CN110296296B - 一种化工小口径管道检测用机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化工小口径管道检测用机器人，涉及化工小口径管道检测技术领域，包括：第三身躯部、第二身躯部、第一身躯部、气泵和控制器；第三身躯部、第二身躯部和第一身躯部依次固定连接，且第三身躯部、第二身躯部和第一身躯部分别与气泵连接，第三身躯部、第二身躯部和第一身躯部分别与控制器电连接，且第三身躯部在气泵的作用下能够进行径向变形，第二身躯部在气泵的作用下能够发生轴向变形和转弯变形，第一身躯部在气泵作用下能够发生径向变形，克服了现有的管道机器人的驱动电机体积较大无法在小管径管道内自由移动进行检测的技术缺陷，能够适应小管径管道的内径大小，且能够在其中自由移动并进行管道检测。

Description

一种化工小口径管道检测用机器人

技术领域

本发明涉及化工小口径管道检测技术领域，特别是涉及一种化工小口径管道检测用机器人。

背景技术

当前化工厂内化工管道布置纵横交错，管径大小种类繁多，管内的输送介质多种多样，导致化工管道破裂的情况时有发生，则由于化工管道破裂导致的火灾爆炸等事故也屡见不鲜，因此，为有效杜绝或减少由于化工管道破裂导致燃爆事故的发生，化工厂需要定期对化工管道内部进行无损检查。但是，由于一些化工小口径管道内部空间狭小，现有的管道机器人的驱动装置较大，难以进入化工小口径管道内以及在化工小口径管道自由移动进行检测，此外，多数化工管道用于传输有毒介质或放射性介质，这样则容易导致现有的管道机器人在检测过程中被管道内介质腐蚀。

发明内容

本发明的目的是提供一种化工小口径管道检测用机器人，以解决上述现有技术存在的问题，具有结构简单和柔顺性好的优点，能够在化工小口径管道内自由移动。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种化工小口径管道检测用机器人，包括第三身躯部、第二身躯部、第一身躯部、气泵和控制器；所述第三身躯部、所述第二身躯部和所述第一身躯部依次固定连接，且所述第三身躯部、所述第二身躯部和所述第一身躯部分别与所述气泵连接，所述气泵用于为所述第三身躯部、第二身躯部和所述第一身躯部提供气体，所述第三身躯部、所述第二身躯部和所述第一身躯部分别与所述控制器电连接，所述控制器用于控制所述第三身躯部、所述第二身躯部和所述第一身躯部是否充气以及充气量，且所述第三身躯部在所述气泵的作用下能够进行径向变形，以将所述第三身躯部固定于化工小口径管道内壁上，所述第二身躯部在所述气泵的作用下能够发生轴向变形和转弯变形，以调整所述第三身躯部、所述第二身躯部和所述第一身躯部在所述化工小口径管道内的位置，所述第一身躯部在所述气泵作用下能够发生径向变形，以将所述第一身躯部固定于所述化工小口径管道内壁上，并用于检测特定位置处的管道是否泄漏。

优选的，所述第三身躯部包括第三通气管、第三径向制动器和第三电磁阀；所述第三通气管的一端与所述气泵连接，所述第三通气管的另一端与所述第三径向制动器连接，且所述第三径向制动器充气后能够发生径向变形，所述第三电磁阀固定设置在所述第三通气管上，且所述控制器与所述第三电磁阀电连接，用于控制所述第三电磁阀的开启与否以及所述第三电磁阀的开度。

优选的，所述第三身躯部还包括第三左支撑座和第三右支撑座，所述第三左支撑座和所述第三右支撑座分别固定连接于所述第三径向制动器的左右两端，所述第三通气管穿过所述第三左支撑座，并与所述第三左支撑座密封连接，所述第三右支撑座与所述第二身躯部固定连接。

