CN116817137A - 管道外壁行走扫查装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道外壁行走扫查装置，包括两个传感器支架、两个夹紧手爪和一个翻转机构；两个传感器支架可往复转动地设置在两个夹紧的两侧；夹紧手爪包括夹紧机构和行走机构；翻转机构包括活动连接且能相对翻转至少90°的两个基座；该管道外壁行走扫查装置的传感器支架通过弧形支架和导轮结构，使其能够对其管道360°进行扫查，具有高效、扫查范围大、避障且准确的完成对管道扫查的特点；而两个夹紧手爪通过直线推杆和导轨相配合，实现对管道的抓牢，且配备有距离调整模块，始终保证探测装置与管道表面之间的间距一致；同时两个夹紧手与具有相对翻转90°功能的翻转机构配合还具有避障和转向转攀爬的功能，操作简便，适用范围广。

Description

管道外壁行走扫查装置

技术领域

本发明涉及管道无损检测技术领域，特别涉及一种管道外壁行走扫查装置。

背景技术

由于流体的腐蚀和冲击作用，相关行业所使用的管道装置需要根据使用环境与磨损程度进行定期维护和检修。管道管壁缺陷的检测过程通常要依赖人工手动进行扫查与检测，其工作效率很低。因此，为了提高检验效率和降低人力成本，提出了管道外壁可行走扫查式机器人，来实现自动扫查工作。

现如今，管外壁检测机器人是在工业机器人领域重要的发展方向之一，例如在石化管道检测行业、桥梁建筑及生活资源等工业和民用生产过程领域中都有很好的应用。在管道维护过程中，使用人工检测作业效率较低，错检率偏高，部分场合需要反复检测，且作业环境的安全性较低。为解决这些问题，国内外很多学者对管道外行走爬壁机构进行了研究。常见的管道缺陷可分为以下两种：1)管道制造时产生的缺陷，例如对管道进行焊接时产生的气孔和裂纹凹坑等缺陷；2)管道长期工作导致管壁内外的腐蚀、破损等。外管壁的腐蚀通常是由管道外界环境引起的；内管壁的腐蚀通常是由于传输含有腐蚀性物质的载体造成的，内壁会出现凹坑、孔洞、减薄等情况。此外，某些专用管道由复杂的连接构件组成，包括转弯关节、十字、丁字关节等，同时还包含各种阀门以及辅助安全装置等，使得检测可操作的空间范围变小，导致很多狭小区域难以开展检测，无法实现对管道的全方位扫查工作。而目前开发的多数管道机器人无法按照检测工艺要求实现全方位无盲点扫查工作，因此需要开发管道外壁行走机构完成实现上述功能。

目前管道爬壁机器人的种类较多，按管道夹紧方式可以分为机械抱紧式、重力锁紧式、仿生式。其中，机械抱紧式的种类偏多，发展的也较为成熟，按照移动方式又可分为轮式、履带式、足式等机构式。其中，已公开专利CN208239365U公开了一种基于相控阵双探头的管道扫查装置，已公开专利CN109668964A公开了一种管道扫查架，已公开专利CN108407909A公开了一种管道外探伤行走机器人，其中第一个已公开专利是通过两个扫描探头对管道完成一周的检测，第二个已公开专利中的机构只能完成对管道的圆周式扫查，而第三种已公开专利中对管道进行了直线扫查。这三种专利都不能对管道进行全方位扫查，如果遇到障碍物或是出现管道转弯的情况就无法完成检测工作，从而影响扫查检测效果和效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现可变形态避障、无盲点检测、轻量化设计，且能够通过无损探伤传感器完成管道壁缺陷检测的管道外壁行走扫查装置。

