基于导波的电厂热管管外自动检测机器人

上传者：康琦
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上传时间：2015-05-06
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基于导波的电厂热管管外自动检测机器人

基于导波的电厂热管管外自动检测机器人

【摘要】在热电厂中，热管（heat pipe）用于实现热量的转移与传导，即作为高效
散热元件。然而，由于特殊的热电厂工作环境，热管较易被腐蚀。热管损坏后，热力系统不
能很好的传导热量，影响热电厂正常运作，严重时可能导致供电异常。而目前用于热管检漏
的设备比较落后，适应性和自动化程度低，具有很大的局限性。基于以上原因我设计了该款
基于导波的热管管外自动检测机器人。能够自动行走检测热管是否有缺陷，并发出警报，能
够精确的实现复杂管道环境下转弯、爬升、翻越凸台等运动过程是本设计的创新及特色。

【关键词】导波;电厂热管;自动检测;管外机器人
1.研究背景
现阶段，电厂的热管检修基本是人力利用导波装置检测是否有腐蚀，从而在早期排除隐
患。但是，由于热管在热电厂的分布的特殊性，人工检测时工人十分辛苦，并且效率不高，
从而耗费了大量的人力物力。
目前的设备技术水平尚未能够进行热管的自动检测识别，但是已经出现了能够在部分特
殊管道内部行走的工业管道机器人，因此，我们在已有的技术层面创新，研制能够在管道外
壁移动并基于导波检测热管管道是否损毁的机器人。针对热管管道细长、有大角度弯道的特
点，我们吸取已有的技术，设计出了更适应于管道行走，特别是在管道上转弯的管外行走并
能自动检测热管是否损毁的机器人，该机器人充分利用管道特点，通过机器爪的抓合控制机
器人的动作，行走过程稳定、安全、高效。
2.机械结构
机器人的的机械部件包括夹持组件、机身组件及控制组件：如图1 所示，夹持组件包括
夹持机械手5 及夹持机械手驱动机构;机身组件包括前机身1、后机身2 及连接前机身和后机
身的舵机3，前机身1 前端和后机身2 后端均设有夹持机械手驱动机构，夹持机械手驱动电
机4 的轴上设有机械手5，机械手5 上设有用于检测热管的磁致伸缩式传感器12;控制组件包
括单片机18、通讯模块19 及上位机20，单片机18 和通讯模块19 设于前机身或后机身2 内
部，上位机20 通过通讯模块19 与单片机18 无线连接。
图1 机器人的主视图
如图2 所示，机械手5 包括一对夹持臂10、壳体7 及设于壳体内的夹持臂驱动机构、主
动轮15、第一从动轮16、第二从动轮9，夹持臂驱动机构的驱动轴上设有主动轮15，主动轮
15、第一从动轮16、第二从动轮9 依次啮合，两夹持臂10 上端分别与第一从动轮16 和第二
从动轮9 中心轴固定连接，下端相向侧面设有弧形夹持面15，弧形夹持面15 两侧设有平面;
磁致伸缩式传感器12 设于弧形夹持面15 边缘。弧形夹持面15 设有第一压力传感器14，第
二从动轮9 上方的壳体内壁设有第二压力传感器8，第二压力传感器8 与第二从动轮9 的轮
齿不接触，弧形夹持面一侧的平面设有对射式光电接近开关 13，第一从动轮 16 和第二从动
轮9 啮合区下方壳体上设有电感式距离传感器11。第一从动轮16 和第二从动轮9 结构参数
相同。电感式距离传感器11 位于第一从动轮16 和第二从动轮9 中心连线的中垂线附近。夹
持机械手驱动机构和夹持臂驱动机构为步进电机6。
图2 机器人机械手的结构示意图
3.机器人运动形式
3.1 机器人沿直线管道行进运动形式
图3 机器人在直线行走阶段的运动分解示意图
图4 机器人在弯道行走阶段的分解示意图

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