[实用新型]管道机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种管道机器人。

背景技术

在一般工业、核设施、石油天然气、军事装备等领域中，管道作为一种有效的物料输送方式而得到广泛的应用。管道的工作环境非常恶劣,容易发生腐蚀、疲劳破坏或使管道内部潜在的缺陷发展成破损而引起泄漏等事故。因此，为了延长管道的寿命、防止泄漏等事故的发生，就必须对管道进行有效的检测维护、维修，管道机器人为满足该需要而产生。

管道机器人是一种可沿细小管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统，广泛地应用于管道的探伤、补口、维修、焊接等诸多领域。

按驱动形式可把此类管道机器人分成轮式管内移动机器人、履带式管内移动机器人、蠕动式管内移动机器人等类型。

（一）轮式管内移动机器人

在汽车等轮式交通工具的启发下，人们很自然地想到管道机器人可以采用轮式驱动方案。实际上，由于轮式行走具有结构简单、行走连续平稳、速度快、行走效率高、易于控制等诸多优点，使得目前已开发出的管道机器人大多数为轮式驱动方式，轮式管内移动机器人也是工程管道用机器人实用化程度最高、数量最多的一种。

由于轮式驱动管道机器人行走动力来源于驱动轮与管壁间的摩擦力，所以潜在驱动能力的大小取决于驱动轮与管壁间的正压力。为了获得较大的驱动力，一般采用弹簧力、液压或气动力、磁力、重力等将驱动轮紧压在管壁上，以获得较大的接触正压力。在科技文献上常把驱动轮与管壁间的这种压力叫做封闭力，产生封闭力的机构叫做力封闭机构。驱动轮子转动时，驱动轮与管壁间的附着力产生机器人行进的驱动力，从而实现了机器人的管内移动，这就是轮式管内作业机器人行走的基本原理。

（二）履带式管内移动机器人

为使管道机器人在油污、泥泞、障碍等恶劣条件下达到良好的行走状态，人们研制了履带式管道机器人，履带式载体具有附着性能好，越障能力强，并能输出较大的拖动力等优点；但由于结构复杂，不易小型化，转向性能不如轮式载体，两轮机构稳定性差，容易发生倾覆等原因，此类机器人在管道内应用较少。

（三）蠕动式管内移动机器人

参考蛆蚜、毛虫等动物的运动，人们研制了蠕动式管道机器人。机器人的运动是通过身体的伸缩(蠕动)实现的，其运动节拍是：首先，尾部支承，身体伸长带动头部向前运动，然后，头部支承，身体收缩带动尾部向前运动，如此循环实现机器人的行走。此种机器人在管道内移动速度慢且波动大，平稳性差。

目前国内外管道机器人的研究成果已经很多，可是在微小管道、特殊管道（如变径管道、带有U型管的管道）进行检测、维修还刚起步，但是由于该类管道在各个领域的广泛应用，因此研发该类机器人极具吸引力。

几种管道机器人比较：

轮式管内移动机器人结构简单,易小型化,转向容易。行走轮的布置有平面的,也有空间的,行走轮数目为4～6个。一般采用一个或全轮驱动,驱动轮数目越多,机器人机动性越好,牵引能力越强,但控制复杂。

履带式管内移动机器人附着性能好,越障能力强,在管内泥泞、油污和存在一定障碍物时也能行走良好。但结构较轮式复杂,不易小型化,转向能力不如轮式好。轮式、履带式移动载体的共同缺点是牵引力的提高受载体的重量、驱动电机功率和移动速度的限制。因此多用于中、大管径的机器人。

蠕动式管内移动机器人支撑脚支承载体与管壁压紧,不支承时可以与管壁脱离,解决了轮式和履带式管内移动机器人行走时驱动轮始终压紧在管壁上的问题,消除了轮式和履带式机器人行走时驱动力和附着力之间的矛盾,可以产生很大的牵引力,但由于蠕动式移动机器人的运动是间歇的,受驱动件启动频率的限制,移动速度比轮式、履带式低。

由以上几种管道机器人移动方式知，国内外管内移动机器人在实现管内移动的方式依然落后，达不到在变直径管内的移动及转弯。由此就很难最优化地实现对管道进行有效的检测维护、维修。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种较好的在变直径管道移动的的管道机器人。

考虑到现有技术的上述问题，根据本实用新型公开的一个方面，本实用新型采用以下技术方案：

为了更好地实现本实用新型，进一步的技术方案是：