为此，本发明技术方案如下：

一种管道外壁行走扫查装置，包括两个相同的传感器支架、两个相同的夹紧手爪和一个翻转机构；两个夹紧手爪呈平行且间隔设置，两个传感器支架平行设置并以与两个夹紧手爪呈同轴设置的方式间隔固定在两个夹紧手爪的两侧；翻转机构由两个铰接连接并能够相对翻转至少90°的活动结构构成，两个夹紧手爪分别固定在两个活动结构的底侧；其中，

传感器支架包括自上而下依次设置在一个齿轮固定板上的齿轮驱动电机、弧形支架和两个并排设置并可自由转动的导向轮；齿轮驱动电机以其输出轴呈水平设置的方式固定在齿轮固定板背侧，其输出轴前端穿设至齿轮固定板前侧且轴端固定有驱动齿轮；弧形支架为一开口朝下设置的半圆环体，其外弧面上设有外齿圈并与驱动齿轮啮合，其内弧形面上沿周向开设有内置两个导向轮的弧形通槽；弧形支架的两个底端处对称安装有两个安装传感器的距离调节模块；

夹紧手爪包括夹紧机构和行走机构；其中，夹紧机构包括两个夹紧臂、两组导轨和一个直线推杆构成；两个夹紧臂为呈对称设置的两个弧形体并构成呈竖直设置的类环形结构；每组导轨由直线导轨和能够在直线导轨内往复滑动的导轨滑块构成；两组导轨对称设置在两个夹紧臂上方，并使二者的导轨滑块能够在直线导轨内沿水平方向往复滑动；两组导轨的导轨滑块的顶端分别固定在直线推杆的固定端和活动端、底端分别固定在两个夹紧臂的顶部，使两个夹紧臂之间的间距可调；夹紧机构通过对称设置并固定在两组导轨外侧壁面上的两块传感器支架连接板与邻侧传感器支架的齿轮固定板连接固定为一体；

行走机构包括行走驱动电机、辅助轮、减速装置、轮体支架和驱动轮；轮体支架由依次连接的倒形辅助轮架、水平连接板和倒形驱动轮架构成，其水平连接板固定在两组导轨的直线导轨上，使辅助轮架和驱动轮架置于夹紧机构两侧；辅助轮和驱动轮分别以其轴线平行于直线推杆轴线的方式可转动地设置在辅助轮架和驱动轮架上；行走驱动电机和减速装置固定在驱动轮架上，减速装置的减速输出端与驱动轮的中心轴连接、输入端与行走驱动电机的输出轴连接。

进一步地，距离调节模块包括内六角螺栓、型支架、缓冲弹簧、探头安装架和万向轮；其中，型支架由呈垂直设置并相连接的固定板和调节板构成，其外侧板面固定在弧形支架的底端端面上，并使其调节板位于弧形支架的外弧面一侧；探头安装架设置在固定板的另一侧板面上，其靠近调节板一侧的端面上开设有调节螺孔，使内六角螺栓以其内六角锁紧端位于型支架外侧的方式依次穿设在调节板的中心通孔、以及探头安装架的调节螺纹孔内；万向轮居中安装在远离调节板一侧的端面上；缓冲弹簧以部分压缩的状态套装在内六角螺栓外侧、并位于探头安装架与调节板之间。

进一步地，在每组导轨中，直线导轨为一由竖直设置的轨道连接板、以及两块竖直设置且端部分别连接在轨道连接板两侧的导轨板构成的形导轨架，且两块导轨板的内侧板面上沿长度方向居中开设有轨道槽；导轨滑块为一对侧侧壁上居中设有横向凸条的滑块，且每侧的横向凸条的外侧壁面上间隔设置有两个可自由转动的滑动轮；导轨滑块两侧的滑动轮分别内嵌在直线导轨两侧的轨道槽内，使导轨滑块能够相对于直线导轨在水平方向上往复滑动；两组导轨以二者直线导轨的开口相对的方式呈对称设置。