优选的，所述第二身躯部包括第二轴向制动器、多个第二通气管和多个第二电磁阀；所述第二轴向制动器内部轴向并列设置有多个独立的密封腔体，且每个所述密封腔体均与一个所述第二通气管的一端固定连接，每个所述第二通气管的另一端均与所述气泵连接，所述第二轴向制动器内的多个所述密封腔体在通气后能够发生轴向变形，每个所述第二通气管上均固定设置有一个所述第二电磁阀，每个所述第二电磁阀均与所述控制器电连接，所述控制器用于控制所述第二电磁阀的开启与否以及所述所述第二电磁阀的开度。

优选的，所述第二身躯部还包括第二左支撑座和第二右支撑座，所述第二左支撑座和第二右支撑座分别固定连接于所述第二轴向制动器的左右两端，所述第二通气管穿过所述第三左支撑座、所述第三右支撑座和所述第二左支撑座，并与所述第三左支撑座、所述第三右支撑座和所述第二左支撑座密封连接。

优选的，所述第二身躯部还包括增强纤维，所述增强纤维沿所述第二轴向制动器的长度方向固定缠绕在所述第二轴向制动器上，用于限制所述第二轴向制动器被充气后在径向方向上变形。

优选的，所述第一身躯部包括第一径向制动器、顶部搭载单元、第一通气管和第一电磁阀；所述第一径向制动器的一端与所述第二右支撑座固定连接，所述第一径向制动器的另一端与所述顶部搭载单元固定连接，所述顶部搭载单元内部设有空腔，用于放置管道检测元件，所述第一通气管的一端与所述气泵连接，所述第一通气管的另一端与所述第一径向制动器的连接，所述第一通气管依次穿过所述第三左支撑座、所述第三右支撑座、所述第二左支撑座和所述第二右支撑座，并与所述第三左支撑座、所述第三右支撑座、所述第二左支撑座和所述第二右支撑座密封连接，所述第一电磁阀固定设置在所述第一通气管上，所述第一电磁阀与所述控制器电连接，所述控制器用于控制所述第一电磁阀的开启与否以及所述第一电磁阀的开度。

优选的，所述第一通气管轴向方向上所述第三身躯部和所述第一身躯部对应的管段为直线型管段，所述第一通气管轴向方向上所述第二身躯部对应的管段为螺旋型管段，所述螺旋形管段固定套设在所述第二轴向制动器的外周。

优选的，所述密封腔体、所述第二通气管和所述第二电磁阀的数量均为三个。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供了一种化工小口径管道检测用机器人，利用气泵对第二身躯部充气，使第二身躯部发生轴向变形和转弯变形，以将整个装置输送至化工小口径管道内特定位置，再利用气泵对第三身躯部和第一身躯部充气使第三身躯部和第一身躯部发生径向变形，以将整个装置固定在管道内壁的特定位置处，再利用第一身躯部对管道的特定位置进行是否泄漏检测，由于通过气泵对第二身躯部、第三身躯部和第一身躯部进行充气的气量能够根据待检测管道内径大小进行调节，则能够保证化工小口径管道检测用机器人能够在检测管道内部自由移动，并检测化工小口径管道是否泄漏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的化工小口径管道检测用机器人的第一身躯部、第二身躯部和第三身躯部的结构示意图；

