一种巡检机器车

    技术2025-12-02  2


    本技术涉及巡检机器人,特别是涉及一种巡检机器车。


    背景技术:

    1、随着人们对电力需求的日益增长,我国水电站的数量和装机容量逐年提升,对于水电站的巡检需求也在不断扩大。在水电站日常巡检过程中,针对发电机组的离相封闭母线管道的维护与检修一直是巡检过程中的重点与难点。离相封闭母线管道作为环形贯通管道的一种,其独特的双管路、管套管结构,使得工人无法直接对管道内部环境进行目视观察,而传统人工拆解的检修方式存在设备伤害大、花费时间长、人力成本高等缺陷。

    2、现有技术中,离相封闭母线管道有着大管套小管的复杂双管路结构。外管作为绝缘外壳,对离相封闭母线起保护、绝缘作用。绝缘外壳是一个直径为1.45m的铝管,其壁厚一般为6~10mm。导体的直径为0.9m。绝缘外壳与导体间存在绝缘子作为内部导体的支撑。每组绝缘子在管道长度方向上的间隔约2.6m,三个一组且互相以120°的角度分布。

    3、在这种离相封闭母线管道的管道间隙(机器人巡检空间)的间隙高度在22~28cm范围内,绝缘子开口尺寸为19cm的圆形开口。

    4、另外,这种离相封闭母线管道的管道蜿蜒,即有直道段,也有拐弯段,还有爬升段,因此,要通过机器人对这种管道旋转,不仅要保证其在直道段内需要具有良好的运动,还要保证机器人可以在管道内进行转向(从直道进入弯道)以及爬升(需要克服自身重力)。

    5、在这种管道中,机器人在行走过程中轮腿完全竖直时候机器人整体高度需大于28cm(即大于管隙最大尺寸),另外,还要求长度不能够超过50cm(这是由于在某些情况下,管道长度不超过50cm,例如一些拐弯位置),现有的机器人在这种高度下,根本无法携带合适的设备以及控制元件进行巡检。

    6、因此,希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

    7、申请内容

    8、本技术的目的在于提供一种巡检机器车来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

    9、为实现上述目的,本技术提供一种巡检机器车,用于环形管道巡检,所述所述巡检机器车包括:

    10、机器人本体;

    11、行走机构,所述行走机构安装在所述机器人本体上,所述行走机构用于使所述机器人本体在所述环形管道内运动;

    12、机械臂,所述机械臂与所述机器人本体连接,且能够伸入所述机器人本体内部或伸出所述机器人本体;

    13、第一机械爪组件,所述第一机械爪组件安装在机械臂的远离所述机械人本体的一端;

    14、多个第二机械爪,各个所述第二机械爪安装在机械臂的远离所述机器人本体的一端,各个所述第二机械爪设置在所述第一机械爪组件所形成的容置空间内;

    15、加热装置,所述加热装置设置在靠近第二机械爪的位置,用于为所述第二机械爪附近进行加热;其中,

    16、所述第二机械爪在第一温度区间具有第一形态,所述第二机械爪在所述第二温度区间具有第二形态,其中,所述第一温度区间与所述第二温度区间的温度区间不同;

    17、所述加热装置用于使所述机械爪周围的温度自所述第一温度区间上升至第二温度区间。

    18、可选地,所述第一机械爪组件包括:

    19、多个第一机械爪,各个所述第一机械爪围合形成一个容置空间;

    20、传力组件,所述传力组件分别与每个第一机械爪连接,用于控制各个第一机械爪相互靠近或远离;

    21、力传感器,所述力传感器设置在一个或多个所述第一机械爪的朝向容置空间的一侧;

    22、驱动机构,所述驱动机构用于控制所述传力组件运动,从而使传力组件带动各个所述第一机械爪运动。

    23、可选地,每个所述第二机械爪包括:

    24、记忆合金骨架;

    25、柔性硅胶外壳,所述记忆合金骨架设置在所述柔性硅胶外壳内部;其中,

    26、当所述第二机械爪位于第一温度区间时,所述记忆合金骨架具有第一状态;当所述第二机械爪位于第二温度区间时,所述记忆合金骨架自所述第一状态变成第二状态,从而带动柔性硅胶外壳形状变化。

    27、可选地,所述机器人本体上设置有滑轨平台,所述机械臂安装在所述滑轨平台上;

