科创中国
伸缩式管道机器人装置
成果类型：: 新技术
发布时间: 2022-11-07 16:00:26
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”智能技术体系化应用专业科技服务团| 毕光元 | 2022-11-09 13:53:58
管道机器人属于特种机器人的研究范畴，是一种可在管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统。目前常见的管道机器人有轮式管道机器人与履带式管道机器人，普遍存在牵引力差、越障能力差，且体积较大，只能适用于大口径管线等问题。此外，由于地下管线往往深埋，铺设环境复杂，目前各类管道机器人所使用的定位技术均有或多或少的缺陷。GPS定位与电磁定位方法无法应用于深埋地下管线中机器人的定位；单一里程计定位误差较大，且不能获得机器人运动的三维姿态；视觉定位方法目前大多处于研究阶段，实际应用中还有诸多问题。此外，上述技术更难以获得被检测地下管线的三维坐标。
针对上述问题，本项目开发出一种新型管道机器人装置，主要面向非开挖技术铺设的各类地下管线，具备双向行走能力、较强的爬坡能力和优异的环境适应能力，并能适应多种不同口径的管道。此外，机器人前端配有CCD摄像头，并配有上位机系统，用户可在上位机实时观察管道内部视频图像。
与现有的管道机器人相比，该项目优势在于：
1. 主体结构采用多节模块设计，便于机器人顺利通过弯曲管道；
2. 机器人达到IP68的防护等级，能够长时间在地下恶劣的环境中使用；
3. 能自动检测锁止机构是否可靠锁止；
4. 设计有非接触式的限位控制装置，防止机器人动作超出安全行程；
5. 克服现有管道机器人无法准确进行自主定位的缺点，机器人配有惯性导航模块，能对机器人自身姿态和地下管线的三维坐标进行准确定位；
6. 机器人与上位机的通讯采用直流载波通讯技术，传输距离远，抗干扰能力强。
本发明公开了一种伸缩式管道机器人装置包括伸缩机构,锁止机构,机器人主舱体,前支撑轮系,后支撑轮系,中支撑轮系和可拆卸铰链;伸缩机构,锁止机构之间通过可拆卸铰链连接,伸缩机构,中支撑轮系之间通过螺栓连接,中支撑轮系,机器人主舱体之间通过可拆卸铰链连接,锁止机构,机器人主舱体之间通过可拆卸铰链连接,前支撑轮系与锁止机构之间,后支撑轮系与锁止机构之间均通过螺纹连接;本发明主体结构采用多节模块设计,便于机器人顺利通过弯曲管道.
北航工研院相关研发团队
管网检测系统是一套集机械化与智能化为一体的记录管道内部情况的设备，对于管道内部的情况可以进行实时影像监测、记录、视频回放、图像抓拍及视频文件的存储等操作，无需人员进入管内即可了解管道内部状况。管网检测系统由主控制器，电缆盘，爬行器及镜头四部分组成。通过主机控制爬行器于管道内爬行，对管道内绣层、结垢、腐蚀、穿孔、裂纹等情况，进行360°全方位观察与检测的管道检测设备。且能够在工地现场实时处理采集的资料信息，立即生成检测报告，为后续管道维修、护理提供全方位的数据资料，通过分析软件处理从而了解管道内真实产状及异物异体的活动情况。地下管网检测系统是一种极其实用，操作方便，功能完善的管道检测设备。
模块设计：整个系统采用模块化设计，操作灵活，兼容性强，功能全面，具备开机自检功能，各个硬件单元有工作状态指示灯，升级维护方便快捷。
性能强劲：大功率直流电机驱动，六轮驱动爬行，拖力≥200磅，无极变速，最大行进速度可达35m/min，爬行最长距离可达1000米。
转向及越障能力强：可在管道内壁原地转弯，并可灵活绕开管内障碍物，最大爬坡能力≥55°。
内置姿态传感器：精度±1%，爬行器姿态实时监控，可有效防止倾翻，并有防侧翻预警功能，同时可实现管道坡度测量。
图像清晰：配备有800万像素高清摄像头。
扩展功能强大：可接声呐探头、激光探头、机械手等辅助设备。
定位精准：可配高精度GPS定位系统，可实时采集存储作业点坐标信息。
计数精确：采用进口高精度编码器，误差小于±0.01m。
实时显示：腔体气压、距离、爬行速度、爬行器姿态，依仪器型号而定。
激光雷达：360°全方位无盲区扫描；扫描速率可达3000次/秒；扫描最大半径可达30M;依仪器型号而定。
本成果可支持技术合作，技术转让，技术咨询等合作方式。
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