CN216618993U - 一种水下管道智能巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水下管道智能巡检机器人，属于智能巡检设备技术领域。所述的水下管道智能巡检机器人包括圆形端盖、穿线接头、端盖法兰、边侧螺旋桨推进器、中部螺旋桨推进器、支架、U型管卡、球头耐压舱、中心承载架板、电源变压装置、控制装置、信息处理装置、照明及图像采集装置、电源。本实用新型可以自主前进、后退、上浮、下潜以及转向，可以沿管道自主行进，通过调整控制参数使其定深从而使其与管道保持一定的距离，避免被管道上的障碍物卡住，机器人发现管道有异常情况时可以发出不同形式的警报信号，检测准确，避免了人工巡检存在的安全隐患。

Description

一种水下管道智能巡检机器人

技术领域

本实用新型属于智能巡检设备技术领域，具体的说，涉及一种水下管道智能巡检机器人。

背景技术

水下管道是铺设在江、河、湖、海的水下用来输送液体、气体或松散固体的管道。水下管道不受水深、地形等条件限制，输送效率高、耗能少。随着我国经济的长足发展，水下管道的应用场景越来越多。

例如，随着陆上油气的大量开发使用，存储量日益减少，难以满足当今世界的能源需求，对水下油气的勘探、开采已如火如荼地进行，据统计，水下油气的储量大约是陆地储量的100倍左右，而我国海洋具有丰富的油气资源，石油储量约为230亿 ~ 300亿吨，海底油气管道是油气田开发生产系统的重要组成部分，是保证海底油气运输最安全和最可靠的方式，然而海底环境恶劣，会导致管道出现裂纹、疲劳破坏、漏孔等现象，所以必须对管道进行定期的监测，以减少油气泄漏带来的污染以及损失。

然而，水下管道的巡检往往具有一定的难度，人工巡检存在一定的安全隐患。现在多利用一种攀爬管道前进的机器人来进行巡视，但该机器人容易被管道上的障碍物（例如管道连接处的法兰）卡住，受环境影响较大。

因此，有必要提供一种水下管道智能巡检机器人，可以自主前进、后退、上浮、下潜以及转向，可以沿管道自主行进，降低受环境的影响。

实用新型内容

为了克服背景技术中存在的水下管道的巡检往往具有一定的难度，人工巡检存在一定的安全隐患，攀爬管道前进的机器人巡视容易被管道上的障碍物卡住，受环境影响较大的问题，本实用新型提供了一种水下管道智能巡检机器人，可以自主前进、后退、上浮、下潜以及转向，可以沿管道自主行进，通过调整控制参数使其定深从而使其与管道保持一定的距离，避免被管道上的障碍物卡住。

为实现上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种水下管道智能巡检机器人，包括圆形端盖1、穿线接头2、端盖法兰3、边侧螺旋桨推进器4、中部螺旋桨推进器5、支架6、U型管卡7、球头耐压舱8、中心承载架板9、电源变压装置10、控制装置11、信息处理装置12、照明及图像采集装置13、电源14；所述的端盖法兰3固定安装在球头耐压舱8的尾部，圆形端盖1螺纹连接在端盖法兰3上，其上开设有穿线孔，穿线接头2通过螺纹连接的方式固定在穿线孔上，支架6通过U型管卡7对称的安装在球头耐压舱8的两侧，支架6两端均通过螺纹连接有边侧螺旋桨推进器4，中部通过直角角码螺纹连接有中部螺旋桨推进器5，球头耐压舱8安装有中心承载架板9，中心承载架板9上分布有电源变压装置10、控制装置11、信息处理装置12、电源14，前端设有照明及图像采集装置13，电源14、电源变压装置10、控制装置11、信息处理装置12和照明及图像采集装置13依次电性连接。

作为优选，所述的端盖法兰3通过过渡配合的方式固定于球头耐压舱8的尾部，再使用专用粘合剂粘接固定。

作为优选，所述的圆形端盖1与端盖法兰3之间安装O型圈密封进行密封。

作为优选，所述的球头耐压舱8前端为一个半球导流罩。

本实用新型的有益效果：

本实用新型可以自主前进、后退、上浮、下潜以及转向，可以沿管道自主行进，通过调整控制参数使其定深从而使其与管道保持一定的距离，避免被管道上的障碍物卡住，机器人发现管道有异常情况时可以发出不同形式的警报信号，检测准确，避免了人工巡检存在的安全隐患。

附图说明

图1是本实用新型的外形结构示意图；

图2是本实用新型的内部结构示意图；

图3是本实用新型的内部结构侧视图；

图4是本实用新型的工作原理示意图；

图5是本实用新型的主控模块功能实现示意图。

图中，1-圆形端盖、2-穿线接头、3-端盖法兰、4-边侧螺旋桨推进器、5-中部螺旋桨推进器、6-支架、7-U型管卡、8-球头耐压舱、9-中心承载架板、10-电源变压装置、11-控制装置、12-信息处理装置、13-照明及图像采集装置、14-电源。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。