    28、所述巡检机器车进一步包括电动伸缩杆,所述电动伸缩杆的一端设置在机器人本体的外侧,另一端与所述机械臂连接,用于驱动所述机械臂向所述机器人本体方向运动或远离所述机器人本体。

    29、可选地,所述环形管道包括外管内壁以及内管外壁,所述外管内壁以及内管外壁相对设置,所述环形管道包括至少两个不同的管道间隙;

    30、所述行走机构包括:

    31、底轮组件,所述底轮组件设置在所述机器人本体上,所述底轮组件在所述机器人本体位于环形管道时与环形管道的外管内壁或内管外壁中的一个接触;

    32、顶轮组件,所述顶轮组件设置在所述机器人本体上,所述顶轮组件在所述机器人本体位于所述环形管道时与环形管道的外管内壁或内管外壁中的另一个接触;其中,

    33、当所述巡检机器车从环形管道中管道间隙的值大的位置过渡到另一个管道间隙的值小的位置的过程中,所述顶轮组件能够被外管内壁或内管外壁中与其接触的一个挤压运动,从而使所述巡检机器车从环形管道中管道间隙的值大的位置过渡到另一个管道间隙的值小的位置。

    34、可选地,所述机器人本体包括第一侧板、第二侧板、第一底板、第一顶板,第一连接板以及第二连接板;所述第一侧板、第二侧板、第一底板、第一连接板、第二连接板以及第一顶板合围形成一个容纳空间;

    35、所述巡检机器车进一步包括:

    36、控制舱,所述控制舱设置在所述容纳空间内并与所述第一侧板、第二侧板、第一底板、第一顶板,第一连接板以及第二连接板中的一个或多个连接;

    37、总控系统,所述总控系统设置在所述控制舱内并分别与所述底轮组件以及顶轮组件连接,用于为所述底轮组件以及顶轮组件提供电力。

    38、可选地,所述第一连接板上设置有云台组件,所述云台组件包括云台外壳、云台转子以及云台转子驱动电机,其中,所述云台外壳安装在所述第一连接板上,所述云台转子以及云台转子驱动电机安装在所述云台外壳内,所述云台转子与所述云台外壳通过旋转轴连接,从而使得云台转子能够相对旋转轴旋转,所述云台转子驱动电机与所述云台转子连接,用于驱动所述云台转子运动,所述云台转子上设置有至少两个容置孔;

    39、所述巡检机器车进一步包括:

    40、摄像装置,所述摄像装置设置在一个所述容置孔内;

    41、照明灯,所述照明灯的数量至少为一个,一个照明灯用于设置在一个容置孔内,各个照明灯的颜色不同,其中至少有一个照明灯的颜色为白色。

    42、可选地,所述顶轮组件包括:

    43、柔性臂组件,所述柔性臂组件的数量为四个,其中两个柔性臂分别通过转轴组件与所述第一侧板转动连接,另外两个柔性臂分别通过转轴组件与所述第二侧板转动连接;

    44、扭簧转动件,所述扭簧转动件的数量与所述柔性臂组件的数量相同,一个扭簧转动件设置在一个转轴组件上,其中,每个扭簧转动件设置为:设置在转轴组件上的扭簧转动件的一个扭簧支腿与与该转轴组件连接的柔性臂组件连,另一个扭簧支腿与该转轴组件连接,所述扭簧转动件为与其抵靠的柔性臂组件提供弹性力;

    45、顶轮,所述顶轮的数量与所述柔性臂组件的数量相同,一个顶轮设置在一个柔性臂组件上;

    46、顶轮驱动装置,所述顶轮驱动装置的数量与所述顶轮的数量相同,一个顶轮驱动装置用于驱动一个顶轮转动;其中,

    47、当各个所述柔性臂组件中的一个或多个受到所述外管内壁或内管外壁中与其接触的一个挤压后压缩受挤压的柔性臂组件所接触的所述扭簧转动件,从而使被挤压的柔性臂组件克服扭簧转动件的弹性力而运动。

    48、可选地,所述柔性臂组件的长度通过如下方法获取:

    49、获取环形管道的管隙高度;

    50、获取机器人基本参数;

    51、通过如下公式获取柔性臂组件的长度:

    52、h=h+2r+lcosθ;其中,

    53、h为环形管道的管隙高度;h为机器人机身高度;r为轮胎半径;θ为柔性臂组件的折叠角度可用关节角。

    54、可选地,所述巡检机器车需要满足如下条件:

    55、其中,

    56、m为单个轮胎的质量、a为加速度、顶轮与车体中心轴线夹角分别为α、底轮与车体中心轴线夹角为β、f向为巡检机器车进行圆周运动时的向心力、g为重力加速度、管道壁面对各个轮子的支撑力为ni,对各个轮子的摩擦力为fi。

    57、本技术的巡检机器车具有如下优点:

    58、(1)通过机械臂的伸缩改变整个巡检机器人的大小,从而能够尽量在进入环形管道之前拥有较小的体积,方便进入管道。

    59、(2)通过第一机械爪组件来实现管道内的物品的抓持,但是由于巡检机器人在环形管道内需要经常颠倒运动,通过第二机械爪与第一机械爪组件对被抓物品进行限位,从而防止在运动过程中掉落。

    60、(3)第二机械爪通过加热方式进行变形,一方面可以根据需要选择合适的变形形状,另一方面减少了机械部件的设置。

    61、(4)本技术可以通过顶轮组件变形的方式来实现随管道间隙变化而变化的目的,从而能够在不同管径下都能够进行行走,且与外管内壁以及内管外壁之间具有足够的摩擦力支撑巡检机器车,不会因为变形之后巡检机器车由于没有足够的摩擦力导致无法前进。


    技术实现思路


    技术特征:

    1.一种巡检机器车,用于环形管道巡检,其特征在于,所述巡检机器车包括:

    2.如权利要求1所述的巡检机器车,其特征在于,所述第一机械爪组件包括:

    3.如权利要求2所述的巡检机器车,其特征在于,每个所述第二机械爪包括:

    4.如权利要求3所述的巡检机器车,其特征在于,所述机器人本体(3)上设置有滑轨平台,所述机械臂安装在所述滑轨平台上;

    5.如权利要求4所述的巡检机器车,其特征在于,所述环形管道包括外管内壁(1)以及内管外壁(2),所述外管内壁(1)以及内管外壁(2)相对设置,所述环形管道包括至少两个不同的管道间隙;

    6.如权利要求5所述的巡检机器车,其特征在于,所述机器人本体(3)包括第一侧板(31)、第二侧板(32)、第一底板、第一顶板(34),第一连接板(35)以及第二连接板(36);所述第一侧板(31)、第二侧板(32)、第一底板、第一连接板(35)、第二连接板(36)以及第一顶板(34)合围形成一个容纳空间;

    7.如权利要求6所述的巡检机器车,其特征在于,所述第一连接板上设置有云台组件,所述云台组件包括云台外壳(1004)、云台转子(1005)以及云台转子驱动电机,其中,所述云台外壳(1004)安装在所述第一连接板上,所述云台转子(1005)以及云台转子驱动电机安装在所述云台外壳内,所述云台转子(1005)与所述云台外壳(1004)通过旋转轴连接,从而使得云台转子(1005)能够相对旋转轴旋转,所述云台转子驱动电机与所述云台转子(1005)连接,用于驱动所述云台转子(1005)运动,所述云台转子(1005)上设置有至少两个容置孔;

    8.如权利要求7所述的巡检机器车,其特征在于,所述顶轮组件包括:

    9.如权利要求8所述的巡检机器车,其特征在于,所述柔性臂组件的长度通过如下方法获取:

    10.如权利要求9所述的巡检机器车,其特征在于,所述巡检机器车需要满足如下条件:


    技术总结
    本申请公开了一种巡检机器车。所述巡检机器车包括:机器人本体;行走机构;机械臂,所述机械臂与所述机器人本体连接,且能够伸入所述机器人本体内部或伸出所述机器人本体;第一机械爪组件,所述第一机械爪组件安装在机械臂的远离所述机械人本体的一端;多个第二机械爪,各个所述第二机械爪安装在机械臂的远离所述机器人本体的一端,各个所述第二机械爪设置在所述第一机械爪组件所形成的容置空间内;加热装置,所述加热装置设置在靠近第二机械爪的位置,用于为所述第二机械爪附近进行加热。本申请通过机械臂的伸缩改变整个巡检机器人的大小,从而能够尽量在进入环形管道之前拥有较小的体积,方便进入管道。

    技术研发人员:侯涛刚,苏浩鸿,裴轩,季子铭,唐涛,陈俊熙
    受保护的技术使用者:北京交通大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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