CN117090997B - 一种管道连接纠偏巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道机器人技术领域，具体涉及一种管道连接纠偏巡检机器人，为了保障相邻管道能够快速对接以及管道接口处的密封性，需要在管道对接时确定前后管道是否在同一轴线上或接口端是否对齐，本发明通过将纠偏机构设置在机架上，利用行走机构带动机架和纠偏机构在管道内移动，对管道进行巡检，在发现相邻管道的接口存在错位或扭曲时，将纠偏头伸入前段管道的接口内侧，纠偏座位于后段管道接口处，随后张紧组件缓慢将纠偏头和纠偏座向外展开，直到纠偏座紧贴后段管道的接口内圈边缘，而此时纠偏头也将错位的管道接口与后段管道接口对齐。本发明既可以用于管道的排布安装也可以用于管道巡检，结构简单、操作方便。

Description

一种管道连接纠偏巡检机器人

技术领域

本发明涉及管道机器人技术领域，具体涉及一种管道连接纠偏巡检机器人。

背景技术

管道是用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体、液体或带固体颗粒的流体的装置。通常，流体经鼓风机、压缩机、泵和锅炉等增压后，从管道的高压处流向低压处，也可利用流体自身的压力或重力输送。管道的用途很广泛，主要用在给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中。

在管道排布和安装过程中，为了保障相邻管道能够快速对接以及管道接口处的密封性，需要在管道对接时确定前后管道是否在同一轴线上或接口端是否对齐，一般的在管道排布安装过程，都是由工人自行检查和对接，而对于一些比较粗重或较长的管道对接安装，往往需要多人或其他设备辅助完成。

在对一些敷设在地下或不便观察的管道检修时，管道接口如果发生错位，扭曲，就会影响管道的整体安全性，这就需要一种能够对管道连接巡检和纠偏的机器人来完成这一工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管道连接纠偏巡检机器人能够实现管道排布对接以及管道巡检纠偏。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种管道连接纠偏巡检机器人，包括机架、用于在管道内移动的行走机构以及对相连管道安装纠偏的纠偏机构，行走机构和纠偏机构均通过电控模块控制，行走机构沿机架圆周分布且对称安装在机架上，纠偏机构对称安装在机架的两端，纠偏机构包括纠偏头和纠偏座，纠偏头安装在纠偏座上，纠偏座通过张紧组件安装在机架的两端。

优选的，所述机架包括多组环架和连接板，环架与环架之间通过连接板连接，行走机构沿端部环架圆周方向分布安装，电控模块通过安装架和杆架安装在环架和连接板组成的机身内，杆架连接两端的环架，安装架位于环架内侧且与杆架的两端固定连接。

优选的，所述行走机构包括轮架组件和电动脚轮以及方便电动脚轮适应不同环境和管径的适调组件，电动脚轮安装在轮架组件上，轮架组件对称安装在机架端部的两个环架上，适调组件安装在相邻两个环架之间且与对应的轮架组件连接。

优选的，所述轮架组件包括轮脚和脚座，电动脚轮安装在轮脚的一端，轮脚的另一端与脚座铰接，脚座固定在对应环架上，轮脚的中部与适调组件连接。

优选的，所述适调组件包括滑座、连杆以及斜撑，斜撑的一端与轮脚铰接另一端与滑座铰接，滑座套接在连杆上，连杆的两端分别连接相邻环架，滑座与对应环架之间通过弹簧连接，弹簧套设在对应的螺杆上且其两端分别与滑座和环架抵接。

优选的，所述张紧组件包括中心螺杆、电机和两个连接座，电机安装在安装架上，中心螺杆与电机的输出轴固定连接，两个连接座分别与中心螺杆的两端螺纹连接，连接座与纠偏座之间通过支杆连接，支杆的两端分别与纠偏座和连接座铰接，中心螺杆与纠偏机构之间通过杆套连接，杆套设置在中心螺杆的中部。

优选的，所述纠偏机构还包括纠偏架和摄像头，纠偏架固定对称安装在机架两端的环架上，摄像头通过外端板安装在纠偏架上，张紧组件位于纠偏架内侧，纠偏架与杆套之间通过架套连接，纠偏座与架套之间滑动连接。

优选的，所述纠偏座与支杆之间通过座角板连接，座角板固定设置在纠偏座的内侧，座角板与架套之间通过导向杆连接，导向杆固定设置在座角板上且与架套之间通过槽杆滑动连接，槽杆设置在架套上。

