RU2773721C1 - In-line robot for pipeline diagnosis - Google Patents
In-line robot for pipeline diagnosis Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773721C1 RU2773721C1 RU2021133924A RU2021133924A RU2773721C1 RU 2773721 C1 RU2773721 C1 RU 2773721C1 RU 2021133924 A RU2021133924 A RU 2021133924A RU 2021133924 A RU2021133924 A RU 2021133924A RU 2773721 C1 RU2773721 C1 RU 2773721C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipelines
- rotation shaft
- guide nut
- robot
- electric motor
- Prior art date
Links
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title 1
- 240000001307 Myosotis scorpioides Species 0.000 claims abstract description 14
- 230000001808 coupling Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000007374 clinical diagnostic method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000007689 inspection Methods 0.000 abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000004805 robotic Methods 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области внутритрубной диагностике, видеоинспекции, дефектоскопии, магистральных и технологических газопроводов, нефтепроводов, трубопроводов водоснабжения и водоотведения и может найти применение при внутритрубной диагностике вертикальных, наклонных трубопроводов, трубопроводов с овализацией поперечного сечения, с наличием гофр, вмятин и выпуклостей.The invention relates to the field of in-line diagnostics, video inspection, flaw detection, main and technological gas pipelines, oil pipelines, water supply and drainage pipelines and can be used in in-line diagnostics of vertical, inclined pipelines, pipelines with oval cross-section, with corrugations, dents and bulges.
Известна робототехническая система инспекции трубопровода, содержащая средство перемещения, выполненное с возможностью передвижения внутри трубопровода, установленные на средстве перемещения камеры, осветительное оборудование, приемопередающее устройство, входы которого соответственно связаны с выходами камер, первый выход приемопередающего устройства соединен со входом приводов ходовых механизмов средства перемещения, а второй выход - со входом осветительного оборудования, а также размещенные вне трубопровода передающеприемное устройство, блок управления, блок регистрации, монитор, вход-выход блока управления соединен с входом-выходом передающеприемного устройства, выход передающеприемного устройства соединен с входом монитора через блок регистрации, при этом передающе-приемное устройство и приемопередающее устройство связаны по радиоволновому каналу, отличающаяся тем, что средство перемещения выполнено в виде тележки, одна из камер, курсовая, установлена с возможностью обзора курса перемещения тележки, а другая из камер, обзорная, установлена с возможностью обозрения стенки трубы в поперечной плоскости и снабжена приводом ее поворота в плоскости, ортогональной оси трубы, вход которого соединен с третьим выходом приемопередающего устройства, вход курсовой камеры связан с четвертым выходом приемопередающего устройства, ходовые механизмы тележки снабжены энкодерами и их выход подсоединен к информационному входу приемопередающего устройства (патент РФ № 133896 от 27.10.2013). Known robotic pipeline inspection system, containing a means of movement, made with the possibility of movement inside the pipeline, installed on the means of movement of the camera, lighting equipment, a transceiver device, the inputs of which are respectively connected to the outputs of the chambers, the first output of the transceiver device is connected to the input of the drives of the running mechanisms of the means of movement, and the second output - with the input of lighting equipment, as well as a transmitter-receiver located outside the pipeline, a control unit, a recording unit, a monitor, the input-output of the control unit is connected to the input-output of the transmitter-receiver, the output of the transmitter-receiver is connected to the input of the monitor through the recording unit, with In this case, the transmitting-receiving device and the transceiver are connected via a radio wave channel, characterized in that the means of movement is made in the form of a trolley, one of the cameras, the course one, is installed with the possibility of reviewing the course movement of the trolley, and the other of the cameras, the survey one, is installed with the possibility of viewing the pipe wall in the transverse plane and is equipped with a drive for turning it in a plane orthogonal to the axis of the pipe, the input of which is connected to the third output of the transceiver, the input of the heading camera is connected to the fourth output of the transceiver, the trolley running mechanisms are equipped with encoders and their output is connected to the information input of the transceiver (RF patent No. 133896 dated October 27, 2013).
