城镇聚乙烯燃气管道内检测机器人技术研究进展

国内城镇聚乙烯燃气管道主要采用埋地安装方式。在长期使用过程中,为及时发现管道老化、内部缺陷问题,需要使用管道机器人进行全面检测。文中按照机器人的运动类型分类介绍了国内外管道机器人的研究进展;介绍了聚乙烯管道的特性以及现有聚乙烯管道检测技术的发展现状;研究了目前城镇聚乙烯管道检测存在的主要问题,最后提出实现机器人与多种检测技术联合使用将对未来城镇聚乙烯燃气管道内检测的发展有重要意义。

水下油气管道外检测机器人设计及其动力学分析

油气管道由于腐蚀、外力等原因会造成管壁变薄,发生穿孔、泄漏和开裂等事故。管道投入运行时间和管道长度不断增加,以及工作环境日趋恶劣,加大了水下油气管道的检测难度。基于SolidWorks软件设计了一款用于检测水下油气管道腐蚀缺陷的机器人,包括管道直行机构和旋转小车,并对关键零部件及控制系统进行了分析设计;通过ANSYSFLUENT软件模拟不同水流速度、不同移动速度下机器人壁面受力情况,分析水流速度、移动速度对机器人前端壁面受力的影响规律,发现:随着水流速度与移动速度不断增大,机器人前端壁面受力不断增大,但当移动速度增大到0.4m/s时,变化不再明显;计算得到最大阻力为170.77N,所选用推进器最大推力为110.74N,因此采用双推进器驱动能够支撑机器人前移,满足设计要求。

一种矿用管道检测机器人设计及牵引性能分析

针对瓦斯抽采管道破损泄漏检测问题,设计了一种具有管道检测和运动控制功能的螺旋式矿用管道检测机器人,介绍了该机器人的结构和检测与控制系统方案。建立了机器人在管道中运行的力学分析模型,并通过动力学仿真研究了影响机器人牵引性能的因素,结果表明:机器人在管道内运行时的牵引力与管道材质、螺旋角、管壁与驱动轮之间法向力有关;机器人在不同材质的管道中运行时最佳螺旋角不同,在相同材质的管道中运行时,无介质运输情况下牵引力高于有介质运输情况;机器人牵引力随法向力的增大而增大,但最佳螺旋角无明显变化;随着螺旋角增大,牵引力先增大后减小,螺旋角为40°时牵引力最大。为提高机器人通过弯管时的性能,提出一种变螺旋角过弯策略,即机器人主动控制螺旋角随螺旋运动单元转动以正弦式规律变化,使管道内侧的螺旋角小于外侧。搭建机器人测试平台对矿用管道检测机器人进行测试,结果表明:机器人在直管中运行的最佳螺旋角为40°;可通过增加法向力来提升机器人的牵引性能;采用变螺旋角过弯策略时,机器人在弯管中的通过性能和平稳性优于定螺旋角过弯。

基于MIMU/里程计融合的管道内检测机器人定位算法

针对管道内检测机器人在管道内自主定位的问题,提出了一种基于MIMU/里程计融合的管道内检测机器人定位算法。将捷联惯性导航系统(Stradown Inertial Navigation System,SINS)的姿态误差、速度误差和位置误差以及陀螺仪零偏和加速度计零偏作为误差状态向量,构造误差状态模型;将SINS解算的距离增量与里程计模块计算的距离增量之差和SINS解算的载体坐标系下x轴与z轴的速度信息作为误差观测量,并通过对里程计因打滑、空转等导致的错误信息进行分析与处理,构造误差观测模型。通过扩展卡尔曼滤波(Ectended Kalman Filter,EKF)对SINS解算的姿态、速度和位置进行误差补偿,绘制管道内检测机器人的轨迹图。管道内检测机器人通过111 m长的燃气管道,定位精度达到了0.99%,满足管道内检测机器人自主定位的要求。

∅610管道检测机器人速度控制装置研究

针对目前常规管道检测机器人在大流速天然气管道内由于运行速度过快而导致无法应用的问题,提出利用速度控制装置对管道机器人进行主动调速。设计∅610管道机器人速度控制装置,并对其开展了静态试验、动态试验和工业试验研究。静态试验压力可到10 MPa,有效检验了速度控制装置泄流阀在高压运转情况下的密封性及动作准确性。动态试验结果表明:∅610速度控制装置泄流阀开启量在1/2区间对速度控制装置产生的压差影响最为明显,当泄流阀开启量超过2/3区间对速度控制装置产生的压差影响很小。工业试验针对带固定泄流孔的管道机器人启动力问题,测试了泄流阀开启固定泄流面积时的启动力,建立了泄流状态下机器人启动压差方程,并测试了速度控制装置的实际降速能力,为大口径、大流速工况下管道检测机器人的调速技术提供了理论和试验基础。