优选的，所述纠偏头包括锥形套和纠偏轴，锥形套为圆锥形结构，锥形套能够转动的套接在纠偏轴的一端，纠偏轴的另一端固定在纠偏座上。

优选的，所述纠偏座的顶部设置有防滑垫。

本发明的有益效果：为了保障相邻管道能够快速对接以及管道接口处的密封性，需要在管道对接时确定前后管道是否在同一轴线上或接口端是否对齐，本发明通过将纠偏机构设置在机架上，利用行走机构带动机架和纠偏机构在管道内移动，对管道进行巡检，在发现相邻管道的接口存在错位或扭曲时，利用纠偏机构的张紧组件分别将纠偏头和纠偏座移向前后管道接口端，在此过程中纠偏头伸入前段管道的接口内侧，纠偏座位于后段管道接口处，随后张紧组件缓慢将纠偏头和纠偏座向外展开，直到纠偏座紧贴后段管道的接口内圈边缘，而此时纠偏头也将错位的管道接口与后段管道接口对齐。本发明既可以用于管道的排布安装也可以用于管道巡检，结构简单、操作方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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是本发明的立体结构示意图一。

图2是本发明的立体结构示意图二。

图3是本发明的侧视图。

图4是本发明的俯视图。

图5是本发明的主视图。

图6是本发明的机架和行走机构的立体结构示意图。

图7是本发明纠偏机构的立体结构示意图一。

图8是本发明纠偏机构的立体结构示意图二。

图9是纠偏机构的分解图。

图10是本发明的半剖立体结构示意图。

图中：

1-机架；1a-环架；1b-连接板；1c-杆架；1d-安装架；2-行走机构；2b-电动脚轮；2a-轮架组件；2a1-轮脚；2a2-脚座；2c-适调组件；2c1-滑座；2c2-连杆；2c3-斜撑；2c4-弹簧；3-纠偏机构；3a-纠偏架；3a1-外端板；3a2-架套；3a3-槽杆；3b-摄像头；3c-纠偏头；3c1-锥形套；3c2-纠偏轴；3d-纠偏座；3d1-导向杆；3d2-座角板；3d3-防滑垫；3e-张紧组件；3e1-中心螺杆；3e2-电机；3e3-连接座；3e4-支杆；3e5-杆套；4-电控模块。

实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图10所示：

一种管道连接纠偏巡检机器人，包括机架1、用于在管道内移动的行走机构2以及对相连管道安装纠偏的纠偏机构3，行走机构2和纠偏机构3均通过电控模块4控制，行走机构2沿机架1圆周分布且对称安装在机架1上，纠偏机构3对称安装在机架1的两端，纠偏机构3包括纠偏头3c和纠偏座3d，纠偏头3c安装在纠偏座3d上，纠偏座3d通过张紧组件3e安装在机架1的两端。

为了保障相邻管道能够快速对接以及管道接口处的密封性，需要在管道对接时确定前后管道是否在同一轴线上或接口端是否对齐，本发明通过将纠偏机构3设置在机架1上，利用行走机构2带动机架1和纠偏机构3在管道内移动，对管道进行巡检，在发现相邻管道的接口存在错位或扭曲时，利用纠偏机构3的张紧组件3e分别将纠偏头3c和纠偏座3d移向前后管道接口端，在此过程中纠偏头3c伸入前段管道的接口内侧，纠偏座3d位于后段管道接口处，随后张紧组件3e缓慢将纠偏头3c和纠偏座3d向外展开，直到纠偏座3d紧贴后段管道的接口内圈边缘，而此时纠偏头3c也将错位的管道接口与后段管道接口对齐。本发明既可以用于管道的排布安装也可以用于管道巡检，结构简单、操作方便。

机架1包括多组环架1a和连接板1b，环架1a与环架1a之间通过连接板1b连接，行走机构2沿端部环架1a圆周方向分布安装，电控模块4通过安装架1d和杆架1c安装在环架1a和连接板1b组成的机身内，杆架1c连接两端的环架1a，安装架1d位于环架1a内侧且与杆架1c的两端固定连接。

行走机构2包括轮架组件2a和电动脚轮2b以及方便电动脚轮2b适应不同环境和管径的适调组件2c，电动脚轮2b安装在轮架组件2a上，轮架组件2a对称安装在机架1端部的两个环架1a上，适调组件2c安装在相邻两个环架1a之间且与对应的轮架组件2a连接。

