管道检测机器人

管道检测机器人

在城市污水、天然气输送、工业物料运输、给排水和建筑物通风系统等领域里，管道作为一种有效的物料输送手段而广泛应用。为提高管道的寿命、防止泄漏等事故的发生，就必须对管道进行有效的检测维护等，而目前管道检测和维护多采用管道机器人来进行[1]。所谓管道机器人就是一种可沿管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器件如位置和姿态传感器、超声传感器、涡流传感器等以及操作机械如管道裂纹与管道接口焊接装置、防腐喷涂装置、操作手、喷枪、刷子等，在工作人员的遥控操纵或计算机控制下可在极其恶劣的环境中，能够完成一系列管道检测维修作业的机电一体化系统。管道机器人可完成的管道作业有：生产、施工过程中的管道内外质量检测；管道内部清扫、抛光、焊接、喷涂等维护；对接焊缝的探伤、补口作业；旧管道腐蚀程度、破损情况检测和泄漏预报等等[2 3]。 1 管道机器人的发展状况

1.1 管道机器人的理论研究发展状况

管道机器人的研究所涉及的面很广，随着70年代电子技术、计算机技术、自动化技术的发展和进步，国外的管道机器人技术自90年代初以来得到了迅猛发展并接近于应用水平。1987年日本学者T.Morimitsu 等人成功研制了一种振动式管内移动机器人。1999年西班牙

设计内容 主要结论 第一章 概述 1. 1 机器人概述 机器人----这一词最早使用始于1920年至1930年期间在捷克作家凯勒尔* 凯佩克（Karel capek）的名为\罗莎姆的万能机器人\的幻想剧中，一些小的人造的和拟人的傀儡绝对地服从其主人的命令。这些傀儡被称为“机器人”。该单词起源于捷克语“robota”。意思是“强制的劳动”。 机器人的组成与人类相似。举例说，人搬运某一物体的运动过程可用图（a）所示的方块图来说明。首先，人听到外部的命令或用眼睛看到外部的指令，并由眼睛测量出距离。感受到这两种信息经过感觉神经送到大脑中，大脑经过分析计算，然后通过运动神经发出指令，手臂用最好的方式伸向物体，并将物体抓住，手上的感觉神经，感觉物体已经抓牢了，把信息传给大脑。大脑命令手抓起物体，同时指令脚移动到所要求到达的地点，最后放下物体。一般包括以下几个部分见图（b）：

1

（19）中华人民共和国国家知识产权局

（12）发明专利申请

（10）申请公布号

CN108801507A

（43）申请公布日 2018.11.13（21）申请号CN201810361516.7

（22）申请日2018.04.20

（71）申请人精工爱普生株式会社

地址日本东京

（72）发明人山村光宏;神谷俊幸

（74）专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司

代理人张永明

（51）Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

（54）发明名称

力检测装置及机器人

（57）摘要

一种力检测装置及机器人，减小漂移并具

有高的力检测特性。力检测装置具有：力传感

器，具有接受力而输出电荷的压电元件；预压

部，预压所述力传感器；转换输出电路，接受来

自所述力传感器的电荷而输出电压，所述预压部

与所述转换输出电路的第一接地短路。另外，所

述预压部与所述第一接地为相同电位。另外，力

检测装置还具有外壳，所述外壳收纳所述力传感

器及所述转换输出电路，所述外壳与第二接地短

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根据管道机器人的不同驱动模式，大致可以分为八种。

第一种是流动式机器人，这类机器人没有驱动装置，只是随着管内流体流动，

属于不需要消耗能源的被动型机器人，但是其运动模式相当有限。

第二种是轮式机器人，这一类机器人广泛运用于管道检查工作，目前许多的商业机器人就是这一类型。

第三种是履带式机器人，即用履带代替轮子。

第四种是腹壁式机器人，这类机器人通过可以伸张的机械臂紧贴管道内壁，推动机器人前进。

第五种是行走式机器人，这类机器人通过机械足运动，但是这类机器人需要大量驱动器，并且难以控制。

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第六种是蠕动式机器人，这类机器人像蚯蚓一样通过身体的伸缩前进。 第七种是螺旋驱动式，即驱动机构做旋转运动，螺旋前进。 第八种是蛇型机器人，这类机器人有许多关节，像蛇一样前行。