Недостатками известного устройства является невозможность движения по вертикальным участкам, наклонным и изгибным в связи с тем, что устройство выполнено в виде тележки, которая обладает ходовыми механизмами – энкодерами, приводящие в движение четыре колеса вращения только по прямолинейной траектории. The disadvantages of the known device is the impossibility of movement along vertical sections, inclined and bending due to the fact that the device is made in the form of a trolley, which has running mechanisms - encoders that drive four wheels of rotation only along a straight path.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному роботу по совокупности признаков является роботизированная платформа для внутритрубной диагностики, содержащая первое и второе несущие основания, каждое из которых содержит расположенные под углом 120°The closest device for the same purpose to the claimed robot in terms of a set of features is a robotic platform for in-line diagnostics, containing the first and second bearing bases, each of which contains located at an angle of 120°
три опорные ноги с независимыми приводами с колесами с независимыми приводами, при этом первое и второе несущие основания выполнены с возможностью соединения соединительными фланцами на полноповоротном диагностическом модуле на его противоположных сторонах, а полноповоротный диагностический модуль предназначен для установки контрольно-инструментальных средств, которые выполнены с возможностью использования их в качестве сменных модулей (патент РФ № 194854, МПК F17D 5/06). Данное устройство принято за прототип.three supporting legs with independent drives with wheels with independent drives, while the first and second bearing bases are made with the possibility of connection by connecting flanges on the full-turn diagnostic module on its opposite sides, and the full-turn diagnostic module is designed for installation of control and instrumental means, which are made with the possibility using them as replaceable modules (RF patent No. 194854, IPC F17D 5/06). This device is taken as a prototype.
Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым техническим решением, – соединенные между собой два несущих основания, каждое из которых содержит расположенные относительно друг друга под углом 120 градусов три опорные ноги.Signs of the prototype, which are common with the claimed technical solution, are interconnected two bearing bases, each of which contains three supporting legs located relative to each other at an angle of 120 degrees.
Недостатками известного робота являются: малый диапазон регулировки опорных ног, сложность и громоздкость самого устройства ввиду чего возможно застопоривание в изгибном участке, использование «omni-колёс» ограничивает проходимость устройства в труднодоступных участках. Не указан способ регулировки опорных ног, что может привести к неточному расположению во внутритрубном пространстве самого робота. The disadvantages of the known robot are: a small range of adjustment of the supporting legs, the complexity and bulkiness of the device itself, which may cause it to get stuck in the bending section, the use of "omni-wheels" limits the device's patency in hard-to-reach areas. The method of adjusting the support legs is not specified, which can lead to inaccurate positioning of the robot itself in the tubular space.
Задача изобретения – создание более простого робота с широким спектром технологических возможностей, способного занимать более устойчивое и точное пространственное положение, способного осуществлять свою деятельность в труднодоступных участках трубопровода: вертикальных, наклонных, изгибных, с изменением поперечного диаметра трубопровода, с наличием гофр, выпуклостей.The objective of the invention is to create a simpler robot with a wide range of technological capabilities, capable of occupying a more stable and accurate spatial position, capable of operating in hard-to-reach sections of the pipeline: vertical, inclined, bending, with a change in the transverse diameter of the pipeline, with the presence of corrugations, bulges.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном внутритрубном роботе для диагностики трубопроводов, содержащем соединенные между собой два несущих основания, каждое из которых содержит расположенные относительно друг друга под углом 120 градусов три опорные ноги, согласно изобретению каждое несущее основание выполнено в виде замкнутого цилиндра, внутри каждого несущего основания расположены электронно-вычислительный инструмент, соединенный с источником питания, электродвигатель с валом вращения, несущие основания соединены посредством валов вращения через соединительную муфту, на каждом валу вращения установлена направляющая гайка, при этом вал вращения и направляющая гайка образуют шарико-винтовую передачу, опорная нога представляет из себя рычажный механизм, соединённый с направляющей гайкой, на конце опорной ноги установлена платформа, на которой расположены электромотор-редуктор гусеничного движителя и гусеничный движитель. The problem was solved due to the fact that in the well-known in-line robot for diagnosing pipelines, containing two interconnected supporting bases, each of which contains three support legs located relative to each other at an angle of 120 degrees, according to the invention, each supporting base is made in the form of a closed cylinder, inside each bearing base there is an electronic computing tool connected to a power source, an electric motor with a rotation shaft, the bearing bases are connected by means of rotation shafts through a coupling, a guide nut is installed on each rotation shaft, while the rotation shaft and guide nut form a ball- screw transmission, the supporting leg is a lever mechanism connected to the guide nut, at the end of the supporting leg there is a platform on which the electric motor-reducer of the caterpillar mover and the caterpillar mover are located.