为了方便在管道内进行移动巡检，本发明通过电动脚轮2b带动机架1和纠偏机构3在管道内移动，利用适调组件2c和轮架组件2a配合实现电动脚轮2b能够与管道内壁紧贴，且适用于管内环境复杂和不同管径的管道设施。

轮架组件2a包括轮脚2a1和脚座2a2，电动脚轮2b安装在轮脚2a1的一端，轮脚2a1的另一端与脚座2a2铰接，脚座2a2固定在对应环架1a上，轮脚2a1的中部与适调组件2c连接。

适调组件2c包括滑座2c1、连杆2c2以及斜撑2c3，斜撑2c3的一端与轮脚2a1铰接另一端与滑座2c1铰接，滑座2c1套接在连杆2c2上，连杆2c2的两端分别连接相邻环架1a，滑座2c1与对应环架1a之间通过弹簧2c4连接，弹簧2c4套设在对应的螺杆上且其两端分别与滑座2c1和环架1a抵接。

为了满足不同管径的管道安装排布和管内环境复杂的管道巡检，本发明通过利用适调组件2c实现电动脚轮2b的适应性活动，利用弹簧2c4和滑座2c1将滑座2c1上的斜撑2c3始终向外撑起，继而保障轮脚2a1张开让电动脚轮2b能够始终贴合管壁，能够有效保证机器人在不同管径和复杂环境下的使用。

张紧组件3e包括中心螺杆3e1、电机3e2和两个连接座3e3，电机3e2安装在安装架1d上，中心螺杆3e1与电机3e2的输出轴固定连接，两个连接座3e3分别与中心螺杆3e1的两端螺纹连接，连接座3e3与纠偏座3d之间通过支杆3e4连接，支杆3e4的两端分别与纠偏座3d和连接座3e3铰接，中心螺杆3e1与纠偏机构3之间通过杆套3e5连接，杆套3e5设置在中心螺杆3e1的中部。

纠偏机构3还包括纠偏架3a和摄像头3b，纠偏架3a固定对称安装在机架1两端的环架1a上，摄像头3b通过外端板3a1安装在纠偏架3a上，张紧组件3e位于纠偏架3a内侧，纠偏架3a与杆套3e5之间通过架套3a2连接，纠偏座3d与架套3a2之间滑动连接。

纠偏座3d与支杆3e4之间通过座角板3d2连接，座角板3d2固定设置在纠偏座3d的内侧，座角板3d2与架套3a2之间通过导向杆3d1连接，导向杆3d1固定设置在座角板3d2上且与架套3a2之间通过槽杆3a3滑动连接，槽杆3a3设置在架套3a2上。纠偏座3d的顶部设置有防滑垫3d3。由于纠偏座3d需要与固定不动的管道紧贴，为了防止在纠偏过程中纠偏座3d发生打滑，利用防滑垫3d3连接纠偏座3d和管道内壁，且防滑垫3d3的具有一定磁性，以便进一步吸紧金属管道。

纠偏头3c包括锥形套3c1和纠偏轴3c2，锥形套3c1为圆锥形结构，锥形套3c1能够转动的套接在纠偏轴3c2的一端，纠偏轴3c2的另一端固定在纠偏座3d上。

利用锥形套3c1的圆锥结构，在进行纠偏时，锥形套3c1的尖端伸入至前段管道内，在张紧过程中前段管道会沿锥形套3c1的锥面逐渐移动并对准后段管道的接口。

在机器人进行管道巡检时，利用摄像头3b对管道内的情况进行拍摄和实时监控，当发现管道错位后，在进行前后管道纠偏时，首先将纠偏架3a移动至前后管道的接口处，此时纠偏座3d和纠偏头3c均靠近纠偏架3a中心，且纠偏头3c伸出至前段管道的接口处，纠偏座3d正对后端管道的接口处，随后电机3e2带动中心螺杆3e1转动，进而使得两个连接座3e3相向移动，将支杆3e4张开，支杆3e4推动座角板3d2和纠偏座3d逐渐向外移动并贴近后段管道内壁，同时纠偏头3c也或向外张开，由于前段管道为错位管道，所以纠偏头3c会最先与前段管道的接口接触，然后继续张紧，纠偏头3c将前段管道逐渐矫正。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (6)

