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基本信息

項目名稱:
管道檢測機器人
小類:
機械與控制
簡介:
目前投入市場的管道機器人多用于清洗行業,用于管內檢測較少。由此急需一種無線自動控制的管內檢測機器人來滿足市場需求。 該檢測機器人采用新穎多段式機構和無線控制模式,采用連桿、萬向輪等機構使其機動靈活,利用單片機對驅動電機進行差速控制轉向。機器人主要由驅動系統,CCD圖像采集系統及無損傷檢測的渦流檢測系統等組成。 可應用于石油、煤氣、化工、水利、鍋爐等行業的管內精確檢測等工作
詳細介紹:
當前諸多行業如石油、天然氣、核工業、給排水、鍋爐、中央空調通風等行業中,管道的使用量急速增長,其作用不可小覷。但管道在使用過程中會由于腐蝕、壓力以及其它外力損傷等因素對管道造成一定影響。需要定期對管道內部進行清洗、維護從而延長管道使用壽命,以及定期檢測與安全評估來預防重大安全事故等工作。由于管道所處環境復雜且工作人員不宜甚至不能進入其中進行作業,就迫切需要管道機器人實施相應工作。而目前國內投入運營的管道機器人主要為履帶式的中央空調模式,且功能單一、穩定性與適應性差。投入市場的檢測機器人多為有線控制,操作繁瑣極其不方便,難以滿足市場需求。由此可見,市場迫切需求一種基于無線自動控制的管內檢測機器人。

作品圖片

  • 管道檢測機器人
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作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

在許多行業如石化、天然氣、核工業、給排水、管道輸送、中央空調通風等,管道起著極其重要的作用。然而管道由于受到各種因素影響致使內部環境發生變化,為確保正常生活和安全生產,便需定期進行管內清洗、維護、檢測等相關工作。而國內投入的管道機器人多應用于管內清洗且穩定性差,難以適應管內復雜情況,針對國內管道機器人發展狀況及市場對管道檢測設備的需求,我們制作此管道檢測機器人,以便進行管道內部相關檢測與評估,對重大安全事故進行預防等。 關鍵技術: 1、智能化控制技術。 2、傳感器技術。 3、圖像采集技術。 4、無損傷檢測技術。。 創新點: ?舍棄國內傳統有線控制方案,采用智能化的無線控制模 式。 ?不僅可以適應不同口徑和垂直的管道,還能夠在直角彎道和三通處通過,適應性強。 ?采用高靈敏度的CCD圖像采集系統和渦流檢測裝置,對管道內壁無損傷。 主要技術指標: 總重量 1.6kg 適應口徑 170mm ~290mm 總長度 610mm 電機額定電流 0.2A 額定電壓 12V 電機額定功率 1.5W 額定速度 50mm/s 電機額定轉速 20r/min

科學性、先進性

該管道檢測機器人舍棄了國內傳統管道機器人履帶式的有線控制的結構模式,采用比較新穎的多段式機構和無線的智能化控制。 驅動部分驅動輪采用傾斜的設計,可以在圓管道中行走。連桿機構的應用使其不僅可以適應不同口徑的管道,還可以進出垂直管道。利用萬向輪和前方的導向輪使得機器人具有優秀的機械轉向能力。再加上多段式的設計,使得該機器人在機械學性能上占有優勢。 電控部分采用了單片機對檢測機器人進行精確的智能化控制。檢測部分由LED照明裝置、CCD攝像機、渦流傳感器、位置傳感器等探測元件組成。實現了對管壁內部的精確檢測,與目前國內的管道機器人相比,該管內檢測機器人具有良好的使用價值和推廣應用價值。

獲獎情況及鑒定結果

2010年12月參加校挑戰杯比賽活動。 2011年6月初參加省第九屆挑戰杯活動,榮獲省一等獎。

作品所處階段

實驗改進階段

技術轉讓方式

技術合作

作品可展示的形式

圖紙、圖片、實物、現場演示、視頻等

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

該檢測機器人采用多段式的獨特設計,不僅具有優秀的機械性能,同時還融合了自動化控制技術和基于無損傷檢測的CCD圖像采集技術、渦流檢測技術。具有無可比擬的技術優勢。 該檢測機器人可廣泛應用于石油、煤氣、化工、水利、鍋爐等行業的管內無損傷監測,從而可以對管道進行相關性能的評估,對綜合利用管道,預防各類危險事故的發生等具有極其重要的作用。不僅方便、靈活、適應性強、操作簡單,經濟實惠。而且市場急切需要,具有良好的市場前景。

同類課題研究水平概述

國外管道機器人起步于20世紀60年代,70年代以后,石油、化工、天然氣及核工業的發展為管道機器人的應用提供了廣闊而誘人的前景,而機器人學、計算機、傳感器等理論和技術的發展,也為管內和管外自主移動機器人的研究和應用提供了技術保證。日、美、法、德等國在此方面作了大量研究工作,其中日本從事管道機器人研究的人員最多,成果也最多。 80年代以來,日本不僅研制可通過L形彎管道管內檢測機器人。還研制成檢查熱電站進水管的機器人,能在熱電站運行中進行工作。日本奧林帕斯光學有限公司發明適用于密閉容器管道或管束間的狹窄復雜區域檢修作業的導管型微機器人。 日本三菱電機公司、住友電氣工業公司和松下技研公司共同研制出用于核電站蒸汽發生器的傳熱管外表面檢測的鏈式微小機器人系統。 德國西門子公司研制了在管道里爬行的管道蜘蛛機器人各種類型的管道內運動。它不僅適合在水平管道中運動,在垂直管道中機器人的腿也能支撐起身體的重量并自由行走。該機器人可以在管徑為8-30cm的管道中行走,該類機器人對管徑變化有很好的適應性。后來,該國Technische大學還設計出了用橡膠球行走的管道機器人,可以適應管徑為60cm--70cm的管道。 經過近幾年的發展,國內管道機器人已有了巨大的進步,但主要集中在高等院校,如哈爾濱工業大學、上海交通大學等高等院校和科研機構如大慶石油管理局、勝利油田、中國石油天然等單位。從目前國內情況來看,國內的投入市場的管道機器人多應用于清洗行業,功能過于單一,且多為履帶式的驅動方式,不僅適應性較差,難以適應管道內的復雜環境,而且穩定性去欠佳。特別是在微小管道、特殊管道(如變徑管道、帶有“T”型、“L”型、“U”型的管道)進行檢測和維修還不夠成熟,在機構、控制等方面還不夠完善??傮w看來國內管道檢測機器人的研制和應用已經有了一定的基礎,但是仍處于起步階段。國內管道機器人特別在在無損傷檢測方面特別具有吸引力和巨大的市場。
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