[实用新型]一种管径自适应巡检机器人

说明书

本实用新型公开一种管径自适应巡检机器人。现有的管内检测机器人，难以满足多功能复杂环境的长时间监控测试。本实用新型的红外传感器及高清摄像头协同扫描并将数据传输到控制系统，上位机并对图像进行识别处理。所述滚轮通过支撑杆连接，支撑杆与连杆之间采用铰接连接。对于流速较大的管道，棘轮棘爪结构可实现单向进给，防止流体冲击反向行走。滚轮在挤压回弹滚动过程中会发生偏移，倾角传感器传递信号输出到控制电路中，控制电路反馈控制巡检机器人的运动姿态并做调整可有效完成避障。本实用新型提高了巡检机器人对不同管径的自适应能力及管内问题的检测能力。

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及一种管径自适应巡检机器人。

背景技术

国家面向海洋、地表深层等进行资源开发，由于大多资源都采用管道输送，管道在使用过程中，由于长期受到流体冲压及不同程度的温度载荷，管道长期处在如此恶劣的环境下，可能会出现径向变形、疲劳裂纹、及腐蚀等。管线事故具有突发性、隐蔽性、牵连性，一旦出现意外将会造成巨大损失，因此对管内进行检测并保证管道正常输送具有重要意义。

本实用新型面向当前迫切需求的管内故障及安全检测，设计一种新型的管内故障检测机器人，为保证管线的安全运行，需要不定时对管线进行检测，主要通过实时的在线监测系统对管内流量、压力等进行监测从而判断出管线的运行情况。海底及地表深层环境的特殊性对机器人的整体性能提出较大挑战，因此，研究管线的检测技术对未来资源开发具有重大意义。

现有的管内检测机器人，难以满足多功能复杂环境的长时间监控测试。本实用新型提供一种可实时制动，并可在液体流速大的管道内正常作业。实时对管内情况进行检测，并通过无线传输到上位机。采用自行设计的自适应支撑结构，可有效提高机器人不同管径的适应能力，对管内情况实现精准巡检，并可在运动过程中调整机器人在管内的姿态有效完成避障，提高了运行的可靠性，并通过协同反馈极大程度上提供了机器人的机械灵活性及工作效率。

发明内容

本设计的目的在于提供一种基于视觉技术的管道巡检机器人系统，它采用了连杆变径轮结构机械本体设计，监控系统采用STM32单片机和上位机的联合控制方式，可根据管内液体实际流速进行调速，并配有高性能的减速系统，克服了现有技术的不足，是一种结构简单，操作方便的机器人系统。

本实用新型包括红外传感器、流速传感器、棘轮、棘爪、滚轮、滑杆、倾角传感器、结构支撑架、步进电机、驱动系统和控制系统。所述滚轮通过支撑杆连接，支撑杆与连杆之间采用铰接连接。连杆另一端与滑块连接，滑块通过弹簧的张力伸缩可实现在滑杆的水平移动，初始状态滚轮未受到管道内壁挤压时，弹簧张力作用滑块使其达到最大路径位置。当通过不同直径管道或结垢管道时，滚轮受到相互作用的平衡力，不同弹簧对应的压力有所差异，带动滑块产生不同轨迹。滚轮在挤压回弹滚动过程中会发生偏移，倾角传感器传递信号输出到控制电路中，控制电路反馈控制巡检机器人的运动姿态并做调整。

所述弹簧通过滑杆一端与外轮廓定位架接触，另一端与滑块接触，其中外轮廓定位架两侧对称设置弹簧。

所述的棘轮上设置有棘爪的配合齿，可与棘爪配合使用，棘轮可进行滑移。

所述流速传感器主要用来检测管内液体流速，当流速较大时，控制系统使棘轮发生滑移，与棘爪正常配合进行工作。当棘轮随滚轮转动时，驱动棘爪使其插入棘轮的齿槽中，当流速大前进阻力增大时，棘轮棘爪做单方向的间歇运动，棘轮不发生方向转动。

所述的支撑杆底端与外轮廓定位架铰接，外轮廓定位架设置有对应的铰接端。支撑杆末端为滚轮，支撑杆中部为设置有铰接端，连杆与支撑杆铰接。

所述的连架杆连接外轮廓定位架，有主要用于增加结构刚度及稳定性。外轮廓定位架上设置有滑杆的定位孔，滑杆通过定位孔与外轮廓定位架连接。