1.一种管道连接纠偏巡检机器人，其特征在于，包括机架（1）、用于在管道内移动的行走机构（2）以及对相连管道安装纠偏的纠偏机构（3），行走机构（2）和纠偏机构（3）均通过电控模块（4）控制，行走机构（2）沿机架（1）圆周分布且对称安装在机架（1）上，纠偏机构（3）对称安装在机架（1）的两端，纠偏机构（3）包括纠偏头（3c）和纠偏座（3d），纠偏头（3c）安装在纠偏座（3d）上，纠偏座（3d）通过张紧组件（3e）安装在机架（1）的两端；

所述机架（1）包括多组环架（1a）和连接板（1b），环架（1a）与环架（1a）之间通过连接板（1b）连接，行走机构（2）沿端部环架（1a）圆周方向分布安装，电控模块（4）通过安装架（1d）和杆架（1c）安装在环架（1a）和连接板（1b）组成的机身内，杆架（1c）连接两端的环架（1a），安装架（1d）位于环架（1a）内侧且与杆架（1c）的两端固定连接；

所述张紧组件（3e）包括中心螺杆（3e1）、电机（3e2）和两个连接座（3e3），电机（3e2）安装在安装架（1d）上，中心螺杆（3e1）与电机（3e2）的输出轴固定连接，两个连接座（3e3）分别与中心螺杆（3e1）的两端螺纹连接，连接座（3e3）与纠偏座（3d）之间通过支杆（3e4）连接，支杆（3e4）的两端分别与纠偏座（3d）和连接座（3e3）铰接，中心螺杆（3e1）与纠偏机构（3）之间通过杆套（3e5）连接，杆套（3e5）设置在中心螺杆（3e1）的中部；

所述纠偏机构（3）还包括纠偏架（3a）和摄像头（3b），纠偏架（3a）固定对称安装在机架（1）两端的环架（1a）上，摄像头（3b）通过外端板（3a1）安装在纠偏架（3a）上，张紧组件（3e）位于纠偏架（3a）内侧，纠偏架（3a）与杆套（3e5）之间通过架套（3a2）连接，纠偏座（3d）与架套（3a2）之间滑动连接；

所述纠偏座（3d）与支杆（3e4）之间通过座角板（3d2）连接，座角板（3d2）固定设置在纠偏座（3d）的内侧，座角板（3d2）与架套（3a2）之间通过导向杆（3d1）连接，导向杆（3d1）固定设置在座角板（3d2）上且与架套（3a2）之间通过槽杆（3a3）滑动连接，槽杆（3a3）设置在架套（3a2）上。

2.如权利要求1所述的一种管道连接纠偏巡检机器人，其特征在于，所述行走机构（2）包括轮架组件（2a）和电动脚轮（2b）以及方便电动脚轮（2b）适应不同环境和管径的适调组件（2c），电动脚轮（2b）安装在轮架组件（2a）上，轮架组件（2a）对称安装在机架（1）端部的两个环架（1a）上，适调组件（2c）安装在相邻两个环架（1a）之间且与对应的轮架组件（2a）连接。

3.如权利要求2所述的一种管道连接纠偏巡检机器人，其特征在于，所述轮架组件（2a）包括轮脚（2a1）和脚座（2a2），电动脚轮（2b）安装在轮脚（2a1）的一端，轮脚（2a1）的另一端与脚座（2a2）铰接，脚座（2a2）固定在对应环架（1a）上，轮脚（2a1）的中部与适调组件（2c）连接。

4.如权利要求3所述的一种管道连接纠偏巡检机器人，其特征在于，所述适调组件（2c）包括滑座（2c1）、连杆（2c2）以及斜撑（2c3），斜撑（2c3）的一端与轮脚（2a1）铰接另一端与滑座（2c1）铰接，滑座（2c1）套接在连杆（2c2）上，连杆（2c2）的两端分别连接相邻环架（1a），滑座（2c1）与对应环架（1a）之间通过弹簧（2c4）连接，弹簧（2c4）套设在对应的螺杆上且其两端分别与滑座（2c1）和环架（1a）抵接。

5.如权利要求1所述的一种管道连接纠偏巡检机器人，其特征在于，所述纠偏头（3c）包括锥形套（3c1）和纠偏轴（3c2），锥形套（3c1）为圆锥形结构，锥形套（3c1）能够转动的套接在纠偏轴（3c2）的一端，纠偏轴（3c2）的另一端固定在纠偏座（3d）上。

6.如权利要求5所述的一种管道连接纠偏巡检机器人，其特征在于，所述纠偏座（3d）的顶部设置有防滑垫（3d3）。