[发明专利]一种能检测非金属管道缺陷的正四面体机器人及其运行方法

说明书

一种能检测非金属管道缺陷的正四面体机器人及其运行方法，包括正四面体框架结构、攀附爪、探头以及控制系统，所述正四面体框架结构由六根伸缩杆连接而成，所述攀附爪为四个，分别布置于正四面体框架结构的顶点处，所述探头布置于正四面体框架结构的内部；通过调节伸缩杆的长度，使正四面体机器人适应管道内径；通过控制系统控制攀附爪的驻停或行走，通过控制系统控制探头的工作状态。本发明能实现在非金属管道内采集图像、停留在管道内的任何位置、记录下管道缺陷位置的功能。

技术领域

本发明涉及一种能检测非金属管道缺陷的正四面体机器人及其运行方法，它能实现在非金属管道内采集图像、停留在管道内的任何位置、记录下管道缺陷位置的功能，属于管道缺陷检测技术领域。

背景技术

在科技飞速发展的当今社会，城市化进程不断加快，城市人口也在大幅度增加，导致城市管道数量和长度激增，由于管道缺陷引起的城市工程环境问题凸显。管道缺陷有：裂痕、裂缝、接头松脱、接头错位、管身断裂、穿孔、坍塌、破损、砂浆脱落、变形、砖块上下移位、砖块遗失等问题。管道缺陷会给周围地面带来巨大的安全隐患，也会给城市居民生命财产安全带来威胁。

所以管道缺陷检测是管道正常运行的必要手段。管道检测的方法有很多，笼统地可以分为两种：一种是定性的方法，如视觉法；另一种是定量的方法，如测量法。视觉检查可以是观察沿管线的路面是否有裂缝从而确定管道是否有缺陷，也可以是检查沿管线的排入口气体的浓度和特殊的气味，从而确定管道内是否有破坏。视觉法对于要对管道的状况作完整的评价是不够的，因为有些缺陷单靠观察管线路面和排入口的气体浓度、气味是不够的，所以应该用定量的方法来检测管道。

如果是检测人员进入管道测量管道时，会有滑到、绊倒、遇到危险气体、管道爆炸、遇到来水、感染的危险。为了避免伤害操作人员，我们应该选择用机器人代替检测人员进入管道。通过机器人携带摄像头进入管道，采集管道内部图像，记录管道缺陷的位置，大大地减少了检测人员的负担和危险系数，同时检测人员也可以及时发现管道问题，避免造成严重的后果。

因此，研究一种能检测非金属管道缺陷的机器人，是一个值得研究的问题。

发明内容

鉴于以上所述能检测非金属管道缺陷的机器人，本发明的目的在于此机器人能实现在非金属管道内采集图像、停留在管道内的任何位置、记录下管道缺陷位置的功能，为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

本发明的第一个目的是提供一种能检测非金属管道缺陷的正四面体机器人，其特征是，包括正四面体框架结构、攀附爪、探头以及控制系统，所述正四面体框架结构由六根伸缩杆连接而成，所述攀附爪为四个，分别布置于正四面体框架结构的顶点处，所述探头布置于正四面体框架结构的内部；通过调节伸缩杆的长度，使正四面体机器人适应管道内径；通过控制系统控制攀附爪的驻停或行走，通过控制系统控制探头的工作状态。

进一步的，所述伸缩杆为单向伸缩杆。

进一步的，所述探头由四根双向伸缩杆支撑于正四面体框架结构的重心处，四根双向伸缩杆的一端分别连接于正四面体框架结构的顶点处，四根双向伸缩杆的另一端共同铰接于探头外壳。

进一步的，每个攀附爪包括驱动单元、两个滑轮、一个驻停盘以及接触单元；两个滑轮与驻停盘同轴，并分别置于驻停盘的两侧；所述接触单元为若干组，沿驻停盘周向分布，每个接触单元包括一根可伸缩连接杆、贴合部，所述可伸缩连接杆一端通过万向球铰接于驻停盘的外侧面，另一端连接所述贴合部；通过驱动单元使可伸缩连接杆伸长，继而贴合部攀附于管道内壁，使机器人驻停；通过驱动单元使可伸缩连接杆收缩，继而使两个滑轮与管道内壁接触，使机器人可行走。

进一步的，每个攀附爪中还设有转动部件，通过控制系统使转动部件发生旋转，以使整个攀附爪发生周向旋转。

进一步的，所述贴合部设有若干用于贴附于管道内壁的硅胶贴附柱体，硅胶贴附柱体的根部安装于贴合部的容纳孔内。