CN207860418U - 一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置，所述爬行机器人包括主控系统、机器人本体和作业底盘，作业底盘设置在机器人本体的底端，爬管装置包括液压抱紧单元和运动机构，运动机构设置在机器人本体内，且运动机构受控于主控系统，运动机构在主控系统的控制下带动机器人本体及作业底盘完成前进、后退、左转、右转、上浮、下潜及翻转动作，液压抱紧单元设置在作业底盘上，液压抱紧单元与所述主控系统信号连接，用于控制液压抱紧单元的抱管动作，使作业底盘通过液压抱紧单元抱紧导管架实现抱管爬管运动。利用本实用新型对海洋平台导管架的腐蚀电场进行检测，能够规避电磁干扰和运动干扰，提高了检测结果的准确性。

Description

一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置

技术领域

本实用新型属于海洋平台检测技术领域，尤其涉及一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置。

背景技术

随着海洋经济时代的到来，各种海上设施越来越多，比如海洋平台导管架、跨海大桥、海堤大坝、轮船以及深海潜器等等，多数海洋构筑物均采用涂装与阴极保护联合防护。海洋平台的金属结构受到日照、海风、波浪冲击、复杂的海水体系、昼夜和季节温度变化及海生物侵蚀等因素的影响使海洋平台腐蚀的速率较快，并且金属材料的耐腐蚀性能随暴露条件的不同而发生不同的变化。飞溅区受到风浪、日照、潮水涨落因素的影响，钢结构表面干湿交替，另外由于充足的氧气，再加上海浪的冲击、漂浮物的撞击和侵蚀、海水电解质的腐蚀，导管架平台的飞溅区往往是平台腐蚀最严重的部位，为了保障海洋构筑物的安全运行，需要采用合理的检测手段来检测导管架腐蚀情况。

我国每年仅新建海洋平台导管架对于阴极保护监测系统的需求就不少于30台套；而老旧导管架更有几百上千座，现行的阴极保护检测系统必须在新的导管架上安装，且无法保障导管架的全寿命检测，因此老旧平台导管架的维护、延寿、安全监测尚无有效手段。

现有的爬管机器人一般采用蠕动式、螺旋式、滚动式、交替攀爬式等多种移动方式，但是它们往往存在下述缺陷：结构复杂，因采用电机驱动而对机器人的电场检测产生影响，无法实现越障，以及不能连续、均匀地经过导管架表面等等。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

实用新型内容

本实用新型为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置，以消除因电机驱动而对测量结果所产生的影响。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置，所述爬行机器人包括主控系统、机器人本体和作业底盘，作业底盘设置在机器人本体的底端，所述爬管装置包括液压抱紧单元和运动机构，运动机构设置在机器人本体内，且运动机构受控于所述主控系统，运动机构在主控系统的控制下带动所述机器人本体及作业底盘完成前进、后退、左转、右转、上浮、下潜及翻转动作，所述液压抱紧单元设置在作业底盘上，液压抱紧单元与所述主控系统信号连接，用于控制液压抱紧单元的抱管动作，使作业底盘通过液压抱紧单元抱紧导管架实现抱管爬管运动。

所述液压抱紧单元包括至少一组液压抱紧机构，各液压抱紧机构均包括对称设置在作业底盘两侧用于抱紧导管架的抱管机械手，各液压抱紧机构还包括两根对称设置的液压杆，一根液压杆对应驱动一个抱管机械手，且各抱管机械手的顶端和用于驱动其动作的液压杆之间相互铰接，两个相对的抱管机械手在液压杆的驱动下实现对导管架的抱持或松开。

所述液压抱紧单元还包括液压油站，液压油站设置在机器人本体上并为所述液压抱紧机构供给液压油。

所述抱管机械手用于与导管架接触的一侧表面上设置有压力传感器，所述压力传感器与主控系统信号连接。

所述机器人本体上设置有传感器单元，传感器单元包括水压传感器和电子罗盘，水压传感器用于确定机器人本体的水下位置，电子罗盘用于确定机器人本体的姿态。

所述机器人本体顶部设置有多个浮块。

所述液压油站设置在浮块中。

所述运动机构包括四个垂向推进器和四个水平推进器，四个垂向推进器分别设置在机器人本体前端的左右两侧及后端的左右两侧，四个水平推进器分别设置在机器人本体前端的左右两侧及后端的左右两侧，四个垂向推进器和四个水平推进器均由所述主控系统控制。