图2为本发明提供的化工小口径管道检测用机器人的第一身躯部、第二身躯部和第三身躯部硅胶单元结构示意图；

图3为本发明提供的化工小口径管道检测用机器人的第二轴向制动器结构示意图；

图4为本发明提供的化工小口径管道检测用机器人的第一通气管结构示意图。

其中：1-第一身躯部；2-第二身躯部；3-第三身躯部；4-第二通气管；5-第一通气管；6-顶部搭载单元；7-第一径向制动器；8-第三左支撑座；9-第二轴向制动器；10-增强纤维；11-第三径向制动器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种化工小口径管道检测用机器人，以解决现有技术存在的问题，具有结构简单和柔顺性好的优点，并且能够在化工小口径管道内自由移动。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1～4所示：本实施例提供了一种化工小口径管道检测用机器人，包括第三身躯部3、第二身躯部2、第一身躯部1、气泵和控制器；第三身躯部3、第二身躯部2和第一身躯部1依次固定连接，第三身躯部3、第二身躯部2和第一身躯部1均包括一个通过在模具中注入硅胶通过3D打印得到的硅胶密封腔体，且硅胶充气腔体具有良好的柔顺性和抗腐蚀性，所以能够避免装置被管道内的腐蚀性液体腐蚀，并且第三身躯部3、第二身躯部2和第一身躯部1分别与气泵连接，气泵用于固定设置于化工小口径管道外，无需进入化工小口径管道内，气泵用于为第三身躯部3、第二身躯部2和第一身躯部1提供气体，第三身躯部3、第二身躯部2和第一身躯部1分别与控制器电连接，控制器用于控制第三身躯部3、第二身躯部2和第一身躯部1是否充气以及充气量，且第三身躯部3在气泵的作用下能够进行径向变形，以将第三身躯部3固定于化工小口径管道内壁上，第二身躯部2在气泵的作用下能够发生轴向变形和转弯变形，以调整第三身躯部3、第二身躯部2和第一身躯部1在化工小口径管道内的位置，第一身躯部1在气泵作用下能够发生径向变形，以将第一身躯部1固定于化工小口径管道内壁上，从而将第三身躯部3、第二身躯部2和第一身躯部1能够在化工小口径管道内自由移动，并根据需要固定在化工小口径管道内壁的特定位置处，再利用第一身躯部1内部设置的检测元件检测特定位置处的化工小口径管道是否泄漏，从而克服了现有的管道机器人由于驱动装置体积较大而无法进入化工小口径管道内部进行检测的缺陷。

第三身躯部3包括第三通气管、第三径向制动器11和第三电磁阀；第三通气管的一端与气泵连接，第三通气管的另一端与第三径向制动器11连接，且第三径向制动器11充气后能够发生径向变形，第三电磁阀固定设置在第三通气管上，且控制器与第三电磁阀电连接，用于控制第三电磁阀的开启与否以及第三电磁阀的开度，进而控制第三径向制动器11内的充气量。

第三身躯部3还包括第三左支撑座8和第三右支撑座，第三左支撑座8和第三右支撑座分别固定连接于第三径向制动器11的左右两端，第三通气管穿过第三左支撑座8，并与第三左支撑座8密封连接，第三右支撑座与第二身躯部2固定连接，第三右支撑座与第二身躯部2的连接方式优选为粘接。

第二身躯部2包括第二轴向制动器9、多个第二通气管4和多个第二电磁阀；第二轴向制动器9内部轴向并列设置有多个独立的密封腔体，且每个密封腔体均与一个第二通气管4的一端固定连接，每个第二通气管4的另一端均与气泵连接，第二轴向制动器9内的多个密封腔体在通气后能够发生轴向变形，每个第二通气管4上均固定设置有一个第二电磁阀，每个第二电磁阀均与控制器电连接，控制器用于控制第二电磁阀的开启与否以及第二电磁阀的开度，进而分别控制每个密封腔体内的充气量，使第二轴向制动器9发生转弯变形，从而便于第二轴向制动器9和第一径向制动器7能够在化工小口径管道内自由移动。

第二身躯部2还包括第二左支撑座和第二右支撑座，第二左支撑座和第二右支撑座分别固定连接于第二轴向制动器9的左右两端，第二通气管4穿过第三左支撑座8、第三右支撑座和第二左支撑座，并与第三左支撑座8、第三右支撑座和第二左支撑座密封连接。

第三左支撑座8、第三右支撑座、第二左支撑座和第二右支撑座均通过向模具中注入硅胶进行3D打印得到的硅胶结构单元。

第二身躯部2还包括增强纤维10，增强纤维10沿第二轴向制动器9的长度方向固定缠绕在第二轴向制动器9上，用于限制第二轴向制动器9被充气后在径向方向上变形，使第二轴向制动器9在充气后最大限度发生轴向变形。

