CN220980703U - 一种管道检测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管道检测机器人，其包括机器人主体、安装于机器人主体前端的第一图像采集组件、安装于机器人主体后端的第二图像采集组件、以及沿机器人主体周向均匀分设的两组以上的行走驱动机构；第一图像采集组件包括前视观察相机和环视深度相机单元；第二图像采集组件包括安装于机器人主体后端的旋转台和安装于旋转台上的3D激光相机；行走驱动机构包括经伸缩变形单元与机器人主体可伸缩连接的支撑架，安装于支撑架上的车轮组。本实用新型可以通过伸缩变形单元实现与管道内壁接触，并沿管道内壁移动；还通过第一图像采集组件和第二图像采集组件能够实现对管道内异物、腐蚀斑、凹坑及划伤等缺陷的全面检测，还可以防止机器人跑出管道。

Description

一种管道检测机器人

技术领域

本实用新型属于管道检修技术领域，涉及一种管道检测机器人。

背景技术

管道运输作为一种高效、安全、可靠的手段应用管饭，如城市中的地下排水系统、取暖系统，以及石油、化工、核工业等领域中使用的管道等。管道不仅自身会存在焊缝、划伤等缺陷；经过长期使用，管道会出现异物、腐蚀、裂纹等问题。因此，需要定期对管道进行检测核维修。

由于管道设置位置、结构等限制，管道缺陷检修，尤其是管道内部缺陷检修一直是设备检修中的重点和难点。管道内壁可能存在障碍物，阻止检测机器人前行。而且不同用途的管道，其内部结构及尺寸有所不同，如何适应不同的管道内部结构，保持管道检测机器人的长期运行稳定，也是丞待解决的关键技术问题之一。

申请号为CN202320975609.5的专利申请文件公开了一种适用于可变径管道内检测的爬行机器人，包括爬行机构、定心机构、搭载机构及控制机构。爬行机构与管道内壁滚动接触，用于支撑并驱动整个爬行机器人沿管道内壁行进；定心机构设置在爬行机构的一端且弹性卡在管道的内壁上，用于使爬行机器人悬空并处预管道中央；搭载机构转动安装于爬行机构的另一端且其上设置有激光位移传感器；控制机构用于人机交互的上位机及用于调控爬行机构核搭载机构的下位机。爬行机构的条形侧板通过变径弹簧与主载板连接，主载板与定心机构圆盘形主体固定连接，从而实现爬行机器人的变径控制。然而，该爬行机器人可变径范围十分有限，且无法实现对管道的多维度全面检测。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种管道检测机器人，可以适用于不同类型的管道，而且稳定性好，能够实现多维度检测。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方式来实现。

本实用新型提供的管道检测机器人，其包括机器人主体、安装于机器人主体前端的第一图像采集组件、安装于机器人主体后端的第二图像采集组件、以及沿机器人主体周向均匀分设的两组以上的行走驱动机构；

所述第一图像采集组件包括前视观察相机和环视深度相机单元；所述前视观察相机安装于机器人主体前端端部；所述环视深度相机单元包括两个以上的深度相机，所有深度相机沿机器人主体周向安装于机器人主体前端，且位于前视观察相机的后方；

所述第二图像采集组件包括安装于机器人主体后端的旋转台和安装于旋转台上的3D激光相机；

所述行走驱动机构包括经伸缩变形单元与机器人主体可伸缩连接的支撑架，安装于支撑架上的车轮组。

上述管道检测机器人，所述第一图像采集组件还包括沿机器人主体周向布设的环形光带；所述环形光带位于环视深度相机单元的前方或后方。

上述管道检测机器人，所述伸缩变形单元包括与支撑架数量相同的连杆组件，每组连杆组件包含相对于支撑架对称设置的连杆，连杆两端分别与机器人主体上安装臂和支撑架铰接。所述支撑架一侧的连杆数量为两根以上，其中一根由安装于机器人主体上的丝杆驱动机构驱动转动。所述丝杆驱动机构包括丝杆驱动电机，与丝杆驱动电机连接的丝杆，与丝杆螺纹连接的滑块，转动安装于滑块上的连接臂；所述连接臂的另一端与连杆铰接；所述滑块经其上的定位柱滑动安装于安装臂上开设有滑槽内。所述连接臂包括与滑块转动连接的第一连接部、与第一连接部套接的第二连接部以及设置于第一连接部和第二连接部之间的弹簧；所述第二连接部通过其上设置的销轴与连杆铰接。

上述管道检测机器人，所述车轮组包括主动轮和从动轮；所述主动轮与驱动电机驱动连接。

上述管道检测机器人，所述机器人主体的腔体内安装有主控器和电池电源；所述主控器与前视观察相机、环视深度相机单元、3D激光相机连接。所述主控器还与旋转台驱动电机、车轮驱动电机、丝杆驱动电机连接。