由于采用了上述技术方案，本实用新型所取得的有益效果为：

水下机器人在爬管过程中，一方面，不可避免的受到水流的影响和导管架上附着物的影响，使得水下机器人与导管架表面的相对位置不断变化，由此干扰了检测数据的稳定性，另一方面，机器人上的推进器等电磁元件产生的电磁场更是严重影响了腐蚀电场的检测。因此检测数据的异常，不能判定是由于腐蚀电场异常引起的还有由于运动的突变或电磁干扰造成。而本实用新型很好地解决了由上述电磁干扰和运动干扰所带来的检测数据不准确的问题。

本实用新型通过液压抱紧单元抱紧导管架的方法有效的规避了上述两种干扰。本实用新型中采用液压抱紧，因此机器人本体不会产生电磁干扰，使难于检测的微弱电场信号得到了有效检测，保证了检测数据的准确性。

此外，本实用新型采用液压抱紧单元实现对导管架的抱持或松开，解决了水下机器人跨越导管架节点区域开展检测的难题，实现了水下机器人在导管架的全范围检测。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的工作状态示意图。

图2为本实用新型一种实施例的后视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置，所述爬行机器人包括主控系统、机器人本体1和作业底盘7，所述爬管装置包括液压抱紧单元和运动机构。

所述机器人本体1采用开架式结构，以便于搭载各类仪器设备，且机器人本体1采用铝合金材料制成以减轻重力。所述机器人本体1的顶端设置有多个浮块2，各浮块2均采用玻璃微珠浮力材料制成，以为整个机器人提供静浮力。

所述运动机构设置在机器人本体1内，运动机构受控于所述主控系统。具体地来说，所述运动机构包括四个垂向推进器5和四个水平推进器6，四个垂向推进器5分别设置在机器人本体1前端的左右两侧及后端的左右两侧，四个水平推进器6分别设置在机器人本体1前端的左右两侧及后端的左右两侧，四个垂向推进器5和四个水平推进器6均由所述主控系统控制。

所述垂向推进器5和水平推进器6对称式的结构布局保证了机器人前进、后退、左转、右转、上浮、下潜等基本动作的实现，同时保证了动作的平稳性。所述机器人本体1还可以通过左右两端和前后两端的垂向推进器5的配合实现整个机器人的左右翻转和俯仰翻转等一些高难度的动作。

所述机器人本体1上还设置有传感器单元，传感器单元包括水压传感器和电子罗盘，水压传感器用于确定机器人本体1的水下位置，电子罗盘用于确定机器人本体1的姿态。水压传感器和电子罗盘将检测到的信息实时传输至主控系统，由主控系统通过分别控制各个垂向推进器5和各个水平推进器6以实现机器人在水下位置和姿态的调整。

所述作业底盘7设置在机器人本体1的底端。所述作业底盘7的顶端与机器人本体1底端之间为可拆卸式连接。所述作业底盘7的前端和后端均为敞口结构。作业底盘7的底端中央为一镂空区域。

所述液压抱紧单元设置在作业底盘7上，液压抱紧单元与所述主控系统信号连接，用于控制液压抱紧单元的抱管动作，使作业底盘7通过液压抱紧单元抱紧导管架实现抱管爬管运动。

具体地来说，所述液压抱紧单元包括液压油站和液压抱紧机构。如图1和图2所示，本实施例中的液压抱紧机构有两组。当然本实用新型中的液压抱紧机构并不仅仅局限于如上述各图所示的需设置两组，本实用新型中的液压抱紧机构至少有一组，当仅有一组液压抱紧机构时，该液压抱紧机构设置在作业底盘7的中部，当设置多于一组的液压抱紧机构时，各组液压抱紧机构可沿作业底盘7的长度方向均布。

所述液压油站4设置在机器人本体1上并为所述液压抱紧机构供给液压油。优选地，将所述液压油站4安装镶嵌在机器人本体1的浮块2中以用于提供正浮力，从而保证整个机器人重心浮心位置的平衡。

