CN217020402U - 蠕动式海底输油管道清管机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了蠕动式海底输油管道清管机器人，主要涉及输油管道清理领域。包括两个柱状主体，两个所述柱状主体上间隔均匀的设有多个伸缩套管，两个所述柱状主体靠近的一端通过丝杠连接，两个所述柱状主体上分别设有支撑机构，所述支撑机构包括曲柄，所述曲柄两端分别设有朝向相反且贯穿柱状主体的连杆，所述连杆位于柱状主体外的一端设有支撑脚，两个所述支撑机构的连杆交替伸缩，两个所述柱状主体靠近的一端设有清管装置。本实用新型的有益效果在于：能适应不同管道内径并沿管道方向行进，行进途中对管道附着物进行清理，且整体可灵活弯曲，对于管道弯曲连接处也能轻松通过，操作简单，安全性高，防止机器人摔落，保证正常工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及输油管道清理领域，具体是蠕动式海底输油管道清管机器人。
背景技术
埋藏在海底深处输送石油的管道，由于管道本身及地理位置的特殊性，使得石油输送管道清理难度大，所需人力、物力多。管道内壁附着的滞留物、结垢、焊瘤、焊渣等杂质对于管道的伤害巨大，甚至导致石油管道破裂，污染海洋环境，造成巨大经济损失；对于石油质量的影响颇深，乃至于后期石油的二次加工处理都是不小的麻烦。
国内市场上的管道清管机器人主要分为四类，轮式、爬行式、履带式。但是管道与管道的连接方式多种多样，市面上常见的管道连接方式有管道弯曲连接、不同直径的管道拼接，而传统的轮式、履带式管道清管机器人，在管道连接处、竖直处的附着运动大大受限，甚至发生机器人摔落的问题，因此现有清管机器人对于不同管径相连接，适应管径变化的情况并不理想，可能导致机器人本身卡死，对管道造成损伤，成为二次堵塞物，进而影响石油的输送等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供蠕动式海底输油管道清管机器人，它能适应不同管道内径并沿管道方向行进，行进途中对管道附着物进行清理，且整体可灵活弯曲，对于管道弯曲连接处也能轻松通过，操作简单，安全性高，防止机器人摔落，保证正常工作。
本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
蠕动式海底输油管道清管机器人，包括两个柱状主体，两个所述柱状主体上间隔均匀的设有多个伸缩套管，两个所述柱状主体靠近的一端通过丝杠连接，所述丝杠由丝杠电机驱动，两个所述柱状主体远离的一端设有推动装置，两个所述柱状主体上分别设有支撑机构，所述支撑机构包括曲柄，所述曲柄两端分别设有朝向相反且贯穿柱状主体的连杆，所述连杆位于柱状主体外的一端设有支撑脚，所述柱状主体上设有与连杆连接的第一限位装置，所述曲柄由曲柄电机驱动，且两个所述曲柄电机的转动方向相反，使两个所述支撑机构的连杆交替伸缩，两个所述柱状主体靠近的一端设有清管装置。
进一步的，所述柱状主体内部为框架结构。
进一步的，两个支撑机构的连杆从柱状主体的轴向投影成十字形。
进一步的，两个所述柱状主体远离的一端分别设有辅助导向机构。
进一步的，所述辅助导向机构包括转动设置在柱状主体端部的连接盘，所述连接盘由导向电机驱动，所述连接盘外缘圆形阵列的铰接有多个贯穿柱状主体外壁的连接杆，所述连接杆位于柱状主体外部的一端设有导向轮，所述柱状主体上设有与连接杆连接的第二限位装置。
进一步的，所述第一限位装置和第二限位装置均包括分别设置在连杆和连接杆上的导槽、分别与连杆和连接杆位置相对应且设置在柱状主体上的导杆，所述导杆贯穿对应导槽且与对应导槽滑动连接。
进一步的，所述清管装置包括设置在柱状主体上的安装架，所述安装架远离柱状主体的一端转动连接有清理轮，所述清理轮上沿周向设有多个刮棱，所述清理轮的轴向与柱状主体的轴向成一定角度。
进一步的，所述安装架为可伸缩结构。
进一步的，所述支撑脚上设有压力传感器。
