管道内壁喷丸机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种管道内壁喷丸机器人，包括：行走机构，该行走机构具有壳体和在壳体周向均置的三组轮总成，以及驱动部分或全部轮总成的驱动总成；该行走机构的重心向下偏置，使三组轮总成中的两组轮总成构成底总成，余下的一轮总成构成顶总成；清理机构，安装在行走机构的前端，该清理机构周向设有多个用于喷丸的喷嘴；以及回收机构，安装在行走机构的后端，该回收机构的下部设有多个收集口，以通过负压收集沉积在管道底部的物料。依据本发明专利技术的管道内壁喷丸机器人运行相对平稳，从而能够提高清理回收率。

Shot Peening Robot for Pipeline Inner Wall

The invention discloses a shot-peening robot for the inner wall of a pipeline, which comprises a walking mechanism with three sets of wheel assemblies, which are located in the circumference of the shell and the driving assembly of the driving part or all of the wheel assemblies; the center of gravity of the walking mechanism is offset downward, so that two sets of wheel assemblies in the three groups of wheel assemblies constitute the bottom assembly, and the remaining one wheel assembly constitutes the top cleaner; The structure is installed at the front end of the walking mechanism, and the cleaning mechanism is circumferentially provided with a plurality of nozzles for shot peening; and the recovery mechanism is installed at the back end of the walking mechanism. The lower part of the recovery mechanism is provided with a plurality of collecting ports to collect materials deposited at the bottom of the pipeline through negative pressure. According to the invention, the shot peening robot on the inner wall of the pipeline runs relatively smoothly, thereby improving the cleaning recovery rate.