各液压抱紧机构均包括对称设置在作业底盘7两侧用于抱紧导管架的抱管机械手，各液压抱紧机构还包括两根对称设置的液压杆8，一根液压杆8对应驱动一个抱管机械手9，且各抱管机械手9的顶端和用于驱动其动作的液压杆8之间相互铰接，应用杠杆的方式驱动抱管机械手9的张开、闭合动作，从而实现对导管架的抱持或松开。各液压杆8均安装在作业底盘7内部，有效地防止了因液压杆8安装在机器人体外而产生误碰导致液压杆8损坏的事故。

所述抱管机械手9用于与导管架接触的一侧表面上设置有压力传感器10，该压力传感器10用于检测判断抱管机械手是否抱紧导管架。

本实用新型中液压抱紧的驱动方式不仅具有驱动力大，运动平稳等特点，而且采用液压方式最大的优点是液压缸具有断电锁死功能，当机器人抱紧导管架时，可以做到没有电机工作，最大限度的消除了机器人抱管爬管对电场检测的影响。机器人放入水中后，通过水平、垂向推进器作用靠近导管架，并通过垂向推进器5调整好姿态，然后通过液压杆8驱动抱管机械手9完成抱管动作并锁紧，机器人可以根据安装在抱管机械手9接触表面上的压力传感器10来判断抱管机械手9是否锁紧，从而为检测工作提供一个稳定牢固的检测环境。

当机器人完成部分检测工作或者需要跨越节点时，液压杆8可以驱动抱管机械手9松开导管架，通过水平、垂向推进器驱动机器人沿导管架运动从而实现爬管工作。本实用新型中的机器人通过液压抱紧单元和水平、垂向推进器的作用为实现导管架多区域的检测打造了良好的基础。同时，本实用新型中的液压杆8本身具备防水功能，因此可以节省大量防水密封工作。

此外，本实用新型中的爬行机器人在进行检测工作时，机器人本体1通过液压抱紧单元处于抱紧导管架的状态，从而消除了机器人的运动对检测造成的影响。

本实用新型中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型的精神所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置，所述爬行机器人包括主控系统、机器人本体和作业底盘，作业底盘设置在机器人本体的底端，其特征在于，所述爬管装置包括液压抱紧单元和运动机构，运动机构设置在机器人本体内，且运动机构受控于所述主控系统，运动机构在主控系统的控制下带动所述机器人本体及作业底盘完成前进、后退、左转、右转、上浮、下潜及翻转动作，所述液压抱紧单元设置在作业底盘上，液压抱紧单元与所述主控系统信号连接，用于控制液压抱紧单元的抱管动作，使作业底盘通过液压抱紧单元抱紧导管架实现抱管爬管运动。

2.根据权利要求1所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置，其特征在于，

所述液压抱紧单元包括至少一组液压抱紧机构，各液压抱紧机构均包括对称设置在作业底盘两侧用于抱紧导管架的抱管机械手，各液压抱紧机构还包括两根对称设置的液压杆，一根液压杆对应驱动一个抱管机械手，且各抱管机械手的顶端和用于驱动其动作的液压杆之间相互铰接，两个相对的抱管机械手在液压杆的驱动下实现对导管架的抱持或松开。

3.根据权利要求2所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置，其特征在于，

所述液压抱紧单元还包括液压油站，液压油站设置在机器人本体上并为所述液压抱紧机构供给液压油。

4.根据权利要求2所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置，其特征在于，

所述抱管机械手用于与导管架接触的一侧表面上设置有压力传感器，所述压力传感器与主控系统信号连接。

5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置，其特征在于，

所述机器人本体上设置有传感器单元，传感器单元包括水压传感器和电子罗盘，水压传感器用于确定机器人本体的水下位置，电子罗盘用于确定机器人本体的姿态。

6.根据权利要求3所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置，其特征在于，

所述机器人本体顶部设置有多个浮块。

7.根据权利要求6所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置，其特征在于，

所述液压油站设置在浮块中。

8.根据权利要求5所述的一种无磁场干扰的导管架腐蚀检测爬行机器人用爬管装置，其特征在于，

所述运动机构包括四个垂向推进器和四个水平推进器，四个垂向推进器分别设置在机器人本体前端的左右两侧及后端的左右两侧，四个水平推进器分别设置在机器人本体前端的左右两侧及后端的左右两侧，四个垂向推进器和四个水平推进器均由所述主控系统控制。