Признаки заявляемого технического решения, являющиеся отличительными от прототипа, - каждое несущее основание выполнено в виде замкнутого цилиндра; внутри каждого несущего основания расположены электронно-вычислительный инструмент, соединенный с источником питания, электродвигатель с валом вращения; несущие основания соединены посредством валов вращения через соединительную муфту; на каждом валу вращения установлена направляющая гайка; вал вращения и направляющая гайка образуют шарико-винтовую передачу; опорная нога представляет из себя рычажный механизм, соединённый с направляющей гайкой; на конце опорной ноги установлена платформа, на которой расположены электромотор-редуктор гусеничного движителя и гусеничный движитель.Features of the proposed technical solution, which are distinctive from the prototype, each bearing base is made in the form of a closed cylinder; inside each bearing base there is an electronic computing tool connected to a power source, an electric motor with a rotation shaft; load-bearing bases are connected by means of rotation shafts through a coupling; a guide nut is installed on each rotation shaft; the rotation shaft and the guide nut form a ball screw; the supporting leg is a lever mechanism connected to the guide nut; a platform is installed at the end of the supporting leg, on which the electric motor-reducer of the caterpillar mover and the caterpillar mover are located.
Благодаря электродвигателю вращения вала внутри каждого несущего основания и шарико-винтовой передаче, образованной валом вращения и направляющей гайкой, происходит более точная и жёсткая фиксация каждой опорной ноги во внутритрубном пространстве, что представляет возможность занимать более точное и устойчивое пространственное положение, в свою очередь это позволяет роботу перемещаться по трубопроводам с переменным сечением диаметра, наличием вмятин, овализации, гофр и других дефектов, а также другие сложности.Thanks to the shaft rotation electric motor inside each bearing base and the ball screw transmission formed by the rotation shaft and the guide nut, each supporting leg is fixed more accurately and rigidly in the intrapipe space, which makes it possible to take a more accurate and stable spatial position, in turn, this allows the robot to move through pipelines with a variable diameter section, the presence of dents, ovalization, corrugations and other defects, as well as other difficulties.
Использование гусеничных движителей вместо колёс вращения, позволяет улучшить сцепление с внутритрубной поверхностью, а также улучшить динамические характеристики, что позволяет проходить дефекты различного рода внутри трубопровода.The use of caterpillar propellers instead of wheels of rotation makes it possible to improve adhesion to the inner pipe surface, as well as improve dynamic characteristics, which allows various kinds of defects to pass inside the pipeline.
Рычажный механизм опорной ноги и винтовая передача представляют возможность роботу перемещаться в широком диапазоне диаметра поперечного сечения трубопровода, а также это делает возможным перемещение в трубопроводах любой конфигурации и геометрического расположения в пространстве. Робот имеет простую конструкцию для его изготовления и применения.The lever mechanism of the supporting leg and the screw transmission enable the robot to move in a wide range of pipeline cross-sectional diameters, and this also makes it possible to move in pipelines of any configuration and geometric location in space. The robot has a simple design for its manufacture and application.
Эксплуатация робота возможна в трубопроводах с наличием транспортируемой среды. Operation of the robot is possible in pipelines with the presence of the transported medium.
На фиг.1 представлен робот на виде спереди, на фиг.2 – робот на виде сверху, на фиг 3 - общий вид робота (3D-модель).Figure 1 shows the robot in front view, figure 2 - robot in top view, figure 3 - General view of the robot (3D model).
Внутритрубный робот для диагностики трубопроводов (фиг.2-3) содержит два несущих основания 1, 2, выполненных в виде замкнутого цилиндра. Каждое несущее основание 1, 2 содержит три опорные ноги, расположенные относительно друг друга под углом 120 градусов (фиг.1). In-line robot for diagnosing pipelines (figure 2-3) contains two
Внутри каждого несущего основания 1,2 расположен электродвигатель с валом вращения 3,4 соответственно. Inside each bearing base 1.2 there is an electric motor with a rotation shaft 3.4, respectively.