【技术实现步骤摘要】
管道内壁喷丸机器人
本专利技术涉及一种管道内壁喷丸机器人。
技术介绍
近几十年来，随着科技的进步和能源消耗的增加，管道运输技术取得了长足进步，在石油和天然气领域得到广泛应用。随着管道逐渐老化，不同程度的腐蚀和泄漏严重影响了管道的正常运行。随着管道服役年限的延长，管道内壁会发生不同程度的结垢和杂质粘附，造成管输效率降低。因此，研发高效的管道检修、清理、维护设施具有重要的现实意义。管道机器人是针对输油气管道的检测、喷涂、接口焊接、异物清理等检修维护作业研制的特种机器人，它综合了智能移动载体技术和管道缺陷无损检测技术。通过携带的无损检测装置和作业装置，对运行中的油气管道进行在役检测、清理、维护，以保障管道安全畅通。管道机器人代替人工进行管道的检测维修能够大量节省管道的维护管理费用和减少管道材料的浪费，具有重要的现实意义和社会实用价值。目前国内在管道机器人方面的研究起步较晚。哈尔滨工业大学的邓宗全教授最先研究轮式行走的管道机，主要用于大口径管道的自动化检测。上海大学最先研究的移动探测器及集成系统可实现20mm管道内探测。近几年，管道机器人的形式样式与应用场合更加灵活与常见。如北京顺义区最近投入使用的智能管道机器人不仅可以自动报警与定位还可以进行监测,与人工方式比较能够提高了有限空间作业以及安全保障能力，效率也大大的提高了很多。管道机器人不但为人类生活提供了便利，在重大场合也可以进行实验模拟。苏州大学五名学生专利技术出一种微型管道机器人，其头部设有摄像机监控装置，可深入核电蒸汽管道，检查管道安全，避免事故。随着现代科学技术的飞速发展，许多单位开始研究管道机器人。管道机器人也在许多领域得到应用，并逐渐得到改进和发展。管道机器人在国外已经有了较为成熟的研究。1978，法国J1Vultut首次提出了轮式管道机器人行走机构模型。而在1993，东京理工大学就开始研究管道机器人。他们成功地开发了一种微型管道机器人。美国的工业制造业一直处于世界前列，许多公司和大学都生产管道机器人。2001年，纽约天然气集团和卡内基梅隆大学机器人研究所开发了一种无缆长距离管道机器人，它能够检测地下天然气管道的状况。加拿大是第一个成功生产完整的双卡特彼勒管道机器人系统的制造商。卡特彼勒采用刚性支撑结构，连接紧密，刚性好。但是这种刚性支撑的履带不会改变行走过程中两个轨道之间的夹角。因此，它仅适用于直径不变化的的普通作业场合。中国专利文献CN201077029Y公开了一种管道内壁电动抛丸除锈机，其行走系统是在除锈机的底侧设置有轮式底盘。轮式底盘在圆形管道中很难保持轮体始终与管道间有良好的接触，抛丸除锈机的侧面很容易与圆形管道内壁产生摩擦。抛丸除锈机在行进方向的前部设有抛丸器，后部则是清理装置，轮式底盘在其行进的方向上相对比较长，轮系在该方向上的延展方向也比较长。抛丸所产生的丸料与冲击下的碎屑的混合物基于重力会堆积在管道底侧，而影响底盘后侧轮体的前行。此外，轮式底盘具有一定的支撑高度，影响清理回收装置的配置，尤其是，如前所述，受轮式底盘后侧轮体被混合物的阻挡，会导致轮式底盘的跳动，影响清理回收率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种运行相对平稳，从而能够提高清理回收率的管道内壁喷丸机器人。依据本专利技术的实施例，提供一种管道内壁喷丸机器人，包括：行走机构，该行走机构具有壳体和在壳体周向均置的三组轮总成，以及驱动部分或全部轮总成的驱动总成；该行走机构的重心向下偏置，使三组轮总成中的两组轮总成构成底总成，余下的一轮总成构成顶总成；清理机构，安装在行走机构的前端，该清理机构周向设有多个用于喷丸的喷嘴；以及回收机构，安装在行走机构的后端，该回收机构的下部设有多个收集口，以通过负压收集沉积在管道底部的物料。上述管道内壁喷丸机器人，可选地，所述壳体具有前壳体和后壳体，前后壳体间采用竖直的铰链连接或者采用万向联轴器连接。可选地，所述轮总成包括：座部，该座部固定安装在壳体内，并提供给定方向的导引结构；丝母丝杠机构，该丝母丝杠机构的丝杠安装在座部上，丝杠轴线与所述给定方向平行；相应地，与丝杠配合的丝母导引于所述导引结构；第一支撑杆，该第一支撑杆的一端铰接于座部在导引方向上的一端，该第一支撑杆的另一端安装有车轮；第二支撑杆，该第二支撑杆的一端铰接于第一支撑杆，相应铰接点在第一支撑杆的中部或向车轮所在端偏置；第二支撑杆的另一端铰接于所述丝母；以及伺服电动机，安装在所述座部于导引方向的另一端，并输出连接丝杠。可选地，适配于第一支撑杆，壳体上开有宽度大于第一支撑杆宽度的缝，以用作第一支撑杆收纳或探出时的过缝。可选地，驱动总成与车轮一一对应，并安装在相应车轮所在的第一支撑杆上。可选地，清理机构包括：清理壳体，固定安装在行走机构的前端；送料管道，尾端用于外接弹丸料源，该送料管道安装在清理壳体内；喷头，安装在送料管道的前端；以及喷嘴，周向均置在喷头上。可选地，送料管道通过轴承回转地安装在清理壳体内；提供驱动送料管道回转的回转驱动机构；在送料管道的尾端配装有与送料管道尾端间形成回转副的转换接头，以静态的为送料管道配管。可选地，收集口为在壳体轴向延伸的条形口；条形口有三个，在回收机构下部周向居中设有一个，另外两个间关于居中设置的条形口对称。可选地，三个条形口所形成总成的圆心角小于等于75度，且大于等于30度。可选地，回收机构上设有收集口的部件构成一舱体，该舱体在回收机构的径向被导引机构所导引；提供一调整机构，该调整机构输出连接所述舱体，以在导引机构的径向调整舱体；舱体外接回收管道，以通过负压回收物料。在本专利技术的实施例中，管道内壁喷丸机器人配置三组轮总成，通过重心向给定的方向偏置，该给定的方向会因重力关系而被确定为管道内壁喷丸机器人上下方向的下方；三组轮总成中的两组分居在管道内壁喷丸机器人竖中剖面的两边。喷丸丸料以及喷丸工艺所产生碎屑会基于沉降而沉积在管道底部，前述两组轮总成跨在沉积物的两边，其行进不受沉积物的影响，运行相对比较平稳，从而能够保证例如回收机构和清理机构工作的平稳性，提高清理和回收效率。附图说明图1为一实施例中管道内壁喷丸机器人立体结构示意图。图2为一实施例中管道内壁喷丸机器人主视结构示意图（省略前置摄像头）。图3为一实施例中轮总成结构示意图。图4为一实施例中清理机构内部结构示意图。图5为一实施例中回收机构控制结构示意图。图中：A.清理机构，B.行走机构，C.回收机构。A1.喷嘴，A2.喷头，A3.前置摄像头，A4.清理壳体，A5.第一连接体，A6.封头，A7.动力舱，A8.三相异步电动机，A9.空心轴，A10.转换器，A11.管接头。B1.轮总成，B2.前壳，B3.万向联轴器，B4.后壳。B11.第一支撑杆，B12.直流电动机，B13.车轮，B14.第二支撑杆，B15.丝母，B16.伺服电动机，B17.联轴器，B18.丝杠，B19.底座。C1.第二连接体，C2.后置摄像头，C3.排气管，C5.导槽，C4.导槽，C5.罩壳，C6.过孔，C7.容器，C8.富集罩，C9.收集口。用于指示方向的尖头（非标号）：F表示前，B表示后。具体实施方式石油管道普遍采用圆管，因此具有确定的轴向、周向和径向，而管道内壁喷丸机器人则顺管道工进，顺管道方向即管道的轴向。在本专利技术的实施例中，行走机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道内壁喷丸机器人，其特征在于，包括：行走机构，该行走机构具有壳体和在壳体周向均置的三组轮总成，以及驱动部分或全部轮总成的驱动总成；该行走机构的重心向下偏置，使三组轮总成中的两组轮总成构成底总成，余下的一轮总成构成顶总成；清理机构，安装在行走机构的前端，该清理机构周向设有多个用于喷丸的喷嘴；以及回收机构，安装在行走机构的后端，该回收机构的下部设有多个收集口，以通过负压收集沉积在管道底部的物料。

