[发明专利]一种分离式管道检测机器人

说明书

本发明涉及管道检测技术领域，一种分离式管道检测机器人，其中攀爬机构包括直线滑动模块和两个夹爪组件，直线滑动模块用于驱动两个夹爪组件相对靠近或远离，直线滑动模块与两个夹爪组件配合实现攀爬机构沿管道攀爬；检测机构中滚动轮装置安装在检测车体的底部，相机安装在支撑箱板下方，吸力装置的吸气口开设在检测车体的底面且排气口设置在检测车体的顶面，该吸力装置用于管道吸附与清灰，卷线装置的卷线端通过牵引绳索连接在直线滑动模块的侧向外壁。检测机构中相机拍摄管道外观图片，超声波传感器检测滚轮到管道的距离，用于测量管道的直径。本机器人中检测装置与攀爬机构分离，检测机构能够稳定的依附于管道外侧，从而提高检测的精度。

技术领域

本发明涉及管道检测技术领域，特别是一种分离式管道检测机器人。

背景技术

近年来，国内外的工业飞速发展，越来越多的场景需要应用管道。过热器管道在我们日常生活中有着重要的地位，在化石能源、化学工业、电力、天然气、水利水电工程等领域都发挥着极为重要的作用。然而在日常生活中，管道在运行一段时间之后可能会出现破损、腐蚀、受力变形等安全隐患，一旦管道发生故障，不仅会影响各种设备的运行造成经济上的损失，还可能会引发事故，造成人员伤亡甚至危害环境。因此，对在役管道进行定期监测与维护是至关重要的。但是某些管道因为结构设计要求或者地理位置的限制，不得不铺设在非常高的位置，周边工作环境非常恶劣，部分管道的主要工作是输送有害物质或高温物质。在这种情况下，在高空维修检测过热器管道所产生的安全事故时有发生，由于没有合适的设备代替工人完成相关工作，给工人的安全、企业的利润、可持续发展都带来了负面的影响。

过热器管道检测机器人属于管道机器人研究领域中的一种，该设备能够在复杂的过热器管道外表面随意攀爬，对于管道上的障碍，具有一定的通过性，如果在机器人末端加装检测机构，那么该设备就可以完成对过热器管道的检测工作。过热器检测机器人能够实现机械代替人工在恶劣环境下的检测工作，避免工人在危险环境下进行相关工作，从而极大地提高工人工作的安全性，其工作效率、精度又远远高于人工，在现代工业中具有非常大的应用价值和工业前景。

本发明针对的具体环境为锅炉内过热器多管屏平行且单管管间距、管屏间距较小的复杂环境。在过热器的最上端多管道交错收紧，往下则是梳形密封板，该梳形密封板突出管排面一定的宽度。在梳形密封板下方是过热器顶棚管，过热器顶棚管以一定的间距成排排列形成管屏。在顶棚管屏的下面是四组垂直管排的活动夹块以及一组呈倒V的活动夹块组成的连接件，用于连接相邻的顶棚管。

现阶段，管道机器人有两个子类别，分别为管道内机器人和管道外壁机器人，其中管道内壁机器人是目前的主要研究方向。但是管道外壁的机器人研究投入较少。近年来，因为对高空电缆、管道的检测在一定程度上由管道机器人代替人工来执行，管道外壁检测机器人也慢慢得到了研发人员以及相关企业的重视。根据目前的国内外发展趋势来看，管道机器人一般采用仿生学的设计，然而在实际工作中总会有一定的局限性，大部分都无法实现两管道之间的过渡，并且对管道外壁的平整性有极大的要求，很难满足实际工况的检测需求。所以，对管道外壁检测机器人的研发极其重要、并且具有非常广阔的商业化前景，对提高生产安全性和工作质量是非常有意义的。

现有管外行走机器人经过发展，典型装置主要有以下几种：

1、气动蠕动式：此类装置运动采用蠕动方式。通过气缸与夹紧机构动作配合及先后顺序，可实现机构的往复运动，且过程中保证至少有一对手爪夹紧管道。此种机构结构简单，易于操作，但爬升高度受供气源管道的限制，且运动速度受夹紧时间限制。部分简易爬管本体部分采用自锁原理，利用弹簧、橡胶球、斜面等基本特性使机构保持静止。此类装置只适合直管爬行，当遇到阻碍时其通过性极差。

2、内框螺旋式：此类装置由圆柱框架和三台均布的相同小车组成。车轮抱紧管壁后，通过驱动车轮实现装置螺旋上升或下降。通过调节螺母，调整装置初始抱紧力，装置随着管道外径的改变可自动调整。此装置负荷量大，运行平稳，适合不同直径管件，但只能应用于连续型管件，当遇到阻碍物时，无法通过。