Несущие основания 1, 2 соединены посредством валов вращения 3, 4 через соединительную муфту 5. Вал вращения 3 одним концом установлен в несущем основании 1, а другим в муфте 5. Вал вращения 4 одним концом установлен в несущем основании 2, а другим в муфте 5.
На каждом валу вращения 3, 4 установлена направляющая гайка 6, 7 соответственно. Вал вращения и направляющая гайка образуют шарико-винтовую передачу.A
Опорная нога представляет из себя рычажный механизм и состоит из балки 8, которая закреплена к несущему основанию 1 при помощи шарнира 9, и тем же образом при помощи шарнира 10 соединена с тягой 11. Тяга 11 в свою очередь противоположным концом при помощи шарнира 12 соединена с направляющей гайкой 6. The supporting leg is a lever mechanism and consists of a
На конце опорной ноги -балке 8 закреплена платформа 13, на которой установлены электромотор-редуктор гусеничного движителя 14 и гусеничный движитель 15. At the end of the supporting leg -
Внутри каждого несущего основания 1, 2 расположен электронно-вычислительный инструмент 16, 17, соответственно соединенный с источниками питания 18, 19. Inside each bearing
На несущем основании 2 при помощи крепления 19 установлена видеокамера 20, со световыми прожекторами 21.A
Робот осуществляет свою работу следующим образом. The robot performs its work in the following way.
В исследуемый трубопровод, например, через фланцевое соединение или технологический разрез, устанавливается робот, который работает автономно при помощи электронно-вычислительного инструментов 16, 17, соединённых с источниками питания 17, 18, расположенных в несущих основаниях 1 и 2. Видеокамера 21 идентифицирует диаметр трубопровода и передаёт информацию в электронно-вычислительный инструмент 16, 17 которые координирует работу электродвигателей с валами вращения 3, 4, приводя в движение шарико-винтовую передачу, настраивая ноги робота под требуемый диаметр трубопровода (фиг. 1, 2, 3). При этом электромотор-редуктор гусеничного движителя 14 приводят в движение гусеничные движители 15, а световые прожекторы 22 позволяют освещать внутритрубное пространство и идентифицировать видеокамере 22 препятствия, дефекты, сложные участки различного рода. Акселометры и гироскоп (на чертеже не показаны), встроенные в электронно-вычислительный инструмент -16, 17 позволяют определить отклонение центра тяжести робота. На платформе 13 возможна установка датчиков ультразвуковой, электромагнитной дефектоскопии, которые могут определить толщину стенки трубопровода.In the investigated pipeline, for example, through a flange connection or a technological cut, a robot is installed, which works autonomously using
Предлагаемый робот в отличие от робота по прототипу является более динамичным, надёжным и многофункциональным в работе. The proposed robot, unlike the prototype robot, is more dynamic, reliable and multifunctional in operation.
Преимущества состоят в том, что благодаря наличию рычажного механизма опорной ноги и шарико-винтовой передачи и гусеничных движителей расширяются технологические возможности робота:The advantages are that due to the presence of the lever mechanism of the supporting leg and the ball screw and caterpillar propellers, the technological capabilities of the robot are expanded:
- он способен занимать более устойчивое и точное пространственное положение;- it is able to take a more stable and accurate spatial position;
- он свободно перемещается в сложно-изгибных участках трубопроводов; - it moves freely in complex bending sections of pipelines;
- имеет возможность передвигаться в широком диапазоне изменения поперечного сечения диаметра трубопровода; - has the ability to move in a wide range of changes in the cross-sectional diameter of the pipeline;
- имеет высокую проходимость на участках с физическим износом, наличием дефектом; - has a high permeability in areas with physical wear, the presence of a defect;
- имеет возможность перемещаться по трудно-доступным участкам, «подстраиваться» под каждую особенность участка трубопровода и проезжать любые дефектные места, а также резкое сужение или расширение диаметра. - has the ability to move through hard-to-reach areas, "adjust" to each feature of the pipeline section and drive through any defective places, as well as a sharp narrowing or expansion of the diameter.