【技术特征摘要】
1.一种管道内壁喷丸机器人，其特征在于，包括：行走机构，该行走机构具有壳体和在壳体周向均置的三组轮总成，以及驱动部分或全部轮总成的驱动总成；该行走机构的重心向下偏置，使三组轮总成中的两组轮总成构成底总成，余下的一轮总成构成顶总成；清理机构，安装在行走机构的前端，该清理机构周向设有多个用于喷丸的喷嘴；以及回收机构，安装在行走机构的后端，该回收机构的下部设有多个收集口，以通过负压收集沉积在管道底部的物料。2.根据权利要求1所述的管道内壁喷丸机器人，其特征在于，所述壳体具有前壳体和后壳体，前后壳体间采用竖直的铰链连接或者采用万向联轴器连接。3.根据权利要求1或2所述的管道内壁喷丸机器人，其特征在于，所述轮总成包括：座部，该座部固定安装在壳体内，并提供给定方向的导引结构；丝母丝杠机构，该丝母丝杠机构的丝杠安装在座部上，丝杠轴线与所述给定方向平行；相应地，与丝杠配合的丝母导引于所述导引结构；第一支撑杆，该第一支撑杆的一端铰接于座部在导引方向上的一端，该第一支撑杆的另一端安装有车轮；第二支撑杆，该第二支撑杆的一端铰接于第一支撑杆，相应铰接点在第一支撑杆的中部或向车轮所在端偏置；第二支撑杆的另一端铰接于所述丝母；以及伺服电动机，安装在所述座部于导引方向的另一端，并输出连接丝杠。4.根据权利要求3所述的管道内壁喷丸机器人，其特征在于，适配于第一支撑杆，壳体上开...

【专利技术属性】
技术研发人员：王高琦，马敬东，王守仁，王孟超，王超，刘威，高海铭，张尊伊，孙珽耀，李成林，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37