[实用新型]一种具有变螺距螺线型爬行能力的管道机器车

说明书

技术领域

本实用新型涉及了一种管道机器车，具体涉及的是一种具有变螺距螺线型爬行能力的管道机器车，可应用于绕缝焊管焊缝质量检测。

背景技术

螺旋形绕缝焊管作为一种特殊类型的管道，在现代工业、国防建设、航空航天等高新技术产业以及人们的日常生活中具有日益广泛地应用。由于焊缝的薄弱性，且焊接成形后在焊口处存在较大应力，加之常处于高温、高压和腐蚀性的工作环境中，螺旋形绕缝焊管在焊缝处易产生裂纹和穿孔等缺陷，需要无损检测技术对其工作状况和质量进行检测与监控。并且，随着管道铺设的高空化和地下化以及相关设备的大型化，人工方式检测管道已日益难以满足这种发展需求，必须研发自动化的无损检测手段。

针对焊缝的质量监控，目前已有超声TOFD（Time of Flight Diffraction ）（1）检测技术这样行之有效的方法，如图1所示。然而，要实现自动化的超声TOFD检测并非易事，尤其对于螺旋形焊缝，因为超声TOFD发射和接受换能器必须分置于焊缝两侧，并必须确保它们中心连线垂直于焊缝中心线，而螺旋形焊缝的中心线随空间角度的变化而改变。

目前使用较广的螺旋焊管焊缝自动化探伤系统由超声波探伤仪、运输小车和焊缝跟踪机构组成。检测时，钢管需要放在小车上，通过探测跟踪系统检测；小车一边前进，一边旋转钢管，两种运动合成螺旋运动。这种结构存在以下问题：

1）需要大型设备来实现钢管的螺旋运动。

2）焊缝的升角固定，一旦角度改变，需要立即调整各种参数。

关于吸附方案，爬壁机器人按爬壁机构划分可以分成6大类：真空吸附型、微针吸附型、抓握型、粘结剂吸附型、静电力吸附型、以及磁力吸附型。

其中，磁力吸附型机器人利用电磁铁或永磁铁吸附导体面的一种爬璧机器人，由于磁铁的吸附力比较可靠，建立吸附过程比较稳定，而且无需给吸附机构提供额外的能源，所以很多管道机器人都采用这种吸附方式，较为典型的有东京科技大学的Anchor Climber爬壁机器人和苏黎世大学的Magnebike。本产品采用的便是这种磁力吸附型机的器人，这种吸附方式在钢铁管道爬行领域具有巨大的价格优势和稳定性优势。

纵观目前磁性吸附爬壁机器车的研究现状，目前已有的几种磁性爬行机器人大部分采用磁性履带或者永磁块来提供磁性吸附力，并且为了降低重心都采取扁平形状，如《磁吸附爬壁机器人》(CN104443098A)，《一种永磁吸附爬壁机器人》（CN204223014U0），《磁吸附式爬壁机器人》(CN204223015U)，这种结构主要运用于钢制平面或者大曲率的曲面，由于转向灵活性差以及车身结构限制，难以在小曲率曲面，尤其是管道外爬行难度极大。而爬行小曲率管道的机器，又主要集中在管道内爬行，如《无线遥控自适应管道爬行机器人》（CN201320439757），而面对数量庞大的钢制管道，不仅仅是其内部需要进行检测，其外部也需要进行严密的检测诊断，尤其是对于刚出厂的绕缝钢管。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种具有变螺距螺线型爬行能力的管道机器车，本实用新型以绕缝焊管焊缝质量检测为技术背景，利用触摸屏上位机和基于单片机的控制系统进行控制，具有柔性无级调整螺距能力，可绕管随动爬行能力的管道机器车；为超声TOFD检测技术在不同螺距螺旋形焊缝质量的自动化检测应用奠定必要的技术和设备基础。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型的管道机器车为三段式结构，包括前端运动机构、后端运动机构、运动角度调整机构、磁性吸附轮和轴向随动机构；前端运动机构和后端运动机构结构相同并分别安装在管道机器车的前段和后段，运动角度调整机构安装于管道机器车的中段；前端运动机构与运动角度调整机构连接，运动角度调整机构经轴向随动机构与后端运动机构轴向连接，前端运动机构和后端运动机构底部均装有用于爬行的磁性吸附轮。

所述的前端运动机构和后端运动机构均包括运动车架、驱动直流减速电机、行进主动同步带轮、行进从动同步带轮和驱动轴，运动车架主要由通过角码相互连接的左侧板、顶板、右侧板、背侧板和底护板组成，驱动直流减速电机固定在运动车架上，驱动直流减速电机的输出轴水平并与行进主动同步带轮连接，行进主动同步带轮经行进同步带与行进从动同步带轮连接，行进从动同步带轮与驱动轴的一端同轴固定连接，驱动轴通过驱动轴轴承水平安装在运动车架底部，驱动轴的另一端上固定套有磁性吸附轮；后端运动机构的行进从动同步带轮和前端运动机构的行进从动同步带轮分别安装在管道机器车两侧。