轮架、503-固定圆台、6-第二限位滑杆、7-第二弹簧、8-驱动机构、801-导流圈、802-螺旋桨、9-监视探头、10-容置槽、11-轴、12-管道、13-法兰。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-7所示，所述的水下管道12探伤机器人包括主体环1、清理机构2、第一限位滑杆3、弹簧伸缩杠杆4、移动机构5、第二限位滑杆6、第二弹簧7、驱动机构8、监视探头9，所述主体环1内壁上开设容置槽10，所述清理机构2通过第一限位滑杆3与容置槽10侧壁滑动连接，所述弹簧伸缩杠杆4一端与清理机构2铰接，弹簧伸缩杠杆4另一端与移动机构5铰接，所述移动机构5通过第二限位滑杆6与容置槽10侧壁滑动连接，所述第二弹簧7套在第二限位滑杆6上，第二弹簧7一端与移动机构5固定连接，第二弹簧7另一端与容置槽10侧壁固定连接，所述驱动机构8固定安装在主体环1外侧壁上，所述监视探头9固定安装在主体环1顶面上。

所述移动机构5包括三角轮501、轮架502、固定圆台503，所述三角轮501通过轮架502安装在固定圆台503上，三角轮501中心轴11与主体环1中心轴11之间形成45°的锐角夹角，所述固定圆台503与弹簧伸缩杠杆4铰接，所述第二限位滑杆6穿过容置槽10侧壁与固定圆台503固定连接，所述第二弹簧7一端与固定圆台503固定连接。

上述设置中，主体环1套在管道12上，通过驱动机构8的驱动使主体环1在管道12上转动，主体环1转动带动清理机构2、移动机构5、监视探头9均进行转动，清理机构2转动对管道12上附着的贝类、泥沙等杂质进行清理，监视探头9转动对管道12不同部位进行探伤，移动机构5转动时，三角轮501会沿螺旋轨迹行进，从而使机器人沿管道12轴向移动，并且当遇到法兰13时，三角轮501本身会通过转动以跨越法兰13，在三角轮501转动跨越法兰13的过程中，第二弹簧7被压缩，而当三角轮501完成跨越动作之后，又恢复两个轮子与管道12接触的状态，第二弹簧7从被压缩状态恢复，并通过弹力作用使三角轮501贴紧管道12，避免三角轮501打滑，即可以完成移动机构5跨越法兰13。

本发明的探伤机器人需要从管道12一端套在管道12上，并从管道12另一端取下，因此适用于总长度较短的直线水下管道12探伤。

如图3-4、图6、图7所示，所述清理机构2包括铲头201、连接杆202、卡头杆203、第一弹簧204、套筒205、固定板206、第三限位滑杆207、第一固定台208、卡圈209、第二固定台210、第四限位滑杆211、第三弹簧212、拉绳213、导向轮214、连接台215，所述铲头201与连接杆202一端连接，所述连接杆202另一端与卡头杆203一端固定连接，所述第一弹簧204套在卡头杆203上，第一弹簧204一端与连接杆202端部固定连接，第一弹簧204另一端与固定板206固定连接，所述套筒205套在连接杆202上并通过滑槽与连接杆202滑动连接，卡头杆203以及第一弹簧204均位于套筒205内，套筒205一端与固定板206固定连接，所述固定板206与弹簧伸缩杠杆4铰接，所述第一固定台208、第二固定台210固定设置在固定板206上并且第一固定台208、第二固定台210与套筒205位于固定板206两侧，所述卡圈209位于第一固定台208、第二固定台210之间，所述第三限位滑杆207穿过第一固定台208与卡圈209固定连接、所述第四限位滑杆211穿过第二固定台210与卡圈209固定连接，固定板206上与卡圈209中间通孔对应位置开设有供卡头杆203穿过的通孔，所述第三弹簧212套在第四限位滑杆211上，第三弹簧212一端与卡圈209固定连接，第三弹簧212另一端与第二固定台210固定连接，固定板206底部固定设置有导向轮214，所述连接台215固定设置在弹簧伸缩杠杆4中部，所述拉绳213一端与第四限位滑杆211固定连接，拉绳213另一端与连接台215固定连接，所述第一限位滑杆3穿过容置槽10侧壁并与固定板206固定连接。

上述设置中，机器人在管道12上旋转行进的过程中，第一弹簧204的弹力使铲头201贴紧管道12，方便铲头201将附着在管道12上泥沙等铲除，而由于铲头201贴紧管道12以及在铲除杂质的过程中，均会受到一定的力，套筒205与连接杆202通过滑槽连接，可以避免连接杆202随意转动，从而避免铲头201随意转动，保证铲头201正常工作。当主体环1旋转时，铲头201跟随转动，通过铲头201较为锋利的一边对附着在管道12上的杂质进行铲除。