进一步的，所述支撑脚为防滑橡胶材质。
对比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
本专利在两个柱状主体上均设置支撑机构，且两个支撑机构的曲柄电机的转动方向相反，使两个支撑机构的连杆交替伸缩，连杆伸长后顶住管壁能固定柱状主体的位置，通过丝杠的正转反转来改变两个柱状主体之间的距离，并结合两个支撑机构的交替伸缩，使得两个柱状主体在管道内蠕动前进，通过前进方向端部的推动装置以及两个柱状主体上的清管装置来对管壁进行清理，且由于连杆的伸缩长度可控，使得本专利能适应不同管道内径并沿管道方向蠕动行进，行进途中对管道附着物进行清理，且在伸缩套管的伸缩作用下使得整体可灵活弯曲，对于管道弯曲连接处也能轻松通过，操作简单，安全性高，防止机器人摔落，保证正常的管道清理工作。
附图说明
附图1是本实用新型的结构示意图。
附图2是本实用新型的内部结构示意图。
附图3是本实用新型的支撑机构结构示意图。
附图4是本实用新型的辅助导向机构结构示意图。
附图5是本实用新型的附图2中A部放大图。
附图6是本实用新型的附图2中B部放大图。
附图7是本实用新型的附图2中C部放大图。
附图中所示标号：
1、柱状主体；2、丝杠；3、推动装置；4、曲柄；5、连杆；6、支撑脚；7、连接盘；8、连接杆；9、导向轮；10、导槽；11、导杆；12、安装架；13、清理轮；14、刮棱。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
本实用新型所述是蠕动式海底输油管道清管机器人，主体结构包括两个柱状主体1，两个所述柱状主体1上间隔均匀的设有多个伸缩套管，伸缩套管的功能类似吸管的弯折处，能使机器人整体灵活弯曲，从而能灵活通过管道弯曲连接处，两个所述柱状主体1靠近的一端通过丝杠2连接，丝杠2外套有伸缩套管，保护丝杠2，丝杠2一端可与其中一个柱状主体1螺纹连接，另一端与另一柱状主体1通过万向联轴器连接，可实现机器人整体在丝杠2连接处的弯曲，所述丝杠2由丝杠电机驱动，丝杠电机安装在固定丝杠2的柱状主体1内，两个所述柱状主体1远离的一端设有推动装置3，用于清理推动管道内的堵塞物，两个所述柱状主体1上分别设有支撑机构，所述支撑机构包括转动设置在柱状主体1内的曲柄4，所述曲柄4两端分别铰接有朝向相反且贯穿柱状主体1的连杆5，所述连杆5位于柱状主体1外的一端设有支撑脚6，所述柱状主体1上设有与连杆5连接的第一限位装置，通过第一限位装置限制连杆5的伸缩方向，使连杆5端部向外伸展，保证支撑脚6能与管壁接触，来支撑管壁径向方向，所述曲柄4由曲柄电机驱动转动，且两个柱状主体1上的所述曲柄电机的转动方向相反，使两个所述支撑机构的连杆5交替伸缩，即其中一个支撑机构的连杆5伸长顶住管壁时，另一个支撑机构的连杆5收缩贴近柱状主体1，两个所述柱状主体1靠近的一端设有清管装置，通过清管装置对管壁进行清理，
以前进方向为前方，首先，后方柱状主体1上的连杆5在曲柄4的带动下伸长，使支撑脚6顶住管壁来固定后方柱状主体1的位置，此时前方柱状主体1的支撑机构的连杆5处于收缩状态，然后丝杠电机驱动丝杠2转动，带动前方柱状主体1移动，使两柱状主体1间的距离伸长，伸长到极限后，前方柱状主体1的支撑机构的连杆5伸长顶住管壁，后方的连杆5回缩，然后丝杠电机驱动丝杠2反转，由于前方柱状主体1的位置被固定，使得后方柱状主体1被丝杠2带动靠近前方柱状主体1，继续循环上述步骤，实现机器人整体在管道内的蠕动前进，且连杆5的伸缩长度可随意控制改变，使得机器人能适应不同管道内径并沿管道方向蠕动行进，适用范围更广，可弯曲的柱状主体1还能轻松通过管道的弯曲连接处，更加灵活方便。
优选的，所述柱状主体1内部为框架结构，既能保证柱状主体1整体的结构强度，又减轻了整体的重量，减少对管道的压迫，还能为各个部件的安装提供空间，更加方便。