面向管道检测的连续体机器人主从控制研究

针对遥操作技术在连续体机器人应用中存在可移动性差、环境适应能力低与价格高昂等问题,提出一种连续体机器人主从控制方案。在常曲率圆弧假设下基于几何分析法建立连续体机器人的运动学模型,并在MATLAB软件中采用蒙特卡罗法对其工作空间进行仿真分析;建立主手关节空间与从手关节空间之间的映射模型,并提出一种基于主从映射模型的连续体机器人控制方法;最后搭建连续体机器人样机平台,分别通过运动控制实验、主从跟随实验和模拟管道通过实验对建立的运动学模型和主从控制方法进行验证。实验结果表明:连续体机器人具有较好的轨迹控制性能,验证了主从控制方法的有效性和准确性,满足了连续体机器人在管道内检测过弯的控制需求。

供热管道内检测机器人发展现状及关键技术

随着运行年限的增加,供热管道将不可避免地出现裂纹、腐蚀、管壁减薄等缺陷。对管道内检测机器人的发展现状进行了调研,根据行走方式将其分为7类,并对各类机器人的优缺点、适用性进行系统归纳。针对供热管道的特点,研究了内检测机器人在供热管道中应用需具备的性能和能力,包括耐高温性能、越障能力、管径适应能力、过弯能力和能源供给能力,以保障机器人稳定、可靠地在管内行走。研究成果可为供热管道内检测机器人的研发及应用提供思路和方向,有助于管道内检测机器人尽早在供热管道中推广应用。

基于CCTV的管道检测机器人设计

随着管道在工业生产及人民生活中的广泛应用,我国每年需要耗费大量人力物力进行管道的清洁和维护,大量管道因管内环境或架设地点危险而无法进行维护。为了解决这些问题,本文综合运用嵌入式、自动控制、3D打印等技术设计了一款基于CCTV的管道机器人,该机器人可携带检测及清洁设备,操作人员通过控制台控制机器人进入管道进行管道情况检查和管道内壁清洁,可以保证工作人员安全并节省大量费用。

小口径管道内检测机器人国外研究进展

小口径管道在油田集输和注入系统大量应用,通过定期有效进行埋地管道内检测,并及时发现管道内部缺陷和潜在风险,对安全生产运行具有重要意义。结合适用于小口径管道的不同类型内检测机器人最新研究进展,综合对比分析各种类型机器人结构特点及在不同管道内适用情况,并指出其结构性能的优势与不足,为进一步研究适用于油田小口径管道高效、稳定的内检测机器人提供参考。

CCTV机器人在新敷设地下管道检测评估中的应用

在广东省东莞市某镇片区水污染综合治理的质量检测评估中,应用LB-11EH管道CCTV机器人对新敷设地下管道进行了地下管线探测,不仅解决了人工检查地下管道的操作困难性和人员危险性,同时能够更快捷地采集数据,更精确地检测评估管线缺陷类型、等级及位置,从而快速准确地排查地下管道内存在的隐患,及时地发现管线敷设的质量问题。

关于机器视觉的管道机器人焊缝缺陷检测研究

随着计算机技术和图像处理技术的飞速发展,机器视觉系统逐渐成为自动化检测和质量控制的有效工具。详细介绍了利用图像处理算法对管道机器人焊接过程中的焊缝进行检测,并通过大量试验确定了参数,得到一种确实可行的应用方法,去完成焊缝的检测。

基于AI的管道检测机器人智能决策与导航系统研究

随着科技的迅猛发展,基于人工智能(AI)的管道检测机器人在工业和生产领域的应用日益广泛。本文探讨了AI管道检测机器人的重要性并深入研究了其在智能决策与导航系统中的应用。主要包括路径规划与导航、异常检测与故障诊断、维护计划优化、环境监测与安全决策以及任务优先级管理等方面,进一步分析了AI管道检测机器人在导航系统中的实时路径规划、障碍物回避、自主定位与地图更新、动态环境适应性以及能耗优化等具体应用。本文旨在为相关领域的研究和应用提供深入的理论支持和实际指导。

