一种原油管道泄漏检测机器人

本发明新型涉及原油运输管道检漏设备领域，尤其涉及一种原油管道泄漏检测机器人。

背景技术：

随着我国油气管道工程的发展，我国的石油运输能力和管道保护技术得到了极大的提升，但原油管道渗漏现象依然时有发生。原油管道泄漏后会严重破坏当地土壤，污染地下水，一旦发生爆炸事故，不仅会造成重大经济损失还会造成严重的人员伤亡。因此，当其发生泄漏时，使用高效的检测措施至关重要。

目前，在原油管道中泄漏检测方法有管外和管内检测两种方法。管外检测法是利用外设的检漏点确定漏点的大致范围，最后通过人工排查出具体位置。这种检漏方法因地而异，而且普遍耗时较长，多达6～9小时。管内检测法主要由内部可移动机器搭载检测设备进行检测，主要有清管器连接检测器与智能球两种，但都无法主动推进，以至于不能迅速到达泄漏点范围，因此，需要一种既能迅速到达指定范围又能缓慢运行配合检测的管道内部检漏机器人。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种原油管道泄漏检测机器人，用以解决现有的检测装置检测效率不高的问题。

本发明提供一种原油管道泄漏检测机器人，包括：

支撑主体，所述支撑主体的内部沿着轴向方向开设有一个圆柱形空腔，所述支撑主体的外侧沿着圆周方向均匀开设有若干个条形槽，每个所述条形槽内均固定安装有一个导轨，相邻两个所述条形槽相反的一端均安装有一个铰接座；

多个脚轮组件，每个所述条形槽内固定安装有一个所述脚轮组件，每个所述脚轮组件均包括支撑杆、支撑连杆、脚轮、齿条、齿轮和超声波检测器；所述齿条固定安装在所述导轨内，所述支撑杆的一端与对应的所述条形槽的铰接座铰接连接，另一端固定安装有所述脚轮，所述支撑连杆的一端与所述支撑杆的中间位置铰接，另一端转动安装有所述齿轮，所述齿轮由转动电机控制转动，且与所述齿条啮合，所述超声波检测器固定安装在所述支撑杆的内侧靠近脚轮的一端；

旋转驱动组件，所述旋转驱动组件安装在所述圆柱形空腔内，且与所述圆柱形空腔同轴心，用于驱动所述脚轮组件作旋转运动；

多个轴向推进组件，多个所述无轴推进器沿圆周方向均匀安装在所述支撑主体上，用于驱动所述支撑主体沿原油管道主动行进。

进一步地，还包括防撞装置，所述防撞装置包括两个，两个所述防撞装置分别固定安装在所述支撑主体的前后两端。

进一步地，所述防撞装置为半圆形，两个所述防撞装置与所述支撑主体一体构成胶囊状结构。

进一步地，所述轴向推进装置为无轴推进器。

进一步地，两个所述防撞装置与所述支撑主体上设置有三个通孔，三个所述通孔沿着圆周方向均匀设置，每个所述通孔内均固定安装有一个所述无轴推进器。

进一步地，所述无轴推进器包括导管、桨叶、电机定子绕组、电机转子和水润滑轴承，所述电机定子绕组固定安装在所述导管内，所述电机定子绕组与所述电机转子组成驱动电机，所述桨叶与所述电机转子的内壁固定连接，所述导管内位于电机转子的两端均固定安装有一个所述水润滑轴承用于约束所述电机转子的轴向运动。

进一步地，所述旋转驱动组件包括旋转轴、旋转电机和支撑板，所述旋转轴位于所述圆柱形空腔内且与所述圆柱形空腔同轴心，所述旋转电机固定在所述旋转轴上，用于驱动所述旋转轴转动，所述支撑板的一端与所述旋转轴固定连接，另一端与所述支撑主体固定连接。

进一步地，所述支撑板包括两组，两组所述支撑板分别设置在所述旋转轴的两端，且每组所述支撑板均包括三根支撑板，三根支撑板沿圆周方向均匀布置，且每个所述支撑板的一端均与所述旋转轴固定连接，另一端均与所述支撑主体固定连接。

进一步地，所述条形槽包括6个，6个所述条形槽沿着所述支撑主体的圆周方向均匀且交错布置，每个所述条形槽内均固定安装有一个导轨，所述脚轮组件包括6个，每个所述条形槽内固定安装一个所述脚轮组件，且相邻两个所述脚轮组件的安装方向相反。