优选的，两个支撑机构的连杆5从柱状主体1的轴向投影成十字形，能保证连杆5交替支撑配合的稳固性，保证机器人在管道内的居中性，从而保证对管壁无死角的清理，同时通过控制连杆5合适的伸缩长度即可在矩形截面管道内蠕动前进，并使机器人主体在矩形截面或其他多边形截面的管道内居中蠕动，以便实现对管壁的全面清理。
支撑机构收缩一端由于没有其他径向方向的支撑，容易导致柱状主体1掉落，使收缩状态支撑机构所在的柱状主体1与管壁摩擦，优选的，两个所述柱状主体1远离的一端分别设有辅助导向机构，对柱状主体1起到径向支撑的作用，支撑柱状主体1的端部，并保证笔直的前进方向，避免柱状主体1的端部贴着管壁前进。
优选的，所述辅助导向机构包括转动设置在柱状主体1端部的连接盘7，连接盘7与柱状主体1同轴，所述连接盘7由导向电机驱动转动，所述连接盘7外缘圆形阵列的铰接有3个贯穿柱状主体1外壁的连接杆8，所述连接杆8位于柱状主体1外部的一端设有导向轮9，导向轮9的转动方向与柱状主体1的前进方向相同，所述柱状主体1上设有与连接杆8连接的第二限位装置，通过第二限位装置限制连接杆8的伸缩方向，保证连接杆8在连接盘7的带动下能转动向内倾斜收起、反转向外打开撑起，对柱状主体1的三个方向起到径向支撑的作用，防止柱状主体1端部掉落，且对于不同内径的管道都能保证导向轮9与管壁贴合，使辅助导向机构能适用不同内径的管道，进一步保证机器人主体的正常工作。
优选的，所述第一限位装置和第二限位装置均包括分别设置在连杆5和连接杆8上的导槽10、分别与连杆5和连接杆8位置相对应且设置在柱状主体1上的导杆11，柱状主体上对应连杆和连接杆的位置均开有通槽，导杆安装在通槽内，所述导杆11贯穿对应导槽10且与对应导槽10滑动连接，通过导杆11与导槽10的滑动来限制连杆5和连接杆8沿直线伸缩，保证支撑脚6和导向轮9都能与管壁接触，并防止连杆5和连接杆8被管壁压迫晃动或者移位，还可以让连杆5和连接杆8更准确的支撑管壁径向方向，避免由于支撑位置不准确，导致机器人在管壁内行走时产生掉落、滑动的风险，确保机器人正常的前进。
优选的，所述清管装置包括设置在柱状主体1上的安装架12，所述安装架12远离柱状主体1的一端转动连接有清理轮13，所述清理轮13上沿周向设有多个刮棱14，刮棱14紧贴管壁，用于清理管道内壁的滞留物、结垢、焊瘤、焊渣等杂质，清理轮13随着机器人主体前进时，在管壁的挤压摩擦下自旋转，不消耗动力，不需要电机，在减小了体积的同时也减少了后期维修的风险，所述清理轮13的轴向与柱状主体1的轴向成45°角，且两个柱状主体上的清理轮13的朝向相反，借鉴麦克纳姆轮的运动结构，使得两组清理轮13在轴面上的旋向相反，在机器人运动时，分别前后多角度的对管壁进行刮擦清理，可以清理两次管壁，且旋向不同，清理效果更显著。
优选的，所述安装架12为可伸缩结构，安装架12的与柱状主体1连接的支撑部位为液压升降部件，使得安装架12的高度能随着管道内径的变化被挤压收缩或者被复位弹簧顶起伸长，从而能使清理轮13对不同内径的管道壁进行清理。
优选的，所述支撑脚6上设有压力传感器，压力传感器选用薄膜压力传感器，通过压力传感器来检测连杆将支撑脚6顶在管壁上的压力数值，当支撑脚6末端的压力传感器反馈特定数值时，即达到设定摩擦力数值，此时单片机控制曲柄电机停止运动完成自适应管壁支撑，既保证支撑的牢固，又防止因推力过大而导致曲柄电机过载或者损坏曲柄，减少维修成本。
优选的，所述支撑脚6为防滑橡胶材质，保证支撑脚6顶住管壁后的牢固和稳定，防止支撑脚6滑动。
本专利能适应不同管道内径并沿管道方向蠕动行进，行进途中对管道附着物进行清理，且在伸缩套管的伸缩作用下使得整体可灵活弯曲，对于管道弯曲连接处也能轻松通过，操作简单，安全性高，防止机器人摔落，保证正常的管道清理工作。
Claims (10)