第一身躯部1包括第一径向制动器7、顶部搭载单元6、第一通气管5和第一电磁阀；第一径向制动器7的一端与第二右支撑座固定连接，第一径向制动器7的另一端与顶部搭载单元6固定连接，顶部搭载单元6内部设有空腔，用于放置管道检测元件，管道检测元件用于检测管道是否发生泄漏，管道检测元件包括微型摄像头，通过观察微型摄像头在管道内部拍摄得到的图片能够看出管道侧壁是否存在裂缝，即可判断管道是否发生泄漏，第一通气管5的一端与气泵连接，第一通气管5的另一端与第一径向制动器7的连接，第一通气管5依次穿过第三左支撑座8、第三右支撑座、第二左支撑座和第二右支撑座，并与第三左支撑座8、第三右支撑座、第二左支撑座和第二右支撑座密封连接，第一电磁阀固定设置在第一通气管5上，第一电磁阀与控制器电连接，控制器用于控制第一电磁阀的开启与否以及第一电磁阀的开度，进而控制第一径向制动器7的充气量。

第一通气管5轴向方向上第三身躯部3和第一身躯部1对应的管段为直线型管段，第一通气管5轴向方向上第二身躯部2对应的管段为螺旋型管段，螺旋形管段固定套设在第二轴向制动器9的外周，能够随第二轴向制动器9一起发生轴向变形，以保证第一通气管5两端的连接部位的气密性。

密封腔体、第二通气管4和第二电磁阀的数量均为三个，根据具体的管道环境来分别控制多个第二电磁阀，以调节第二轴向制动器9三个密封腔体内的气压，利用三个密封腔体之间的气压差来使第二轴向制动器9产生过弯所需的偏转角度和伸长量，完成转弯变形。

工作过程如下：

第一步，控制器控制第三电磁阀开启，气泵对第三径向制动器11充气，第三径向制动器11发生膨胀，使第三身躯部3固定于管内壁上，此时第一径向制动器7处于未充气状态；

第二步，控制器控制第二电磁阀开启，气泵对第二轴向制动器9充气，使第二轴向制动器9发生轴向膨胀向前伸长；

第三步，控制器控制第一电磁阀开启，气泵对第一径向制动器7充气，第一径向制动器7发生径向膨胀使第一身躯部1固定于管内壁；

第四步，控制器控制气泵同时抽出第二轴向制动器9和第三径向制动器11中的气体，使第二轴向制动器9和第三径向制动器11同时收缩，此时第一身躯部1仍固定于管内壁上，则第三身躯部3从管内壁脱离的同时并能够随着第二轴向制动器9的轴向收缩而向前移动，移动到当前位置后控制器控制气泵对第三径向制动器11充气，使其发生径向膨胀并将第三身躯部3固定于管内壁上，同时控制器通过降低气泵的气压以吸收第一径向制动器7中的气体，使第一身躯部1从管内壁脱离，并通过控制器控制气泵对第二轴向制动器9充气，使第二轴向制动器9发生轴向膨胀，从而能够带动第一身躯部1向前移动，从而使第一身躯部1、第二身躯部2和第三身躯部3向前行进；

上述四个步骤形成了一个步幅，重复以上的动作，即可实现第一身躯部1、第二身躯部2和第三身躯部3在管道内的不断前进，前进至特定位置时，通过顶部搭载单元6内部的管道检测元件检测该位置处管道是否发生泄漏。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种化工小口径管道检测用机器人，其特征在于：包括第三身躯部、第二身躯部、第一身躯部、气泵和控制器；所述第三身躯部、所述第二身躯部和所述第一身躯部依次固定连接，且所述第三身躯部、所述第二身躯部和所述第一身躯部分别与所述气泵连接，所述气泵用于为所述第三身躯部、第二身躯部和所述第一身躯部提供气体，所述第三身躯部、所述第二身躯部和所述第一身躯部分别与所述控制器电连接，所述控制器用于控制所述第三身躯部、所述第二身躯部和所述第一身躯部是否充气以及充气量，且所述第三身躯部在所述气泵的作用下能够进行径向变形，以将所述第三身躯部固定于化工小口径管道内壁上，所述第二身躯部在所述气泵的作用下能够发生轴向变形和转弯变形，以调整所述第三身躯部、所述第二身躯部和所述第一身躯部在所述化工小口径管道内的位置，所述第一身躯部在所述气泵作用下能够发生径向变形，以将所述第一身躯部固定于所述化工小口径管道内壁上，并用于检测特定位置处的管道是否泄漏；

