一种适应不同管径内壁大面积无损检测机器人的制作方法

1.本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种适应不同管径内壁大面积无损检测机器人。


背景技术：

2.管道在我们的日常生产和生活中无处不见，例如：石油、天然气运输管道、自来水运输以及焊接钢管等。但是在铁磁管道被广泛应用的情况下，也有着大量可能存在缺陷，其中最广泛的缺陷有如下几种情况：1）超长管道为了便于运输，通常在施工现场进行焊接拼装来实现，因此在焊接处可能存在缺陷，这些缺陷会严重影响构件质量甚至带来安全问题；2）管道长时间工作，会出现腐蚀破坏，这不仅会对环境造成污染，也会造成巨大的能源损耗；3）管道连接处连接件老化，造成连接处泄漏产生不必要的损失危害等。在传统的检测中，在管道工作时不能进行无损检测，且只有管道彻底破损之后才能检测出问题来。
3.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种适应不同管径内壁大面积无损检测机器人，结构紧凑，质量轻，易携带，运动稳定，运动导向性好，曲面适应性强，探测范围广，满足无损检测相关标准，用于任何形状、尺寸的管径内壁大面积无损检测。
5.为了实现上述目的，本发明提供的一种适应不同管径内壁大面积无损检测机器人，包括位于同一中轴线上的柔性半自动适应模块和磁粉探伤无损检测模块；所述柔性半自动适应模块包括呈三棱柱状结构的移动本体、自前至后依次设置在移动本体前端板上的定位弹簧、三角板和管道尺寸适应丝杠以及三组分别设置在移动本体侧板上的移动组件，所述移动组件包括原动杆、连杆、从动杆、运动轮组、柔性连杆复位弹簧组，所述原动杆分别通过连接杆与三角板相连，所述原动杆、连杆和从动杆依次铰接且与移动本体的侧板形成柔性连杆结构，用于配合原动杆、连杆和从动杆往复运动的所述运动轮组通过步进电机驱动，所述复位弹簧组一端与移动本体的侧板垂直连接，另一端通过弹簧滑轨与连杆垂直连接；所述磁粉探伤无损检测模块包括三棱柱状结构的检测本体以及若干沿检测本体中轴线方向依次交错设置的检测组件，所述检测组件包括自外至内依次连接的交叉磁轭、弹簧阻尼元件和压力计以及用于带动交叉磁轭、弹簧阻尼元件和压力计沿检测本体径向位移的丝杠。
6.优选地，所述移动本体和检测本体的侧板之间的连接处具有圆滑过渡面；优选地，所述移动本体和检测本体的圆滑过度面的下部均设有防撞导轮；优选地，所述步进电机通过电机安装板固定在移动本体的侧板上；优选地，所述从动杆通过从动杆支座与移动本体的侧板固定连接；优选地，所述移动本体的前端板以及检测本体的后端板上均设有用于方便把持的
把手；优选地，所述压力计通过连接板与弹簧阻尼元件固定连接。
7.本发明提供的一种适应不同管径内壁大面积无损检测机器人，具有如下有益效果：1、本发明的环境适应性极强，通过调节管道尺寸适应丝杠可适应任何内径大小、形状各异的管道，能够在检测管道内壁是否破损代替人工作业，成本更低，工作效率更高；2、本发明的寿命比现有管道内壁检测设备长，由于柔性半自动适应模块和磁粉探伤无损检测模块的下部均具有防撞导轮，在管道内壁无损检测机器人进入铁磁管道前，柔性半自动适应模块的防撞导轮起到了先锋作用，不至于使磁粉探伤无损检测模块与管道产生碰撞，即避免了由本发明给管道到来的损害，同时也保护了检测机器人；3、本发明采用了柔性连杆机构，运动副元素为面接触，压强较小，有利于润滑，磨损较小，可以方便的用来达到增力、扩大行程和实现远距离传达等目的；4、本发明的柔性连杆复位弹簧组具有使管道内壁受力均匀，防止管道振动倾斜而使检测结果不准确，检测探头发现倾斜的问题；5、本发明将步进电机安装于原动杆与移动本体的侧板相连接的电机安装板上，不仅可以节省空间使机器人在管道内占据更小的空间，而且可以使机器人更好携带；6、本发明采用皮带进行传送动力使机器人在管道内爬行，皮带带有良好的弹性，在工作中能缓和冲击和振动，运动平稳无噪声；结构简单制造容易，安装和维修方便，成本较低。
8.7、本发明的磁粉探伤无损检测模块采用了弹簧阻尼元件，使交叉磁轭在进入铁磁管道后，丝杠进行工作时，防止工作中的交叉磁轭抖动，不仅可以保护交叉磁轭，还可以防止磁轭碰撞管道产生破坏。
9.8、本发明的磁粉探伤无损检测模块加入了压力计，压力计可以得到力反馈，确保交叉磁轭精准的触碰到铁磁管道壁面，使该机器人在进行工作时不会受到阻力作用，能够确保检测结果的准确性。
10.9、本发明的磁粉探伤无损检测模块优选采用了3个交叉磁轭，多组交叉磁轭不仅可以提升检测的准确度，而且可以扩大检测范围，提高检测效率。
附图说明
11.图1为本发明提供的一种适应不同管径内壁大面积无损检测机器人的柔性半自动适应模块的结构示意图。
12.图2为本发明提供的一种适应不同管径内壁大面积无损检测机器人的结构示意图。
13.图3为图2的左视图。
14.图4为本发明提供的一种适应不同管径内壁大面积无损检测机器人的检测组件的结构示意图。