可完成的管道作业有:人生产、安装过程中的管内外质量检测。B:使用过程

中焊缝情况、表面腐蚀、裂缝破损等故障诊断。C:恶劣环境下管道清扫、喷涂、焊接、内部抛光等维护。D:对埋地旧管道的修复。E:管道内外器材运送、抢救等其它用途。

管道机器人适用的最小管径为150mm，最大可达2000mm,功能样式皆可定制。精湛的技术，优

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根据管道机器人的不同驱动模式，大致可以分为八种。

第一种是流动式机器人，这类机器人没有驱动装置，只是随着管内流体流动，

属于不需要消耗能源的被动型机器人，但是其运动模式相当有限。

第二种是轮式机器人，这一类机器人广泛运用于管道检查工作，目前许多的商业机器人就是这一类型。

第三种是履带式机器人，即用履带代替轮子。

第四种是腹壁式机器人，这类机器人通过可以伸张的机械臂紧贴管道内壁，推动机器人前进。

第五种是行走式机器人，这类机器人通过机械足运动，但是这类机器人需要大量驱动器，并且难以控制。

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第六种是蠕动式机器人，这类机器人像蚯蚓一样通过身体的伸缩前进。 第七种是螺旋驱动式，即驱动机构做旋转运动，螺旋前进。 第八种是蛇型机器人，这类机器人有许多关节，像蛇一样前行。

可完成的管道作业有:人生产、安装过程中的管内外质量检测。B:使用过程

中焊缝情况、表面腐蚀、裂缝破损等故障诊断。C:恶劣环境下管道清扫、喷涂、焊接、内部抛光等维护。D:对埋地旧管道的修复。E:管道内外器材运送、抢救等其它用途。

管道机器人适用的最小管径为150mm，最大可达2000mm,功能样式皆可定制。精湛的技术，优

文档介绍了机器人三原则以及机器人定义,更重要的展示人员机器人对应关系,方便我们直观认识到机器人相关知识。

机器人常识

机器人的定义

机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器

机器人构成 机器人的能量 人需要从吃的食物中吸收能量，而机器人却只吃“电能”。因此，一般的机器人都是使用可充电电池。 机器人的大脑 机器人和人一样需要有大脑来控制机器人的动作。就像电脑中的CPU一机器人三原则

1. 机器人不应伤害人类；

2. 机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外；

3. 机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。

样，在机器人身上也有它自己的CPU，在这里我们称为微控制器。 别看芯片小，它可是在机器人中控制所有动作的关键。它收集周围环境的信息，并根据收集到的环境情况向执行机构发出命令，驱动机器人完成各种功能。 机器人的身体结构 我们要让机器人平稳地行走，还要设计它的身体结构，也就是机械结构。生活中有很多机器都有很巧妙的机械结构，比如脚一踩，自行车轮子就能

转起来；又如飞机正是模仿了鸟的流线形的身体结构，才能以庞大的身躯在天上飞而不掉下

工业机器人技术发展现状

摘要：随着工业机器人的快速发展，其在汽车制造、机械加工、焊接、上下料、磨削抛光、搬运码垛、装配、喷涂等作业中得到越来越多的应用。本文通过分析国内外工业机器人技术和产业现状，了解了近代工业机器人的发展趋势；并以ABB公司为例，通过介绍其第7代新型工业机器人产品——IRB6700系列，对当代工业机器人的发展进行了了解。

