[发明专利]步进式管道内壁缺陷图像获取机器人有效

专利信息
申请号: 201711298915.5 申请日: 2017-12-08
公开(公告)号: CN107940167B 公开(公告)日: 2019-11-22
发明(设计)人: 郑建明;胡亚卿;李旭波;杨智;刘驰;刘云韬;郑高奎 申请(专利权)人: 西安理工大学
主分类号: F16L55/34 分类号: F16L55/34;F16L101/30
代理公司: 61214 西安弘理专利事务所 代理人: 张倩<国际申请>=<国际公布>=<进入国
地址: 710048*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 步进 管道 内壁 缺陷 图像 获取 机器人
【说明书】:

发明公开了一种步进式管道内壁缺陷图像获取机器人,步进式管道内壁缺陷图像获取机器人,包括从上到下依次通过软轴相连的第一锁紧装置、动力装置、第二锁紧装置和图像获取装置;第一锁紧装置和第二锁紧装置均包括中空的锁紧装置箱体,锁紧装置箱体内沿轴向安装有电磁铁,电磁铁一侧的输出杆上安装有楔形滑块,楔形滑块的凹面处设置有锁紧柱端盖,锁紧柱端盖通过螺钉与锁紧装置箱体外壁上对应的凹槽连接,锁紧柱端盖内部嵌有锁紧柱,锁紧柱上套有回复弹簧且圆头端与楔形滑块凹面接触。本发明采用软轴连接,保证了各模块间的柔性,避免了传动时压力角过大出现卡死,实现了通过90°弯道的能力,在软轴通道的辅助下实现管道机器人的轴向推进。

技术领域

本发明属于管道检测设备技术领域,具体涉及一种步进式管道内壁缺陷图像获取机器人。

背景技术

管道运输以其安全性好,连续性强,运输量大,密封性好不易受干扰等优点,广泛应用于石油、化工产业和城市给排水等。由于工作环境恶劣,长期的使用会导致管道壁的腐蚀、杂质沉积,机械损伤等问题,若不及时检修,必定会造成环境污染和资源浪费。这就要求定期对管道进行检修、维护,但是管道大部分埋藏于地下,通过常规的巡线检测方法很难找到泄漏点,另外管道距离长,分布复杂,这都限制了泄漏检测与定位的实时、准确性。因此,开发出一种管道机器人来帮助工人完成管道检测和探伤工作十分重要。

目前国内外管道机器人按照其运动方式可分为轮式管道机器人、履带式管道机器人、蠕动式管道机器人、螺旋式管道机器人等。轮式管道机器人:在直管中具有效率高、运动平稳等优点。但其遇到弯管或者不规则管道时会发生运动干涉问题,其牵引力的提高受到封闭力大小的限制;履带式管道机器人:支撑面积大、牵引力大、越野性能好,能适应复杂的管道环境,但其结构复杂、不易小型化,转弯性能差,在直径较小的管道内灵活性较差;蠕动式管道机器人:越障能力强,能稳定运行,但其结构复杂、驱动机构多、较难控制;螺旋式管道机器人:通过旋转体的螺旋运动实现轴向运动,其结构紧凑、控制简单、弯曲管道通过性好,在保持大牵引力的条件下可进一步微小化。

然而,目前现有技术中的蠕动机器人大多采用形状记忆合金、气动、压电金属、电磁等驱动方式,其中气动驱动的蠕动机器人的气流导管较复杂,控制不准确,并且能源供给不方便,采用形状记忆合金、压电金属和电磁驱动的蠕动机器人运行速度比较慢,承载能力弱。

发明内容

本发明的目的是提供一种步进式管道内壁缺陷图像获取机器人,解决了现有管道机器人控制复杂运行速度慢的问题。

本发明所采用的技术方案是,步进式管道内壁缺陷图像获取机器人,包括从上到下依次通过软轴相连的第一锁紧装置、动力装置、第二锁紧装置和图像获取装置;

第一锁紧装置和第二锁紧装置均包括中空的锁紧装置箱体,锁紧装置箱体内沿轴向安装有电磁铁,电磁铁一侧的输出杆上安装有楔形滑块,楔形滑块的凹面处设置有锁紧柱端盖,锁紧柱端盖通过螺钉与锁紧装置箱体外壁上对应的凹槽连接,锁紧柱端盖内部嵌有锁紧柱,锁紧柱上套有回复弹簧且圆头端与楔形滑块凹面接触;

动力装置包括中空的动力箱,动力箱内设置有步进电机,步进电机一侧的输出轴上连接有绞盘,所述第一锁紧装置和第二锁紧装置分别通过软轴与绞盘连接;

图像获取装置包括图像获取装置箱体,图像获取装置箱体内部安装有连接在一起的控制模块和电池板,图像获取装置箱体底部从上到下依次设置有CCD相机、相机盖和LED盘,控制模块与步进电机连接。

本发明的特点还在于,

第一锁紧装置和第二锁紧装置的锁紧装置箱体、图像获取装置箱体外壁均绕轴向各设置有三组互成120°的变径支撑机构,每组变径支撑机构包括支撑座和支撑轮架,支撑座一端通过螺钉固定于锁紧装置箱体外壁对应的凹槽内,支撑座另一端与支撑轮架的水平中心处嵌套连接,支撑轮架中心处开有弹簧通道且弹簧通道内设置有第一支撑弹簧,第一支撑弹簧另一端固定在支撑座内,支撑轮架的水平两端通过轴承均连接有第一支撑轮。

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