管道机器人设计

大工微型管道机器人设计

一．微型管道机器人的介绍

微型管道机器人和微操作系统是在细微空间或狭窄空间中进行精密操作、检测或作业的机器人系统。其中微机器人一般在三维或两维尺寸上是微小的。而微操作系统在尺寸上一般不在微小范围之内，但可以实现微米、亚微米的定位和操作。

微型管道机器人在核电站细小管道、发动机等狭窄空间检测、军用侦察、医疗等领域有广泛的用途；微操作系统在生命科学、精密组装和封装等方面有广泛前景。

火力发电厂、核电厂、化工厂、民用建筑等用到各种各样微小管道，其安全使用需要定期检修。但由于窄小空间的限制，自动维修存在一定难度。仅以核电站为例，其中内径约20mm的管道有许多根，停堆检查时工人劳动条件恶劣。因此微小管道内机器人化自动检查技术的研究与应用十分必要。

“细小工业管道机器人移动探测器集成系统”由上海大学研制，包含：20mm内径的垂直排列工业管道中的机器人机构和控制技术（包括螺旋轮移动机构、行星轮移动机构和压电片驱动移动机构等）、机器人管内位置检测技术、涡流检测和视频检测应用技术，在此基础上构成管内自动探测机器人系统。该系统可实现20mm管道内裂纹和缺陷的移动探测。

宁波广强大工管道机器人适用于100mm-2000mm的管径，有探测式管道机器人、盾构式管道机器人、切割式管道机器人、转弯式管道机器人、牵引电缆绳管道机器人，样式功能皆可定制。

二．微型管道机器人设计原因

随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，集中空调被广泛地被应用于宾馆、大型商场、影剧院、超市、高档写字楼和洗浴公共场所，为人们创造了舒适、高效、节能的工作和生活环境。然而，集中空调系统长期运行，没有清洗消毒或清洗消毒不彻底，会聚集和滋生大量对人体有害的污染物和微生物，并成为了污染物和微生物传播与扩散的媒介。为了预防空气传播传染病在公共场所的传播，保障公众健康，依据《公共场所卫生管理条例实施细则》、《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》的要求，开发区卫生防病站在辖区内对公共场所集中空调通风系统开展专项检查工作，并委托宁波广强机器人科技有限公司对公共卫生场所集中空调通风系统清洗后的卫生状况进行检测。

此次检测中主要是对受检单位进行问卷调查，掌握受检单位集中空调的安装时间、年开机时间、清洗和消毒情况等，而后我司利用公司自主研发制造的微型管道探测机器人探测

通风系统管内卫生状况，通过画面可清洗地看到管道内容情况，视频即时保存。

通过本次检测发现多数宾馆、大型商场、影剧院、超市、高档写字楼和洗浴公共场所的集中空调系统未进行清洗消毒或清洗消毒未按照清洗规范来进行。而我司微型管道机器人在对这些公共场所检测不合格的同时对通风管道进行彻底清洗完全消毒，合乎清洗规范，可有效地避免集中空调通风系统引发的健康损害。

三．微型管道机器人设计

(一）微型管道机器人组成参数

1.高清一体摄像头

芯片彩色 1/4" CCD；

变倍手动对焦；

130 万像素，795 * 596；

0.1LUX；

强力LED灯照明；；

径向 360 度，仰俯 2 * 135 度；

水平 70 度（广角），1.7 度（远视）。

2.爬行器

适用于100mm-2000mm 管道检测，电动升降架，落差可达200mm；

爬行器工作电压48V，最大输出功率180W，最大负载200公斤；

可以深入管道200米；

爬行速度0-40M/分钟，六轮驱动，拖力200kg；

最大爬坡能力50°;

最大功率为90W，光照强度为1500cd;

爬行器双马达可左右转弯。

3.控制器

220V交流电，50Hz；

14" 工业级高亮液晶显示屏，分辨率1200 * 800，强光下可视；

智能显示控制终端，内置爬行器控制系统、倾斜角度自动检测系统、安全气压检测系统；图像显示视窗：实时图像、爬行器倾角、气压、距离、激光测量结果、方位角度等信息；控制功能：前进、后退、转向、停止、速度调节；镜头座的抬升、下降、灯光调节；镜头的

水平或垂直旋转或居中还原、调焦、变倍、前后视切换等；

集成视频输入/输出、串型键盘口、RS232数据串口、电源、电缆接口；

可通过键盘录入文字信息，并叠加在视频画面中显示。

尺寸：350mm * 230mm * 150mm。

4.电缆盘

高精度(±0.1m)编码器；

多芯加强电缆，并带有 227kg 凯夫拉尔增强成和分聚亚安酯护套，耐磨、防水、防腐；

抗弯拉半径≤50mm，配备电缆接头拉力牵引保护装置；

标配电缆长度为 50m，最长选配200米；

采用便携拉杆设计，配备万向轮和刹车装置，便于移动与固定；

配备电子计米器，精确定位距离，数据直接显示在屏幕上；

结构尺寸：490mm * 380mm * 570mm 。

（二）微型管道机器人设计的特点

1.适用直径100mm-2000mm的管道检测维修保养

2.镜头360°自由旋转，可视无死角

3.超强照明，强光下可视

4.可搭载多种设备完成维修保养作业

在硬件上，管道机器人采用超强驱动力，拖力200kg，最大行走速度可达40m/min，爬坡能力可达50°，高清摄像头可录制保存音像，可搭载专业的切割设备、盾构设备、声纳设备等多种高密度检测作业设备；体积更小，更为灵活。

在软件上，作为自主研发制造的管道机器人，大工管道机器人实现了机器人与控制器的完美结合；独有的电缆内芯技术，通过键盘输入指令，可在控制器上实时查看爬行器倾角（管道坡度）、气压、爬行距离（放线米数）、激光测量结果、方位角度（选配）、管道缺陷方位定位等。

操作人员可以远程控制检测车的行走，并进行管道内录像拍摄。相关的技术人员根据这些检测录像，进行管道内部状况的判读与分析

四．微型管道机器人设计的实际应用

宁波广强管道机器人目前已广泛应用于管道检测、矿井检测勘探、隧道验收、地震搜救、消防救援、灾害援助、电力巡检、反恐排爆、军事侦查、高温、高辐