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油氣管道檢測機器人發展現狀
油氣管道檢測機器人發展現狀 載入中...

管道機器人是一種可沿細小管道內部或外部自動行走、攜帶一種或多種傳感器及操作機械,在工作人員的遙控操作或計算機自動控制下, 進行一系列管道作業的機、電、儀一體化系統。 近幾十年,隨著自動化技術的極大進步和國民物質生活水平顯著提高, 各行各業的發展更多地依賴于物料輸送。特別地,管道輸送憑借著輸送量大、 方便快捷、 低成本等優勢, 在國民經濟中占有越來越大的比重, 已廣泛應用于石油、 化工、 能源、 食品加工、 城市供排水、 農業灌溉、 核工業等領域。但由于受到輸送介質的化學性腐蝕、 不可抗力的自然災害以及自身缺陷的影響, 極有可能發生輸送物泄露導致的, 如環境污染、 易燃物爆炸、 能源浪費等嚴重事故。所以需要定期對管道內部進行檢查、 維護和清潔保養。傳統管道檢測都是由相關人員實施, 工作量大, 效率低下。而且有些管道位置人員無法到達實施監測,比如輸送有毒化學品或內部結構復雜狹小的管道。由此,管道機器人應運而生。管道機器人是一種可沿細小管道內部或外部自動行走、 攜帶一種或多種傳感器及操作機械, 在工作人員的遙控操作或計算機自動控制下,進行一系列管道作業的機、 電、 儀一體化系統。依靠快速運動、 靈活操縱、 準確判斷和低成本等優點,管道檢測機器人已成為當下國內外研究的熱點。 國內外管道機器人的最新研究成果 傳統機器人在面對垂直、 微小、 復雜管道時, 存在諸多實際困難, 如通行性差、 穩定性弱、 牽引力小等。為此,世界各國研究學者根據不同類型的管道機器人性能特征, 在機械結構、 行走方式、 驅動能力等方面, 開發設計出很多改良型專用機器人。 1、針對管道變徑問題開發的專用型管道機器人 韓國大邱慶北科技學院開發了一種履帶式壓壁型管道機器人, 可應用于管道清潔、 檢測作業 。該機器人采用一種改進的剪刀梁式升降機構, 由氣缸驅動。履帶可以沿著管道徑向移動來適應不同的管道內經,同時行進過程中又能夠獲得最小的扭力和最大的牽引力。適用的管道變徑范圍為 600~800 mm, 負載能力為 20 kg,目前還處在開發和校準階段, 未來目標是投向工業清潔領域。該設計充分發揮了履帶式機器人優秀的越障能力,而壓壁式機械結構又保證了機器人在變徑管道內有足夠的支撐能力來維持移動的穩定性。但是利用氣缸驅動,對氣源供給提出了要求。無論是拖帶氣管還是自備氣泵,都限制了機器人在管道內的靈活移動。僅適用于某些特殊管況,通用性不高。 2、針對垂直管道問題開發的專用型管道機器人 馬來西亞國家能源大學開發了一種電磁吸附式車輪型管道機器人,可應用于小型管道內的檢測作業。該機器人采用電磁吸附原理來保證對垂直管道的適應性。工作原理是在由導磁合金制成的車輪輪緣內嵌入磁盤, 電機通過同步帶驅動車輪滾動。其中磁盤由高強度永磁材料( NdFeB) 制成。經力學分析,強大的磁吸力足以支撐攜帶檢測設備的機器人在導磁管道內穩定運行, 無論是垂直面還是傾斜面。同時也具備良好的越障能力和移動性。其適用的管道變徑范圍為 80~180 mm。 3、針對復雜管道問題開發的專用型管道機器人 日本神奈川大學研發了一種新式螺旋驅動型管道機器人,可應用于復雜管道內的檢測作業 。該機器人本體與傳統螺旋驅動機器人相類似。創新點為增加了連接單元,可以連接兩個以上的機器人本體組成一個系統。其中,連接單元包括三個伺服電機。一個電機用于改變本體運行方向, 同時另兩臺電機用于彎曲機器人本體。組合機器人可在復雜管道內行進。 目前國內外管道機器人的研究還處在發展改進階段, 距離成熟的市場化應用還存在一定距離。大多數開發出的管道機器人僅適用于特定的作業環境,通用性不強,但隨著技術的不斷發展,管道機器人有望替代現有的管道檢測設備,大幅提高管道檢測的準確性和發現隱患的及時性。(趙德銀)

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