上述管道检测机器人，所述机器人主体还设置有与电池电源连接的电源开关和充电接口、与主控器连接的显示屏、以及把手。通过充电接口可以实现对电池电源充电，通过显示屏可以显示当前电量信息、通信信息及机器人状态，通过把手可以便于放置检测机器人。

与现有技术相比，本实用新型提供的管道检测机器人，具有以下突出的有益效果：

1、本实用新型提供的管道检测机器人，可以通过伸缩变形单元实现与管道内壁接触，并沿管道内壁移动；

2、本实用新型提供的管道机器人，通过第一图像采集组件和第二图像采集组件能够实现对管道内异物、腐蚀斑、凹坑及划伤等缺陷的全面检测，还可以防止机器人跑出管道。

附图说明

图1为本发明实施例提供的管道检测机器人运行状态示意图；

图2为本发明实施例提供的管道检测机器人结构示意图；

图3为管道检测机器人另一视角的结构示意图；

图4为连接臂结构示意图；

图中，1-检测机器人，11-机器人主体，11-1-安装臂，11-2-滑槽，12-前视观察相机，13-环视深度相机单元，14-旋转台，15-3D激光相机，16-行走驱动机构，16-1-连杆，16-2-支撑架，16-3-主动轮，16-4-从动轮，16-5-车轮驱动电机，17-环形光带，18-丝杆驱动机构，18-1-丝杆驱动电机，18-2-滑块，18-3-第一连接部，18-4-第二连接部，18-5-弹簧，19-电源开关，110-充电接口，111-显示屏，112-把手，2-管道。

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型进行具体描述，有必要在此指出，本实施例只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本实用新型的内容做出一些非本质的改进和调整。

实施例1

本实施例提供了一种适用于管道内侧检测的管道检测机器人，如图1所示。管道检测机器人具体结构如图2-3所示。

本实施例提供的管道检测机器人包括机器人主体11、安装于机器人主体11前端的第一图像采集组件、安装于机器人主体11后端的第二图像采集组件、以及沿机器人主体11周向均匀分设的三组行走驱动机构16。

第一图像采集组件包括前视观察相机12和环视深度相机单元13。前视观察相机安装于机器人主体11前端端部，用于实时监测机器人前方状况，防止机器人跑出跑道。环视深度相机单元包括三个深度相机(即3D相机)，所有相机沿机器人主体11周向安装于机器人主体11前端，且位于前视观察相机的后方；从而将待检测管道均分为3个检测象限，每个深度相机分别负责对各自区域的异物、焊缝、划伤、凹坑等管道内缺陷进行粗略检测，并输出凹坑面积及划痕长度。第一图像采集组件还包括沿机器人主体11周向布设的环形光带17；环形光带17位于环视深度相机单元13的前方或后方，用于为环视深度相机单元提供照明。

第二图像采集组件包括安装于机器人主体11后端的旋转台14和安装于旋转台上的3D激光相机15。旋转台带动3D激光相机15旋转，从而实现对划痕、毛刺等的精确检测以及360°缺陷深度测量。

行走驱动机构16包括经伸缩变形单元与机器人主体可伸缩连接的支撑架16-2，安装于支撑架16-2上的车轮组；车轮组包括主动轮16-3和从动轮16-4；所述主动轮16-3与车轮驱动电机16-5驱动连接。

如图2、图3及图4所示伸缩变形单元包括与支撑架数量相同的连杆组件，每组连杆组件包含相对于支撑架对称设置的连杆16-1，连杆16-1两端分别与机器人主体11上安装臂11-1和支撑架16-2铰接。支撑架16两侧分别对称设置两根连杆，其中一根由安装于机器人主体11上的丝杆驱动机构18驱动转动。丝杆驱动机构18包括丝杆驱动电机18-1，与丝杆驱动电机连接的丝杆，与丝杆螺纹连接的滑块18-2，以及转动安装于滑块18-2上的连接臂；连接臂的另一端与连杆铰接；滑块18-2经其上的定位柱滑动安装于安装臂11-1上开设有滑槽11-2内。连接臂包括与滑块转动连接的第一连接部18-3、与第一连接部套接的第二连接部18-4以及设置于第一连接部和第二连接部之间的弹簧18-5；第二连接部18-4通过其上设置的销轴与连杆铰接。在具体实现方式中，第一连接部18-3上设置有插入第二连接部18-4安装孔的柱形插入部，柱形插入部上套设有弹簧18-5；且柱形插入部与第二连接部套设位置分别设置有限位块和限位槽。该伸缩变形单元中，连接臂与连杆构成曲柄结构；在丝杆驱动电机驱动下，滑块沿丝杆移动，从而使连接臂带动与之铰接的连杆转动，从而使连杆展开或缩回。