关键词：工业机器人、现状、ABB、IRB6700系列

0．前言：

工业机器人是综合了计算机科学技术、机械工程技术、电子工程技术、信息传感器技术、控制理论、机构学、人工智能学、仿生学等多学科而形成的高新技术。在国外工业机器人技术日趋成熟，其已经成为一种标准设备而在工业自动化行业广泛应用，从而也形成了一批在国际上较有影响力的工业机器人公司，工业机器人技术的发展水平也成为一个国家工业自动化水平的重要标志。

1．国内外工业机器人技术与产业现状

1.1国外机器人技术与产业现状

自从20世纪60年代开始，经过近六十年的迅速发展，随着对产品加工精度要求的提高，关键工艺生产环节逐步由工业机器人代替工人操作，再加上各国对工人工作环境的严格要求，高危、有毒等恶劣条件的工作逐渐由机器人进行替代作业，从而增加了对工业机器

青岛科技大学本科毕业设计（论文）

前言

油气管道输送是与铁路、公路、水运、航运并列的五大运输行业之一，长输油气管道作为一种特殊设备广泛应用于石油、石化、化工等工业领域以及城市燃气系统中，在国民经济中占有重要地位。随着“开发大西部”以及“西气东输”的战略指导方针，长输油气管道的数量在不断增加。由于历史原因，国内在役长输油气管道中部分管材制管质量较差，加上施工建设过程中存在部分焊接缺陷和涂层缺陷，这给管道的安全运行埋下隐患，即使部分投产验收合格的管道，在运行过程中也难免受到介质、温度、疲劳、腐蚀、局部载荷等因素影响，服役一段时间后产生缺陷或导致缺陷扩展，并可能最终发生失效，给人民生命财产、工业生产和社会稳定构成威胁。如何检测发现管道缺陷，事前对含缺陷管道进行评价和预测(含缺陷管道的剩余强度评价，含缺陷管道的剩余寿命预测)，确保在役油气长输管道安全可靠运行是目前世界各国普遍关注和迫切需要解决的重大课题。

由于在前面所述的一般工业、石油天然气、军事装备等领域中，管道作为一种有效的物料输送手段而广泛应用。为提高管道的寿命、防止泄漏等事故的发生，就必须对管道进行有效的检测维护等。而目前管道检测和维护多采用管道机器人来进行。所谓管道机器人就是一种可沿管道内

目 录

中文摘要 ···················································································································· Ⅰ 英文摘要 ···················································································································· Ⅱ

1 绪论 ................................................................................................................................... 1

1.1 课题的背景与意义 ............................................................................................... 1 1.2 机器人的发展现状及趋势 ..........

青岛科技大学本科毕业设计（论文）

前言

油气管道输送是与铁路、公路、水运、航运并列的五大运输行业之一，长输油气管道作为一种特殊设备广泛应用于石油、石化、化工等工业领域以及城市燃气系统中，在国民经济中占有重要地位。随着“开发大西部”以及“西气东输”的战略指导方针，长输油气管道的数量在不断增加。由于历史原因，国内在役长输油气管道中部分管材制管质量较差，加上施工建设过程中存在部分焊接缺陷和涂层缺陷，这给管道的安全运行埋下隐患，即使部分投产验收合格的管道，在运行过程中也难免受到介质、温度、疲劳、腐蚀、局部载荷等因素影响，服役一段时间后产生缺陷或导致缺陷扩展，并可能最终发生失效，给人民生命财产、工业生产和社会稳定构成威胁。如何检测发现管道缺陷，事前对含缺陷管道进行评价和预测(含缺陷管道的剩余强度评价，含缺陷管道的剩余寿命预测)，确保在役油气长输管道安全可靠运行是目前世界各国普遍关注和迫切需要解决的重大课题。

由于在前面所述的一般工业、石油天然气、军事装备等领域中，管道作为一种有效的物料输送手段而广泛应用。为提高管道的寿命、防止泄漏等事故的发生，就必须对管道进行有效的检测维护等。而目前管道检测和维护多采用管道机器人来进行。所谓管道机器人就是一种可沿管道内