如图1-5所示，所述的水下管道智能巡检机器人包括圆形端盖1、穿线接头2、端盖法兰3、边侧螺旋桨推进器4、中部螺旋桨推进器5、支架6、U型管卡7、球头耐压舱8、中心承载架板9、电源变压装置10、控制装置11、信息处理装置12、照明及图像采集装置13、电源14；所述的端盖法兰3通过过渡配合的方式固定安装在球头耐压舱8的尾部，再使用亚克力材料专用粘合剂粘接固定。

所述的圆形端盖1螺纹连接在端盖法兰3上，圆形端盖1与端盖法兰3之间安装O型圈密封进行密封，圆形端盖1上开设有穿线孔，穿线接头2通过螺纹连接的方式固定在穿线孔上，支架6通过U型管卡7对称的安装在球头耐压舱8的两侧，支架6两端均通过螺纹连接有边侧螺旋桨推进器4，中部通过直角角码螺纹连接有中部螺旋桨推进器5，边侧螺旋桨推进器4和中部螺旋桨推进器5对称的安装在球头耐压舱8两侧，保证球头耐压舱8的稳定性，通过控制其转向以及参数来实现不同的方向控制，球头耐压舱8采用亚克力材料，前端为一个半球导流罩，可以减小水中行进时的阻力。

所述的球头耐压舱8安装有中心承载架板9，中心承载架板9上分布有电源变压装置10、控制装置11、信息处理装置12、电源14，电源变压装置10、控制装置11、信息处理装置12、电源14与中心承载架板9螺纹连接，中心承载架板9前端设有照明及图像采集装置13，电源14、电源变压装置10、控制装置11、信息处理装置12和照明及图像采集装置13依次电性连接；电源变压装置10保证电源14的稳定性，控制装置11控制信息处理装置12及照明及图像采集装置13，照明及图像采集装置13将信号传输至信息处理装置12进行处理。

本实用新型采用STM32做为主控板，通过摄像头连接树莓派进行图像采集。其中，STM32主要进行电机的控制：利用将电平拉高与拉低进行无刷电调解锁，解锁完成以后，线圈不动，磁极旋转。电机通过霍尔元件，感知永磁体磁极的位置，根据这种感知，使用电子线路，适时切换线圈中电流的方向，保证产生正确方向的磁力，来驱动电机转动。

树莓派上主要进行图像处理：对于工业摄像头采集到的图像，首先进行色彩空间转换，之后进过一系列算法计算出需要的数值，再将数值传送给STM32，通过控制电机转动，以此进行巡迹、上升、下潜。对于异物识别，一般结构简单颜色鲜明的物块则直接使用图像识别，而那些结构复杂颜色不明显的物块则采用卷积神经网络对采集到的图像收集训练，以此进行识别。

本实用新型可以自主前进、后退、上浮、下潜以及转向，可以沿管道自主行进，通过调整控制参数使其定深从而使其与管道保持一定的距离，避免被管道上的障碍物卡住，机器人发现管道有异常情况时可以发出不同形式的警报信号，检测准确，避免了人工巡检存在的安全隐患。

最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，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，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种水下管道智能巡检机器人，其特征在于：所述的水下管道智能巡检机器人包括圆形端盖（1）、穿线接头（2）、端盖法兰（3）、边侧螺旋桨推进器（4）、中部螺旋桨推进器（5）、支架（6）、U型管卡（7）、球头耐压舱（8）、中心承载架板（9）、电源变压装置（10）、控制装置（11）、信息处理装置（12）、照明及图像采集装置（13）、电源（14）；所述的端盖法兰（3）固定安装在球头耐压舱（8）的尾部，圆形端盖（1）螺纹连接在端盖法兰（3）上，其上开设有穿线孔，穿线接头（2）通过螺纹连接的方式固定在穿线孔上，支架（6）通过U型管卡（7）对称的安装在球头耐压舱（8）的两侧，支架（6）两端均通过螺纹连接有边侧螺旋桨推进器（4），中部通过直角角码螺纹连接有中部螺旋桨推进器（5），球头耐压舱（8）安装有中心承载架板（9），中心承载架板（9）上分布有电源变压装置（10）、控制装置（11）、信息处理装置（12）、电源（14），前端设有照明及图像采集装置（13），电源（14）、电源变压装置（10）、控制装置（11）、信息处理装置（12）和照明及图像采集装置（13）依次电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种水下管道智能巡检机器人，其特征在于：所述的端盖法兰（3）通过过渡配合的方式固定于球头耐压舱（8）的尾部，再使用专用粘合剂粘接固定。

3.根据权利要求1或2所述的一种水下管道智能巡检机器人，其特征在于：所述的圆形端盖（1）与端盖法兰（3）之间安装O型圈密封进行密封。

4.根据权利要求1或2所述的一种水下管道智能巡检机器人，其特征在于：所述的球头耐压舱（8）前端为一个半球导流罩。

5.根据权利要求3所述的一种水下管道智能巡检机器人，其特征在于：所述的球头耐压舱（8）前端为一个半球导流罩。

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