15.图中：101运动轮组102电机安装板103原动杆104传送带105连杆106步进电机107弹簧滑轨108复位弹簧组109从动杆110从动杆支座；
201定位弹簧202三角板203管道尺寸适应丝杠204连接杆205移动本体的后端板206移动本体的侧板207检测本体的侧板208防撞导轮209交叉磁轭；301移动本体的前端板302小管道303把手304大管道；401弹簧阻尼元件402连接板403丝杠404压力计。
具体实施方式
16.下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。
17.如图1
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4所示，为本发明提供的一种适应不同管径内壁大面积无损检测机器人，包括位于同一中轴线上的柔性半自动适应模块和磁粉探伤无损检测模块。柔性半自动适应模块包括呈三棱柱状结构的移动本体、自前至后依次设置在移动本体前端板上的定位弹簧201、三角板202和管道尺寸适应丝杠203以及三组分别设置在移动本体的侧板206上的移动组件。管道尺寸适应丝杠203与移动本体的前端板301相连，定位弹簧201和三角板202套在螺杆上，实现了机器人的管道内壁尺寸的适应部分的动力来源。移动组件包括原动杆103、连杆105、从动杆109、运动轮组101、柔性连杆复位弹簧组108，原动杆103分别通过连接杆204与三角板202相连，原动杆103、连杆105和从动杆109依次铰接且与移动本体的侧板206形成柔性连杆结构，实现了机器人适应任意尺寸管道的主体部分。用于配合原动杆103、连杆105和从动杆109往复运动的运动轮组101通过步进电机106驱动，步进电机106安装于原动杆103与移动本体的侧板206相连接的电机安装板102上，运动轮组101包括位于原动杆103和连杆105铰接处的主动后轮和位于连杆105和从动杆109铰接处的被动前轮，步进电机106将动力传输至运动轮组101的主动后轮，然后再通过传送带104将主动前轮和被动后轮连接在一起，实现机器人的整体运动部分。复位弹簧组108一端通过螺钉与移动本体的侧板206垂直连接，另一端通过弹簧滑轨107与连杆105垂直连接，实现了柔性连杆机构的复位。步进电机106通过电机安装板固定在移动本体的侧板206上，不仅可以节省空间使机器人在管道内占据更小的空间，而且可以使机器人更好携带。从动杆109通过从动杆支座110与移动本体的侧板206固定连接。移动本体的前端板301、移动本体的侧板206以及检测本体的侧板207上均设有用于方便把持的把手303，便于搬运提携该机器人。
18.如图2
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3所示，移动本体的侧板206与移动本体的侧板206以及检测本体的侧板207与检测本体的侧板207之间的连接处具有圆滑过渡面，移动本体和检测本体的圆滑过度面的下部均设有防撞导轮208，防撞导轮208安装在导轮架上，导轮架安装在移动本体和检测本体已经钻好的螺纹孔内，组成了移动本体和检测本体的防撞导向部分。
19.如图4所示，磁粉探伤无损检测模块包括三棱柱状结构的检测本体以及若干沿检测本体中轴线方向依次交错设置的检测组件，检测组件包括自外至内依次连接的交叉磁轭209、弹簧阻尼元件401和压力计404以及用于带动交叉磁轭209、弹簧阻尼元件401和压力计404沿检测本体径向位移的丝杠403，交叉磁轭209通过螺钉与弹簧阻尼元件401相连接，压力计404通过连接板402与弹簧阻尼元件401固定连接，丝杠403通过螺钉与交叉磁轭209、弹簧阻尼元件401和压力计404组成的板块相连。检测组件的安装方式有两种：一种是检测组件通过螺钉固定在检测本体的侧板上，另一种是检测本体的侧板向内凹陷形成用于放置局部或全部的检测组件的容纳腔。移动本体通过焊接与检测本体组成适应不同管径内壁大面积无损检测机器人。
20.本发明的工作原理为：先将铁磁管道通磁，在通磁完成后，先调整管道尺寸适应丝杠203，使三角板202调整到最低位置，然后将带有防撞导轮208的柔性半自动适应模块的前段放入铁磁管道内，直至将柔性半自动适应模块和磁粉探伤无损检测模块全部放入铁磁管道内，调整管道尺寸适应丝杠203，使柔性连杆机构在柔性连杆复位弹簧组108的帮助下适应小管道301的尺寸，磁粉探伤无损检测模块的丝杠403开始运动，带动交叉磁轭209运动，直至碰触到大管道304内壁，压力计404读数刚到零的临界时，丝杠403停止运动，然后打开步进电机106，机器人在铁磁管道内做爬行运动，交叉磁铁209对铁磁管道进行无损检测，直至检测完整条铁磁管道。
21.工作完毕复位过程：当检测作业全部完成之后，设备得到停止信息，完成当前检测流程之后，适应不同管径内壁大面积无损检测机器人的移动本体的柔性连杆复位弹簧组108调整到所受弹力最小的状态，交叉磁轭209通过丝杠收回检测本体内。
22.本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。