所述第三身躯部包括第三通气管、第三径向制动器和第三电磁阀；所述第三通气管的一端与所述气泵连接，所述第三通气管的另一端与所述第三径向制动器连接，且所述第三径向制动器充气后能够发生径向变形，所述第三电磁阀固定设置在所述第三通气管上，且所述控制器与所述第三电磁阀电连接，用于控制所述第三电磁阀的开启与否以及所述第三电磁阀的开度。

2.根据权利要求1所述的化工小口径管道检测用机器人，其特征在于：所述第三身躯部还包括第三左支撑座和第三右支撑座，所述第三左支撑座和所述第三右支撑座分别固定连接于所述第三径向制动器的左右两端，所述第三通气管穿过所述第三左支撑座，并与所述第三左支撑座密封连接，所述第三右支撑座与所述第二身躯部固定连接。

3.根据权利要求2所述的化工小口径管道检测用机器人，其特征在于：所述第二身躯部包括第二轴向制动器、多个第二通气管和多个第二电磁阀；所述第二轴向制动器内部轴向并列设置有多个独立的密封腔体，且每个所述密封腔体均与一个所述第二通气管的一端固定连接，每个所述第二通气管的另一端均与所述气泵连接，所述第二轴向制动器内的多个所述密封腔体在通气后能够发生轴向变形，每个所述第二通气管上均固定设置有一个所述第二电磁阀，每个所述第二电磁阀均与所述控制器电连接，所述控制器用于控制所述第二电磁阀的开启与否以及所述所述第二电磁阀的开度。

4.根据权利要求3所述的化工小口径管道检测用机器人，其特征在于：所述第二身躯部还包括第二左支撑座和第二右支撑座，所述第二左支撑座和第二右支撑座分别固定连接于所述第二轴向制动器的左右两端，所述第二通气管穿过所述第三左支撑座、所述第三右支撑座和所述第二左支撑座，并与所述第三左支撑座、所述第三右支撑座和所述第二左支撑座密封连接。

5.根据权利要求3所述的化工小口径管道检测用机器人，其特征在于：所述第二身躯部还包括增强纤维，所述增强纤维沿所述第二轴向制动器的长度方向固定缠绕在所述第二轴向制动器上，用于限制所述第二轴向制动器被充气后在径向方向上变形。

6.根据权利要求4所述的化工小口径管道检测用机器人，其特征在于：所述第一身躯部包括第一径向制动器、顶部搭载单元、第一通气管和第一电磁阀；所述第一径向制动器的一端与所述第二右支撑座固定连接，所述第一径向制动器的另一端与所述顶部搭载单元固定连接，所述顶部搭载单元内部设有空腔，用于放置管道检测元件，所述第一通气管的一端与所述气泵连接，所述第一通气管的另一端与所述第一径向制动器连接，所述第一通气管依次穿过所述第三左支撑座、所述第三右支撑座、所述第二左支撑座和所述第二右支撑座，并与所述第三左支撑座、所述第三右支撑座、所述第二左支撑座和所述第二右支撑座密封连接，所述第一电磁阀固定设置在所述第一通气管上，所述第一电磁阀与所述控制器电连接，所述控制器用于控制所述第一电磁阀的开启与否以及所述第一电磁阀的开度。

7.根据权利要求6所述的化工小口径管道检测用机器人，其特征在于：所述第一通气管轴向方向上所述第三身躯部和所述第一身躯部对应的管段为直线型管段，所述第一通气管轴向方向上所述第二身躯部对应的管段为螺旋型管段，所述螺旋形管段固定套设在所述第二轴向制动器的外周。

8.根据权利要求3所述的化工小口径管道检测用机器人，其特征在于：所述密封腔体、所述第二通气管和所述第二电磁阀的数量均为三个。

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