[发明专利]一种用于管道检测的球形机器人

说明书

本发明公开了一种用于管道检测的球形机器人，可以携带相关传感器进入复杂的管道内代替人工作业，属于管道检测机器人技术领域，本发明机器人包括左半球、中间连接件、右半球和控制部件；所述左半球通过中间连接件与右半球连接，所述左半球与右半球的结构相同，且左半球与右半球关于中间连接件对称，所述中间连接件上设有控制部件，本发明具有结构简单紧凑、在管道内部运动灵活，运动模型简单、与管道内部接触截面积小的优点，且本发明内部驱动方式采用双齿轮齿条进行驱动，两个齿轮与固定在球壳内表面的两个内齿圈精确啮合，避免了常规球形机器人采用轮子在球内壁滚动容易打滑的缺点，具有传动比准确、速度控制精确的优点。

技术领域

本发明涉及一种用于管道检测的球形机器人，属于管道检测机器人技术领域。

背景技术

众所周知，随着运输业的发展，对石油和天然气的需求越来越大，而石油和天然气所依赖的运输方式主要是管道运输，导致管道分布越来越密集，管道运输的距离也越来越长。而管道随着使用年限的增长，会出现各种故障。例如由于内部介质的腐蚀而导致的泄漏，或者由于受到外力的撞击而导致管道创伤性破裂等等。由于管道内部储存的介质一般具有易燃易爆的特点，一旦发生泄漏，将会造成严重的后果。所以对管道进行定期的检测是非常有必要的，但是由于这些管道都错综复杂的分布在地下，环境不利于人工作业，使用机器人进行管道检测是目前技术发展的一个主要方向。

目前应用到管道检测中的机器人主要有两种类型，一种是轮式器人，另外一种是蠕动式机器人。轮式机器人运动方式简单，易于控制，一般适用于地势平坦的环境中，在管道环境中行驶时，由于管道内壁是圆弧形的，容易造成机器人姿态变化而倾翻，尤其在遇到弯管和支叉管时通过性不佳。而蠕虫式爬行机器人虽然在管道中的通过性和转弯性能好，但是由于其运动自由度多，所需驱动力矩大，运动速度慢，用于管道检测的工作效率低。此外，以上两种管道检测机器人还存在空间占比高、与管道接触点多、接触面积较大的问题，容易干扰或破坏管道内部环境；而且，由于外形复杂，这两种机器人封闭性不好，容易导致机器人内部机构及传感器直接暴露在管道环境中，影响安全性。

本发明由国家自然科学基金项目51365019资助支持。

发明内容

本发明针对现有轮式、蠕动式管道检测机器人存在的不足，提供一种用于管道检测的球形机器人，该机器人采用左右半球差速驱动方式，既有轮式机器人运动控制简单的特点，又具备球形机器人外形规整、空间占比低、运动转弯灵活、行驶阻力小、抗倾翻能力强等特点。在管道中运动时，与管道内壁最多有两个接触点，接触截面积小，不会发生与管道内部的直接碰撞，从而避免了可能对管道内部结构的破坏。由于该机器人是双半球的结构，左右半球可以完全封闭，中间留有空隙，这样可以将机器人内部机构及不易暴露的传感器安置在封闭区域，一些特殊的需要暴露于外部环境的传感器可以安装在非封闭区域。

本发明所采用的技术方案是：一种用于管道检测的球形机器人，包括左半球、中间连接件、右半球和控制部件；所述左半球通过中间连接件与右半球连接，所述左半球与右半球的结构相同，且左半球与右半球关于中间连接件对称，所述中间连接件上设有控制部件。