基本信息
- 项目名称：
- 管道检测机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 目前投入市场的管道机器人多用于清洗行业，用于管内检测较少。由此急需一种无线自动控制的管内检测机器人来满足市场需求。 该检测机器人采用新颖多段式机构和无线控制模式，采用连杆、万向轮等机构使其机动灵活，利用单片机对驱动电机进行差速控制转向。机器人主要由驱动系统，CCD图像采集系统及无损伤检测的涡流检测系统等组成。 可应用于石油、煤气、化工、水利、锅炉等行业的管内精确检测等工作
- 详细介绍：
- 当前诸多行业如石油、天然气、核工业、给排水、锅炉、中央空调通风等行业中,管道的使用量急速增长，其作用不可小觑。但管道在使用过程中会由于腐蚀、压力以及其它外力损伤等因素对管道造成一定影响。需要定期对管道内部进行清洗、维护从而延长管道使用寿命，以及定期检测与安全评估来预防重大安全事故等工作。由于管道所处环境复杂且工作人员不宜甚至不能进入其中进行作业，就迫切需要管道机器人实施相应工作。而目前国内投入运营的管道机器人主要为履带式的中央空调模式，且功能单一、稳定性与适应性差。投入市场的检测机器人多为有线控制，操作繁琐极其不方便，难以满足市场需求。由此可见，市场迫切需求一种基于无线自动控制的管内检测机器人。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 在许多行业如石化、天然气、核工业、给排水、管道输送、中央空调通风等,管道起着极其重要的作用。然而管道由于受到各种因素影响致使内部环境发生变化，为确保正常生活和安全生产，便需定期进行管内清洗、维护、检测等相关工作。而国内投入的管道机器人多应用于管内清洗且稳定性差，难以适应管内复杂情况，针对国内管道机器人发展状况及市场对管道检测设备的需求，我们制作此管道检测机器人，以便进行管道内部相关检测与评估，对重大安全事故进行预防等。 关键技术： 1、智能化控制技术。 2、传感器技术。 3、图像采集技术。 4、无损伤检测技术。。 创新点： 舍弃国内传统有线控制方案，采用智能化的无线控制模 式。 不仅可以适应不同口径和垂直的管道，还能够在直角弯道和三通处通过，适应性强。 采用高灵敏度的CCD图像采集系统和涡流检测装置，对管道内壁无损伤。 主要技术指标： 总重量 1.6kg 适应口径 170mm ~290mm 总长度 610mm 电机额定电流 0.2A 额定电压 12V 电机额定功率 1.5W 额定速度 50mm/s 电机额定转速 20r/min
科学性、先进性
- 该管道检测机器人舍弃了国内传统管道机器人履带式的有线控制的结构模式，采用比较新颖的多段式机构和无线的智能化控制。 驱动部分驱动轮采用倾斜的设计，可以在圆管道中行走。连杆机构的应用使其不仅可以适应不同口径的管道，还可以进出垂直管道。利用万向轮和前方的导向轮使得机器人具有优秀的机械转向能力。再加上多段式的设计，使得该机器人在机械学性能上占有优势。 电控部分采用了单片机对检测机器人进行精确的智能化控制。检测部分由LED照明装置、CCD摄像机、涡流传感器、位置传感器等探测元件组成。实现了对管壁内部的精确检测，与目前国内的管道机器人相比，该管内检测机器人具有良好的使用价值和推广应用价值。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年12月参加校挑战杯比赛活动。 2011年6月初参加省第九届挑战杯活动，荣获省一等奖。
作品所处阶段
- 实验改进阶段
技术转让方式
- 技术合作
作品可展示的形式
- 图纸、图片、实物、现场演示、视频等
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该检测机器人采用多段式的独特设计，不仅具有优秀的机械性能，同时还融合了自动化控制技术和基于无损伤检测的CCD图像采集技术、涡流检测技术。具有无可比拟的技术优势。 该检测机器人可广泛应用于石油、煤气、化工、水利、锅炉等行业的管内无损伤监测，从而可以对管道进行相关性能的评估，对综合利用管道，预防各类危险事故的发生等具有极其重要的作用。不仅方便、灵活、适应性强、操作简单，经济实惠。而且市场急切需要，具有良好的市场前景。
同类课题研究水平概述
- 国外管道机器人起步于20世纪60年代，70年代以后，石油、化工、天然气及核工业的发展为管道机器人的应用提供了广阔而诱人的前景，而机器人学、计算机、传感器等理论和技术的发展，也为管内和管外自主移动机器人的研究和应用提供了技术保证。日、美、法、德等国在此方面作了大量研究工作，其中日本从事管道机器人研究的人员最多，成果也最多。 80年代以来，日本不仅研制可通过L形弯管道管内检测机器人。还研制成检查热电站进水管的机器人，能在热电站运行中进行工作。日本奥林帕斯光学有限公司发明适用于密闭容器管道或管束间的狭窄复杂区域检修作业的导管型微机器人。 日本三菱电机公司、住友电气工业公司和松下技研公司共同研制出用于核电站蒸汽发生器的传热管外表面检测的链式微小机器人系统。 德国西门子公司研制了在管道里爬行的管道蜘蛛机器人各种类型的管道内运动。它不仅适合在水平管道中运动，在垂直管道中机器人的腿也能支撑起身体的重量并自由行走。该机器人可以在管径为8-30cm的管道中行走，该类机器人对管径变化有很好的适应性。后来，该国Technische大学还设计出了用橡胶球行走的管道机器人，可以适应管径为60cm--70cm的管道。 经过近几年的发展，国内管道机器人已有了巨大的进步，但主要集中在高等院校，如哈尔滨工业大学、上海交通大学等高等院校和科研机构如大庆石油管理局、胜利油田、中国石油天然等单位。从目前国内情况来看，国内的投入市场的管道机器人多应用于清洗行业，功能过于单一，且多为履带式的驱动方式，不仅适应性较差，难以适应管道内的复杂环境，而且稳定性去欠佳。特别是在微小管道、特殊管道(如变径管道、带有“T”型、“L”型、“U”型的管道)进行检测和维修还不够成熟，在机构、控制等方面还不够完善。总体看来国内管道检测机器人的研制和应用已经有了一定的基础，但是仍处于起步阶段。国内管道机器人特别在在无损伤检测方面特别具有吸引力和巨大的市场。