本发明提供的原油管道泄漏检测机器人相对于现有技术能够具备的有益效果为：

1、本发明提供的原油管道泄漏检测机器人采用多组轴向推进组件主动推进，能够快速到达原油泄漏区域，再减速，减速的同时多个所述脚轮组件张开成为伞形结构，使脚轮与原油管道内壁接触，所述伞形结构的轴心与管道轴心保持重合，并通过旋转驱动组件驱动所述脚轮组件沿所述管道内壁进行转动，二者复合运动对管道内的泄漏区域进行全方位检测，从而实现泄漏点的快速准确定位。

2、本发明中通过将防撞装置设置为半圆形，两端的半圆形的防撞装置与圆柱形支撑主体构成胶囊状结构，本发明提供的泄漏检测机器人在的结构形态上采用胶囊和伞形二者复合的形式，使得在需要加速到达泄露区时，脚轮组件收拢。整个检测机器人为胶囊状，因此在加速前进时，阻力较小，能够迅速到达；当到达泄露区域后，通过张开脚轮组件并转动从而实现泄露点的检测，运脚轮组件的撑开不仅减缓了检测时的速度，也增加了其稳定性和检测结果的精确度。

附图说明

图1为本发明提供的原油管道泄漏检测机器人的第一实施例的结构示意图；

图2为图1的截面视图；

图3为图1中的原油管道泄漏检测机器人去掉防撞装置后的结构示意图；

图4为图3的主视图；

图5为图4中沿a-a的截面视图；

图6为支撑主体的结构示意图；

图7为旋转驱动组件的结构示意图；

图8为无轴推进器的结构示意图；

图中

1-支撑主体、2-脚轮组件、3-旋转驱动组件、4-防撞装置、5-轴向推进组件、11-条形槽、12-导轨、13-铰接座、21-支撑杆、22-支撑连杆、23-脚轮、24-齿条、25-齿轮、26-检测器、31-旋转轴、32-旋转电机、33-支撑板、6-通孔、51-导管、52-桨叶。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种原油管道泄漏检测机器人，包括支撑主体1，安装在所述支撑主体1上的多个脚轮组件2、旋转驱动组件3以及多个轴向推进组件5，多个所述脚轮组件5沿着圆周方向均匀布置安装在所述支撑主体1上，所述轴向推进组件5用于所述泄漏检测机器人的主动推进，能够使泄漏检测机器人能够迅速到达泄漏区域，所述旋转驱动组件3用于驱动支撑主体1进行转动，从而带动多个所述脚轮组件2沿着管道的内壁进行转动，每个所述脚轮组件2均包括一个检测器，所述脚轮组件2沿着管道内壁转动从而对管道的泄漏点进行准确的检测。

结合图1、图2、图3和图8，所述支撑主体1的内部沿着轴向方向开设有一个圆柱形空腔，所述支撑主体1的外侧沿着圆周方向均匀开设有若干个条形槽11，每个所述条形槽11内均固定安装有一个导轨12，相邻两个所述条形槽11交错设置。需要说明的是这里的交错设置指的是在每个条形槽11内均固定安装有一个铰接座13，每相邻的两个所述条形槽11的铰接座13安装在相反的一端。所述条形槽11可以设置为两个或者是两个以上，优选设置为6个。

如图1至图5所示，多个所述脚轮组件2与多个所述条形槽11一一对应，每个所述条形槽11内均对应安装有一个所述脚轮组件2。每个所述脚轮组件2均包括支撑杆21、支撑连杆22、脚轮23、齿条24、齿轮25和超声波检测器26。所述齿条24固定安装在所述导轨12内，所述支撑杆21的一端与对应的所述条形槽11的铰接座13铰接连接，另一端固定安装有所述脚轮23，所述支撑连杆22的一端与所述支撑杆21的中间位置铰接，另一端转动安装有所述齿轮25，所述齿轮25由转动电机控制转动，所述齿轮25与所述齿条24啮合，所述超声波检测器26固定安装在所述支撑杆21的内侧靠近脚轮的一端，相邻的两个所述脚轮组件2的安装方向相反。需要说明的是，这里的相邻的两个所述脚轮组件2的安装方向相反指的是，相邻的两个支撑杆21分别与安装在相邻的两个条形槽11内的相对的两个铰接座13进行铰接，而相邻的两个条形槽11的铰接点安装在相反的一端，因此在当所述脚轮组件展开时，位于相同一端的脚轮组件2形成一个伞形结构，而两端的所述脚轮组件2形成两个相对的且交错的伞形结构。