这里车轮组组运动副，用于实现机器人在管道内沿轴向的前后移动；伸缩变形单元用于实现机器人进出管道和在管道内产生一定的压力，方便机器人移动。通过丝杆驱动电机能够确保变现量得到精确控制。

上述管道检测机器人，机器人主体的腔体内安装有主控器和电池电源。电池电源分别与前视观察相机、深度相机、3D激光相机、旋转台驱动电机、车轮驱动电机16-5和丝杆驱动电机18-1等连接，为其供电。主控器与前视观察相机、深度相机、3D激光相机、旋转台驱动电机、车轮驱动电机16-5和丝杆驱动电机18-1连接；同时主控器还与上位机或服务器通信连接，用于实现对各部件的控制。

上述管道检测机器人，机器人主体11还设置有与电池电源连接的电源开关19和充电接口110、与主控器连接的显示屏111、以及把手112。通过充电接口110可以实现对电池电源充电，通过显示屏111可以显示当前电量信息、通信信息及机器人状态(例如处于展开状态或收缩状态)，通过把手112可以便于放置检测机器人。

本实施例提供的管道检测机器人使用方法为：将管道检测器人放入待检测管道内，通过控制丝杆驱动机构，使连杆伸出，至车轮组与管道内壁接触；启动车轮驱动电机，控制机器人沿管道轴向移动。同时启动第一图像采集组件的前视观察相机、环视深度相机单元和环形光带，以及第二图像采集组件的3D激光相机对管道内壁进行检测，识别异物、腐蚀斑、凹坑及划伤等缺陷，还可以输出凹坑面积及划伤长度。前视观察相机还可以防止机器人跑出管道。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、简化、组合，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管道检测机器人，其特征在于，包括机器人主体(11)、安装于机器人主体(11)前端的第一图像采集组件、安装于机器人主体(11)后端的第二图像采集组件、以及沿机器人主体(11)周向均匀分设的两组以上的行走驱动机构(16)；

所述第一图像采集组件包括前视观察相机(12)和环视深度相机单元(13)；所述前视观察相机安装于机器人主体(11)前端端部；所述环视深度相机单元包括两个以上的深度相机，所有深度相机沿机器人主体(11)周向安装于机器人主体(11)前端，且位于前视观察相机的后方；

所述第二图像采集组件包括安装于机器人主体(11)后端的旋转台(14)和安装于旋转台上的3D激光相机(15)；

所述行走驱动机构(16)包括经伸缩变形单元与机器人主体可伸缩连接的支撑架(16-2)，安装于支撑架(16-2)上的车轮组。

2.根据权利要求1所述的管道检测机器人，其特征在于，所述第一图像采集组件还包括沿机器人主体(11)周向布设的环形光带(17)；所述环形光带(17)位于环视深度相机单元(13)的前方或后方。

3.根据权利要求1所述的管道检测机器人，其特征在于，所述伸缩变形单元包括与支撑架(16-2)数量相同的连杆组件，每组连杆组件包含相对于支撑架(16-2)对称设置的连杆(16-1)，连杆(16-1)两端分别与机器人主体(11)上安装臂(11-1)和支撑架(16-2)铰接。

4.根据权利要求3所述的管道检测机器人，其特征在于，所述支撑架一侧的连杆数量为两根以上，其中一根由安装于机器人主体(11)上的丝杆驱动机构(18)驱动转动。

5.根据权利要求4所述的管道检测机器人，其特征在于，所述丝杆驱动机构(18)包括丝杆驱动电机(18-1)，与丝杆驱动电机连接的丝杆，与丝杆螺纹连接的滑块(18-2)，转动安装于滑块(18-2)上的连接臂；所述连接臂的另一端与连杆铰接；所述滑块(18-2)经其上的定位柱滑动安装于安装臂(11-1)上开设有滑槽(11-2)内。

6.根据权利要求5所述的管道检测机器人，其特征在于，所述连接臂包括与滑块转动连接的第一连接部(18-3)、与第一连接部套接的第二连接部(18-4)以及设置于第一连接部和第二连接部之间的弹簧(18-5)；所述第二连接部(18-4)通过其上设置的销轴与连杆铰接。

7.根据权利要求1所述的管道检测机器人，其特征在于，所述车轮组包括主动轮(16-3)和从动轮(16-4)；所述主动轮(16-3)与车轮驱动电机(16-5)驱动连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的管道检测机器人，其特征在于，所述机器人主体的腔体内安装有主控器和电池电源；所述主控器与前视观察相机、环视深度相机单元、3D激光相机连接。

9.根据权利要求8所述的管道检测机器人，其特征在于，所述主控器还与旋转台驱动电机、车轮驱动电机(16-5)和丝杆驱动电机(18-1)连接。

10.根据权利要求8所述的管道检测机器人，其特征在于，所述机器人主体(11)还设置有与电池电源连接的电源开关(19)和充电接口(110)、与主控器连接的显示屏(111)、以及把手(112)。