CCTV管道检测机器人3D影像系统在排水溯源的实践

近日,住建部、工信部、国家广播电视总局、国家能源局等四部委联合发布关于进一步加强城市地下管线建设管理有关工作的通知。通知表示,各地有关部门要把集约、共享、安全等理念贯穿于地下管线建设管理全过程,创新建设管理方式,推动地下管线高质量发展。

管道机器人CCTV检测系统设计探讨

本文介绍了国内CCTV检测系统的现状,并结合国内管道非开挖修复技术和进口CCTV检测系统在国内使用经验,给出了一种基于AVR单片机和R485通信模式的CCTV整体设计方案,详细描述了CCTV各部分的设计思路和工作原理,对各部分的驱动机构和电路控制方案都有介绍。

一种新型管道检测机器人系统

研制了适用于管径为400～650mm的煤气管道内缺陷自动探测系统.该系统由采用远程网络控制技术的管道机器人移动机构、无损检测传感器和地面工作站等组成.综述了管道检测机器人的系统总体设计、关键技术和性能实验.实验结果表明,所研制的管道检测机器人系统在管道中运行平稳,具有稳定的牵引力,其值可达1.404kN,适用于400～650mm管径的油气管道检测.

大孔径管道4自由度内部检测机器人系统

从结构、控制系统及软件结构等几个角度介绍一种大孔径管道内部检测4自由度机器人系统原创设计方案。由于独特的可变性结构设计,使该机器人能够根据不同规格的被测对象,自动调整本体结构,使其检测有效范围在φ550～1000之内。该系统能够快速完成大型管道内整体三维表面数据采集,在此基础上在线给出表面品质特性分析报告及任意位置内部直径高精度的测量结果。在机器人控制系统的设计中为了克服环境振动干扰对系统检测精度带来的影响,提出自适应振动干扰控制策略,为检测装备在噪声环境下保证检测精度提供了一种有效的解决方案。该系统的软件集数据采集、数据处理、模型构建及表面品质评估功能于一体,而且界面友好操作方便。系统的激光扫描精度可达0.002mm,与高精度内径千分尺检测结果比较差值小于0.005mm。

微小管道涡流检测机器人系统研究

微小机器人系统 Tubot II型是适应 2 0 mm管道内缺陷的自动探测系统 ,它由一个两级计算机控制的管内移动机构携带涡流探头 ,外加涡流分析仪和记录设备等组成 .本文专述 Tubot II系统设计、关键技术和性能试验 .这套机器人系统经产品化开发后可望应用于诸如核电、化工、制冷和公用事业等的非磁性金属管道的定期检查 .

基于ADAMS的管道检测机器人动力学分析及仿真

针对管道检测机器人结构和运动特点,以及机器人在管道中行走方式选择,以管道检测机器人在管道中力和力矩动态平衡为理论基础,提出了一种求解四驱管道机器人的动力学理论算法,此动力学理论方法可以很好的解决管道检测机器人在运动过程中力平衡计算问题,基于ADAMS仿真软件建立了机器人虚拟样机模型,通过添加约束、设置驱动参数,建立相应的虚拟仿真环境,对管道检测机器人驱动轮的速度、加速度和驱动力矩曲线进行测量、分析和评估,验证理论计算的合理性,为管道检测机器人运动控制系统的拟定提供了重要的理论依据。

在役石油管道检测机器人机械设计

在役石油输油管道受蚀后 ,管壁变薄 ,甚至产生裂缝 ,造成漏油 ,如何检测管道缺陷已成为一个重要的研究课题 .现提出了检测机器人总体设计方案 ,叙述了主要零部件的设计 ,提供了计算结果 .重点说明了电动机的选择、探头盘的设计、滑环的研制、高压密封件与万向节的设计与制造等 .机械部分的试制成功为整台检测机器人的研制打下了坚实的基础 .

油/气管道检测机器人

在轮式和履带式机器人的基础上,设计开发了一种新的管内移动机器人.机器人的3组驱动轮沿圆周方向120°均布,在轴向截面内,前后两组驱动轮布置在同一组平行四边形机构上,驱动电动机通过蜗轮蜗杆副驱动3组驱动轮,调节电动机通过滚珠丝杠螺母副和压力传感器使3组驱动轮始终以稳定的正压力紧贴在管道内壁,使机器人具有充裕并且稳定的牵引力.该机器人机构紧凑,工作可靠,适用于管径为 400～650mm的管道.