因此，本发明中的所述原有管道泄漏检测机器人在到达检测点后，通过电机驱动带动齿轮25沿所述齿条24滚动，从而带动支撑连杆22将所述支撑杆21张开，安装在相同一端的支撑杆21张开形成为伞形结构。由于相邻的两个脚轮组件2的支撑杆21的安装方向相反，因此两端的所述支撑杆21张开成为两个交错且相对的伞形结构。每个所述支撑杆21的内侧底部均固定安装有超声波检测器26，因此能够对管道内壁前后方向进行全方位的检测。所述超声波检测器26在检测过程中可以通过探头始终保持与所述管内壁进行接触，并跟随所述支撑主体1进行转动，从而对泄漏点进行检测，同时也可以通过一定距离内发射超声波的方式进行检测，但是为了提高检测的精度，优选采用通过超声波探头在跟随脚轮23转动的过程中始终保持与管道内壁接触的方式来对泄漏点进行检测。

其中，作为优选的，所述脚轮组件2优选为6组，相同安装方向的三组脚轮组件2张开成为一个伞形结构，且对朝向管道的一侧进行泄漏检测。另外的三组脚轮组件敞开成为另一个伞形结构，对朝向管道的另一侧进行泄漏检测。

如图7所示，所述旋转驱动组件3安装在所述支撑主体1的圆柱形空腔内，用于驱动所述圆柱形支撑主体1转动，所述旋转驱动组件3包括旋转轴31、旋转电机32和支撑板33，所述旋转轴31位于所述圆柱形空腔内且与所述圆柱形空腔同轴心，所述旋转电机32固定在所述旋转轴31上，且与所述旋转轴31同轴心并用于驱动所述旋转轴31转动，所述支撑杆21的一端与所述旋转轴31固定连接，另一端与所述支撑主体1固定连接。当所述检测机器人在到达泄漏检测点位置后，通过所述旋转驱动组件3的旋转电机32主动所述旋转轴31进行转动，旋转轴31转动通过所述支撑板33带动所述支撑主体1进行转动，所述支撑主体1转动带动所述脚轮组件2沿着所述管道内壁进行转动，从而对管道内壁进行全方位的检测，提高检测准确性和检测的效率。

其中，为了提高所述旋转驱动组件3与所述支撑主体1之间的连接强度，所述支撑板33包括两组，两组所述支撑板33分别设置在所述旋转轴31的两端，且每组所述支撑板33均包括三根支撑板，三根支撑板沿圆周方向均匀布置，且每个所述支撑板的一端均与所述旋转轴31固定连接，另一端均与所述支撑主体1固定连接。因此所述结构设置能够更好地将所述驱动电机32的旋转驱动作用力传递给所述支撑主体1，从而带动所述脚轮组件2上的超声波检测器26沿着所述原油管道的内壁作旋转运动。

本发明中通过将所述脚轮组件2的撑开成为伞形结构，且在所述旋转驱动组件3的作用下沿着所述管道的内壁进行转动，不仅减缓了检测时的速度，也增加了其稳定性和检测结果的精确度。

结合图1和图8，所述轴向推进组件5为无轴推进器，多个所述无轴推进器沿圆周方向均匀安装在所述支撑主体上。采用多个所述无轴推进器，能够使所述原油管道机器人能够迅速到达泄漏区域，通过控制多个所述无轴推进器的转速能够实现检测机器人整体的加速、减速、悬停以及转弯等动作，从而能够迅速到达泄漏区域。当检测机器人到达泄漏区域后，控制所述检测机器人减速悬停，同时通过电机驱动带动脚轮组件张开成为伞形结构，所述脚轮组件2的脚轮23接触管壁使检测器中心与管道中心保持重合，再由旋转驱动组件3带动所述脚轮组件2沿圆周方向进行转动，通过超声波检测器26发射超声波进行检测，从而对泄漏区域的泄漏点进行全方位检测，准确获取泄漏的位置。需要说明的是，在所述脚轮组件2的转动过程中，所述轴向推进组件5仍然可以缓慢推进，从而提高检测的效率。

本发明提供的所述检测机器人在运动形式上采用无轴推进器5进行主动快速推进和脚轮组件2张开旋转两者结合的复合运动，无轴系传动，提高了推进效率；脚轮切向旋转，实现了全方位检测，轴向缓慢前进保证了超声波检测精度。

结合图1和图8所示，其中作为优选的，所述无轴推进器5包括三组，三组所述无轴推进器5沿着圆周方向均匀安装，三组所述无轴推进器5用于驱动所述检测机器人加速、减速、悬停和转弯。本发明中通过控制所述无轴推进器5的转速，来实现所述检测机器人的加速、减速、悬停和转弯。例如，如图4所示，其中作为优选方案，所述无轴推进器5包括3组，三组无轴推进器5沿着圆周方向均匀安装，三组所述无轴推进器5用于驱动所述检测机器人加速、减速、匀速和前进、后退、悬停、转弯。本发明种通过协调控制所述无轴推进器5的转速进而实现所述检测机器人的加速、减速、匀速和前进、后退、悬停、转弯。