当三角轮501遇到法兰13，进行法兰13跨越时，三角轮501自身会进行旋转，而在旋转过程中，固定圆台503会向容置槽10侧壁靠近，从而使得第二弹簧7被压缩，在此过程中，弹簧伸缩杠杆4会绕轴11转动，从而使得固定板206向远离容置槽10侧壁的方向移动，随着固定板206的移动，第一弹簧204被压缩，卡头杆203的卡头通过固定板206上的通孔伸出并穿过卡圈209中间的通孔之后，卡圈209受到第三弹簧212的弹力作用，卡入卡头杆203的卡头内，前述动作为三角轮501其中一个轮子与法兰13接触的瞬间完成，随着三角轮501的转动，最终以两个轮子与法兰接触，三角轮501从管道翻上法兰13的动作。从一个轮子与法兰13接触到两个轮子与法兰13接触的过程中，拉绳213均处于松弛状态，并且固定圆台503会向远离容置槽10侧壁方向进行移动，固定板206会向容置槽10侧壁方向进行移动，此时，卡头杆203受到固定板206的拉动作用，带动铲头201移动，使得铲头201与管道侧壁的距离增加，使得铲头201可以顺利通过法兰13。而当三角轮501跨越过法兰13重新回到管道12上时，固定圆台503在第二弹簧7的弹力作用下，会朝管道12方向移动，此时，弹簧伸缩杠杆4转动，拉绳213与连接台215连接的一端受到拉力，拉绳213对第四限位滑杆211产生拉力作用，第四限位滑杆211在第二固定台210中向下滑动，从而带动卡圈209往下移动，卡圈209往下移动后，此时由于弹簧伸缩杠杆4的转动，固定板206需要向远离管道12的方向移动，卡圈209与卡头杆203卡头脱离后，铲头201受到第一弹簧204弹力作用，首先贴紧法兰13，随着机器人继续移动，铲头201完全经过法兰13所在位置后，受到第一弹簧204弹力作用，贴近管道12侧壁，三角轮501与铲头201均完成法兰13的跨越，机器人继续在管道12上移动并进行清理以及管道12探伤工作。

所述容置槽10不少于4个，容置槽10沿主体环1圆周方向均匀分布，所述清理机构2、移动机构5数量与容置槽10匹配。

上述设置中，使机器人的清理及移动效果更好，减少管道12上无法清理的部位。

如图7所示，所述驱动机构8包括导流圈801、螺旋桨802，所述导流圈801固定安装在主体环1外侧壁上，导流圈801的轴11向与主体环1轴11向垂直，所述螺旋桨802安装在导流圈801内，螺旋桨802轴11向与导流圈801轴11向相同。

所述导流圈801数量为4个，导流圈801沿主体环1圆周方向均匀分布。

上述设置中，螺旋桨802启动后，为主体环1在管道12上转动提供动力，而螺旋桨802提供动力的方向决定了主体环1转动的方向，主体环1转动的方向决定了清理机构2以及移动机构5的转动方向，因此，本发明的探伤机器人主体环1的转动方向需要使清理机构2沿铲头201较为锋利的一边所在的方向转动，并且在行进过程中，需要移动机构5先接触并进行法兰13跨越，以图2所示结构为例，从俯视角度观察机器人时，图2中机器人在管道12上进行顺时针旋转。

所述监视探头9不少于2个。

上述设置中，监视探头9数量的增加，可以使机器人在探伤过程中，对更多不同的管道12部位进行监视探伤，减少监控探头未覆盖的管道12区域，提高探伤效果。

本发明的工作过程：需要进行管道探伤时，从管道端部将机器人套在管道上，然后开启监视探头以及螺旋桨，机器人即可自动旋转行进，工作人员通过监视探头可以观察管道情况，探伤期间，清理机构可以对管道上附着的泥沙等遮挡物进行清理，以避免管道的缺陷被遮挡物遮挡，导致工作人员无法通过监视探头观察到管道缺陷，当遇到管道法兰时，机器人可以自动跨越法兰，继续对管道进行探伤，机器人完成探伤工作后，从管道另一端取下机器人完成整个探伤工作。