1.蠕动式海底输油管道清管机器人，其特征在于：包括两个柱状主体(1)，两个所述柱状主体(1)上间隔均匀的设有多个伸缩套管，两个所述柱状主体(1)靠近的一端通过丝杠(2)连接，所述丝杠(2)由丝杠电机驱动，两个所述柱状主体(1)远离的一端设有推动装置(3)，两个所述柱状主体(1)上分别设有支撑机构，所述支撑机构包括曲柄(4)，所述曲柄(4)两端分别设有朝向相反且贯穿柱状主体(1)的连杆(5)，所述连杆(5)位于柱状主体(1)外的一端设有支撑脚(6)，所述柱状主体(1)上设有与连杆(5)连接的第一限位装置，所述曲柄(4)由曲柄电机驱动，且两个所述曲柄电机的转动方向相反，使两个所述支撑机构的连杆(5)交替伸缩，两个所述柱状主体(1)靠近的一端设有清管装置。
2.根据权利要求1所述蠕动式海底输油管道清管机器人，其特征在于：所述柱状主体(1)内部为框架结构。
3.根据权利要求1所述蠕动式海底输油管道清管机器人，其特征在于：两个支撑机构的连杆(5)从柱状主体(1)的轴向投影成十字形。
4.根据权利要求1所述蠕动式海底输油管道清管机器人，其特征在于：两个所述柱状主体(1)远离的一端分别设有辅助导向机构。
5.根据权利要求4所述蠕动式海底输油管道清管机器人，其特征在于：所述辅助导向机构包括转动设置在柱状主体(1)端部的连接盘(7)，所述连接盘(7)由导向电机驱动，所述连接盘(7)外缘圆形阵列的铰接有多个贯穿柱状主体(1)外壁的连接杆(8)，所述连接杆(8)位于柱状主体(1)外部的一端设有导向轮(9)，所述柱状主体(1)上设有与连接杆(8)连接的第二限位装置。
6.根据权利要求5所述蠕动式海底输油管道清管机器人，其特征在于：所述第一限位装置和第二限位装置均包括分别设置在连杆(5)和连接杆(8)上的导槽(10)、分别与连杆(5)和连接杆(8)位置相对应且设置在柱状主体(1)上的导杆(11)，所述导杆(11)贯穿对应导槽(10)且与对应导槽(10)滑动连接。
7.根据权利要求1所述蠕动式海底输油管道清管机器人，其特征在于：所述清管装置包括设置在柱状主体(1)上的安装架(12)，所述安装架(12)远离柱状主体(1)的一端转动连接有清理轮(13)，所述清理轮(13)上沿周向设有多个刮棱(14)，所述清理轮(13)的轴向与柱状主体(1)的轴向成一定角度。
8.根据权利要求7所述蠕动式海底输油管道清管机器人，其特征在于：所述安装架(12)为可伸缩结构。
9.根据权利要求1所述蠕动式海底输油管道清管机器人，其特征在于：所述支撑脚(6)上设有压力传感器。
10.根据权利要求1所述蠕动式海底输油管道清管机器人，其特征在于：所述支撑脚(6)为防滑橡胶材质。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN116175602A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-05-30 | 哈尔滨工程大学 | 一种主轴外壁接触应力变径行走测量机器人 |
| CN116197931A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-06-02 | 山西省机械产品质量监督检验站有限公司 | 一种矿井隧道救护机器人 |
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2022
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|---|---|---|---|---|
| CN116175602A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-05-30 | 哈尔滨工程大学 | 一种主轴外壁接触应力变径行走测量机器人 |
| CN116175602B (zh) * | 2023-02-16 | 2024-03-26 | 哈尔滨工程大学 | 一种主轴外壁接触应力变径行走测量机器人 |
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