例如：当所述三组无轴推进器5旋转产生的动力(+)与管道内流体本身的推力(-)相等时，机器人悬停于管道的某一位置。当所述三组无轴推进器5旋转产生的动力(+)大于管道内流体本身的推力(-)时，机器人逆流体运动方向前进/顺着流体运动方向后退。当三组无轴推进器5旋转产生的动力(+)小于管道内流体本身的推力(-)时，机器人逆流体运动方向后退/顺流体运动方向前进。

当机器需要向右转弯时，位于机器人前进方向中轴线右边无轴推进器5减慢旋转速度，使得其产生的动力(+)小于流体本身的推力(-)；位于机器人前进方向中轴线左边无轴推进器5加快旋转速度，使得其产生的动力(+)大于流体本身的推力(-)，使得左边前进运动速度大于右边的前进运动速度，从而实现向右转弯。

当所述无轴推进器5为三组时，通过控制三组所述无轴推进器5的转速，使得每组所述推进器5产生的推动力向之和为前进方向，从而实现加速；当三组所述无轴推进器5产生的推动力之和与检测机器人前进的方向相反，则减速。当三组所述无轴推进器5产生的推动力之和为0，则匀速。

所述无轴推进器5包括导管51、桨叶52、电机定子绕组、电机转子和水润滑轴承，所述电机定子绕组固定安装在所述导管内，所述电机电阻绕组与所述电机转子组成驱动电机，所述桨叶与所述电机转子的内壁固定连接，所述导管内位于电机转子的两端均固定安装有一个所述水润滑轴承用于约束所述电机转子的轴向运动。所述无轴推进器5的具体的结构和工作原理均为现有技术，本发明中并不属于首次提出，因此不作赘述。

需要说明的是所述轴向推进器除了采用所述的无轴推进器5外，还可以采用现有的螺旋桨、喷水推进、吊舱推进或者是泵推进等现有的推进方式，但是为了提高传动的效率，优选采用无轴推进器。

由于检测机器人在行进的过程中有可能会出现碰撞，因此为了提高检测机器人的强度，提高使用寿命，所述泄漏检测机器人还包括防撞装置4，所述防撞装置4包括两个，两个所述防撞装置4分别固定安装在所述支撑主体的前后两端。

更为优选的，所述防撞装置为半圆形，两个所述防撞装置与所述支撑主体1一体构成胶囊状结构。在结构设计方面采用胶囊式，减少行进阻力，也因此在同样的距离下减少了供能的消耗。因此，本发明提供的泄漏检测机器人在的结构形态上采用胶囊和伞形二者复合的形式，使得在需要加速到达泄露区时，脚轮组件2收拢，整个检测机器人为胶囊状，因此在加速前进时，阻力较小，能够迅速到达；当到达泄露区域后，通过张开脚轮组件2并转动从而实现泄露点的检测，运脚轮组件2的撑开不仅减缓了检测时的速度，也增加了其稳定性和检测结果的精确度。

两个所述防撞装置4与所述支撑主体1上设置有三个通孔6，三个所述通孔6沿着圆周方向均匀设置，每个所述通孔6内均固定安装有一个所述无轴推进器5。本发明中通过将三个所述无轴推进器5安装在所述通孔6内，能够进一步减小所述检测机器人在行进过程中遇到的阻力。

所述原油管道泄漏检测机器人的整体的工作原理为：首先多个脚轮组件2收拢，使支撑主体1与分别位于支撑主体1两端的防撞装置2构成为一个胶囊状结构，通过所述三个无轴推进器5高速转动，使得所述泄漏检测机器人迅速到达泄漏区域，当到达泄漏区域后，为了能够对泄漏点进行准确的检测，由高速状态转向低速状态，无轴推进器5反向旋转使仪器减速悬停为检测做准备，然后脚轮组件2的齿轮25在支撑连杆22底部与齿条24啮合旋转，支撑连杆22进而推动支撑杆张开使转向脚轮接触管壁使仪器中心与管道中心保持重合，安装于空腔内的转轴31转动带动仪器切向转动，从而对管道开始进行全方位的超声波检测。

本发明提供的所述原油管道泄漏检测机器人，采用多组轴向推进组件5主动推进，能够快速到达原油泄漏区域，再减速同时多个所述脚轮组件2张开成为伞形结构，使脚轮23与原油管道内壁接触，所述伞形结构的轴心与管道轴心保持重合，并通过旋转驱动组件3驱动所述脚轮组件2沿所述管道内壁进行转动，二者复合运动对管道内的泄漏区域进行全方位检测，从而实现泄漏点的快速准确定位。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。