最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种水下管道探伤机器人，其特征在于：所述的水下管道探伤机器人包括主体环(1)、清理机构(2)、第一限位滑杆(3)、弹簧伸缩杠杆(4)、移动机构(5)、第二限位滑杆(6)、第二弹簧(7)、驱动机构(8)、监视探头(9)，所述主体环(1)内壁上开设容置槽(10)，所述清理机构(2)通过第一限位滑杆(3)与容置槽(10)侧壁滑动连接，所述弹簧伸缩杠杆(4)一端与清理机构(2)铰接，弹簧伸缩杠杆(4)另一端与移动机构(5)铰接，弹簧伸缩杠杆(4)中间部位通过轴(11)与容置槽(10)侧壁转动连接，所述移动机构(5)通过第二限位滑杆(6)与容置槽(10)侧壁滑动连接，所述第二弹簧(7)套在第二限位滑杆(6)上，第二弹簧(7)一端与移动机构(5)固定连接，第二弹簧(7)另一端与容置槽(10)侧壁固定连接，所述驱动机构(8)固定安装在主体环(1)外侧壁上，所述监视探头(9)固定安装在主体环(1)顶面上；

所述移动机构(5)包括三角轮(501)、轮架(502)、固定圆台(503)，所述三角轮(501)通过轮架(502)安装在固定圆台(503)上，三角轮(501)中心轴与主体环(1)中心轴之间形成45°的锐角夹角，所述固定圆台(503)与弹簧伸缩杠杆(4)铰接，所述第二限位滑杆(6)穿过容置槽(10)侧壁与固定圆台(503)固定连接，所述第二弹簧(7)一端与固定圆台(503)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种水下管道探伤机器人，其特征在于：所述清理机构(2)包括铲头(201)、连接杆(202)、卡头杆(203)、第一弹簧(204)、套筒(205)、固定板(206)、第三限位滑杆(207)、第一固定台(208)、卡圈(209)、第二固定台(210)、第四限位滑杆(211)、第三弹簧(212)、拉绳(213)、导向轮(214)、连接台(215)，所述铲头(201)与连接杆(202)一端连接，所述连接杆(202)另一端与卡头杆(203)一端固定连接，所述第一弹簧(204)套在卡头杆(203)上，第一弹簧(204)一端与连接杆(202)端部固定连接，第一弹簧(204)另一端与固定板(206)固定连接，所述套筒(205)套在连接杆(202)上并通过滑槽与连接杆(202)滑动连接，卡头杆(203)以及第一弹簧(204)均位于套筒(205)内，套筒(205)一端与固定板(206)固定连接，所述固定板(206)与弹簧伸缩杠杆(4)铰接，所述第一固定台(208)、第二固定台(210)固定设置在固定板(206)上并且第一固定台(208)、第二固定台(210)与套筒(205)位于固定板(206)两侧，所述卡圈(209)位于第一固定台(208)、第二固定台(210)之间，所述第三限位滑杆(207)穿过第一固定台(208)与卡圈(209)固定连接、所述第四限位滑杆(211)穿过第二固定台(210)与卡圈(209)固定连接，固定板(206)上与卡圈(209)中间通孔对应位置开设有供卡头杆(203)穿过的通孔，所述第三弹簧(212)套在第四限位滑杆(211)上，第三弹簧(212)一端与卡圈(209)固定连接，第三弹簧(212)另一端与第二固定台(210)固定连接，固定板(206)底部固定设置有导向轮(214)，所述连接台(215)固定设置在弹簧伸缩杠杆(4)中部，所述拉绳(213)一端与第四限位滑杆(211)固定连接，拉绳(213)另一端与连接台(215)固定连接，所述第一限位滑杆(3)穿过容置槽(10)侧壁并与固定板(206)固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种水下管道探伤机器人，其特征在于：所述容置槽(10)不少于4个，容置槽(10)沿主体环(1)圆周方向均匀分布，所述清理机构(2)、移动机构(5)数量与容置槽(10)匹配。

4.根据权利要求1所述的一种水下管道探伤机器人，其特征在于：所述驱动机构(8)包括导流圈(801)、螺旋桨(802)，所述导流圈(801)固定安装在主体环(1)外侧壁上，导流圈(801)的轴向与主体环(1)轴向垂直，所述螺旋桨(802)安装在导流圈(801)内，螺旋桨(802)轴向与导流圈(801)轴向相同。

5.根据权利要求4所述的一种水下管道探伤机器人，其特征在于：所述导流圈(801)数量为4个，导流圈(801)沿主体环(1)圆周方向均匀分布。

6.根据权利要求1所述的一种水下管道探伤机器人，其特征在于：所述监视探头(9)不少于2个。