С его помощью возможно осуществлять ремонт, диагностику, видеоинспекцию труб любой конфигурации.With its help it is possible to carry out repair, diagnostics, video inspection of pipes of any configuration.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773721C1 true RU2773721C1 (en) | 2022-06-08 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU217364U1 (en) * | 2022-11-30 | 2023-03-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Transport mechanism for moving inside pipes |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3539915A (en) * | 1967-11-03 | 1970-11-10 | American Mach & Foundry | Pipeline inspection apparatus for detection of longitudinal defects by flux leakage inspection of circumferential magnetic field |
| US4862808A (en) * | 1988-08-29 | 1989-09-05 | Gas Research Institute | Robotic pipe crawling device |
| RU170056U1 (en) * | 2016-10-07 | 2017-04-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Vehicle for moving a robot in a pipeline of complex configuration |
| RU2690258C1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-05-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | In-tube elastic microrobot with controlled shape by piezo actuator |
| RU2707306C1 (en) * | 2019-02-26 | 2019-11-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Robot for technical inspection of pipelines and complex bending pipe sections |
| RU194854U1 (en) * | 2019-07-05 | 2019-12-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | In-line diagnostic robotic platform |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3539915A (en) * | 1967-11-03 | 1970-11-10 | American Mach & Foundry | Pipeline inspection apparatus for detection of longitudinal defects by flux leakage inspection of circumferential magnetic field |
| US4862808A (en) * | 1988-08-29 | 1989-09-05 | Gas Research Institute | Robotic pipe crawling device |
| RU170056U1 (en) * | 2016-10-07 | 2017-04-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Vehicle for moving a robot in a pipeline of complex configuration |
| RU2690258C1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-05-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | In-tube elastic microrobot with controlled shape by piezo actuator |
| RU2707306C1 (en) * | 2019-02-26 | 2019-11-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Robot for technical inspection of pipelines and complex bending pipe sections |
| RU194854U1 (en) * | 2019-07-05 | 2019-12-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | In-line diagnostic robotic platform |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796166C1 (en) * | 2022-10-25 | 2023-05-17 | Ооо "Эйарси" | Autonomous robot for in-tube diagnostics |
| RU217364U1 (en) * | 2022-11-30 | 2023-03-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Transport mechanism for moving inside pipes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3377799B1 (en) | Pipeline inspection robot | |
| KR101727410B1 (en) | Moving robot for inspecting pipelines using trasmission | |
| Kim et al. | An in-pipe robot with multi-axial differential gear mechanism | |
| CN105973986A (en) | Robot for all-bearing defect detection of large-capacity flat-bottom container bottom plate and detection method | |
| KR102265759B1 (en) | Pipeline inspection apparatus | |
| CA3152490A1 (en) | Pipe traversing apparatus, sensing, and controls | |
| CN105136820A (en) | Pipeline defect detection robot based on annular laser three-dimensional scanning | |
| RU2773721C1 (en) | In-line robot for pipeline diagnosis | |
| Kahnamouei et al. | A comprehensive review of in-pipe robots | |
| CN201688830U (en) | Tube end inner wall measuring apparatus with video-endoscope of automatic centering drill pipe | |
| Jang et al. | Development of modularized in-pipe inspection robotic system: MRINSPECT VII+ | |
| CN101787424A (en) | Slender-pipe inner surface laser strengthening and processing device based on pipeline robot technique | |
| Ogai et al. | Pipe inspection robots for gas and oil pipelines | |
| CN114484144A (en) | Underground pipeline detection trolley based on ultrasonic principle and control method thereof | |
| RU2784960C2 (en) | Robot for intratubal diagnostics | |
| Siqueira et al. | A review about robotic inspection considering the locomotion systems and odometry | |
| RU2780829C1 (en) | Autonomous robotic complex for pipeline diagnostics | |
| Tătar et al. | The design of adaptable indoor pipeline inspection robots | |
| Kaiwart et al. | Design of adaptive wheel driven pipeline inspection robot | |
| Anuar et al. | Inspection robot for parallel entry boiler header pipe | |
| Ciszewski et al. | Robotic inspection of pipelines | |
| RU2796166C1 (en) | Autonomous robot for in-tube diagnostics | |
| Wang et al. | Robotic system with power line communication for in-pipe inspection of underground urban gas pipeline | |
| RU225248U1 (en) | In-line transport device | |
| CN220291519U (en) | Obstacle-avoiding cable inspection robot in pipeline |