进一步地，夹紧机构还包括两个抱紧轮模块，二者对称地设置在两个夹紧臂的底端；抱紧轮模块包括两个内六角螺栓、一个减震连接件、两个支撑弹簧、一块辅助支撑轮连接板、两个辅助支撑轮连接架和两对辅助支撑轮构成；其中，减震连接件由相连接的上连接部和下连接部构成，且二者之间所成夹角为钝角；减震连接件的上连接部呈竖直设置，其顶端固定在夹紧臂的底端，并使减震连接件的下连接部朝向夹紧手爪的内侧呈斜向设置；减震连接件的下连接部上沿垂直于下连接部的方向对称开设有两个螺孔，使两个内六角螺栓自下而上穿设在两个螺纹孔内，且二者的尾端垂直并居中固定在辅助支撑轮连接板的一侧板面上；两个支撑弹簧分别套装在两个内六角螺栓外侧，并位于下连接部与辅助支撑轮连接板之间；两个辅助支撑轮连接架为两个条状弧形块体，二者沿夹紧臂的周向方向呈平行间隔设置并固定在辅助支撑轮连接板的另一侧板面上；每个辅助支撑轮连接架的两端均向外侧延伸并形成有连接轴，使每对辅助支撑轮分别可转动地设置在辅助支撑轮连接架两端的连接轴上。

进一步地，该管道外壁行走扫查装置还包括翻转机构，其由第一基座、蜗杆、涡轮、第一支撑轴、第二支撑轴、驱动连杆、传动连杆、驱动电机和第二基座构成；其中，第一基座与第二基座分别固定在两个夹紧手爪的辅助轮架顶面上，二者的相邻端局部重合并通过水平穿设在重合部位的关节转轴铰接；第一支撑轴以水平态可转动地设置在第一基座上，驱动连杆前端固定在第一支撑轴上，第二支撑轴以水平态可转动地设置在第二基座上，传动连杆前端可转动地连接在驱动连杆后端、后端固定在第二支撑轴上；涡轮居中固定在第一支撑轴上，蜗杆水平设置在涡轮下方并与涡轮相啮合；驱动电机固定在第一基座上，其输出端呈水平设置并通过联轴器与蜗杆的后端连接。

与现有技术相比，该管道外壁行走扫查装置通过两个传感器支架、两个相同的夹紧手爪和一个翻转机构组装而成，其传感器支架通过弧形支架和导轮结构，使其能够对其管道360°进行扫查，具有高效、扫查范围大、避障且准确的完成对管道扫查的特点；而两个夹紧手爪则采用对称设置的两个夹紧机构与通过直线推杆和导轨配合，实现对管道的抓牢，且配备有距离调整模块，以始终保证探测装置与管道表面之间的间距一致；与此同时，两个夹紧手与具有相对翻转90°功能的翻转机构配合使用还能够实现该装置遇到障碍时进行翻转避障，或需要丁字型管道上工作时具有自横向管道攀爬至竖向管道翻转攀爬的功能，不仅操作简便，且适用范围广。

附图说明

图1为本发明的管道外壁行走扫查装置的结构示意图；

图2为本发明的管道外壁行走扫查装置的传感器支架结构的局部结构示意图；

图3为本发明的管道外壁行走扫查装置的距离调整模块的局部结构示意图；

图4为本发明的管道外壁行走扫查装置的夹紧手爪的局部结构示意图；

图5为本发明的管道外壁行走扫查装置的夹紧手爪的一侧结构示意图；

图6为本发明的管道外壁行走扫查装置的夹紧手爪的另一侧结构示意图；

图7为本发明的管道外壁行走扫查装置的夹紧手爪的行走机构的局部结构示意图；

图8为本发明的管道外壁行走扫查装置的夹紧手爪的减速装置的局部结构示意图；

图9为本发明的管道外壁行走扫查装置的夹紧手爪中抱紧轮模块局部示意图；

图10为本发明的管道外壁行走扫查装置的翻转机构的结构示意图；

图11为本发明的管道外壁行走扫查装置处于转动攀爬状态的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1所示，该管道外壁行走扫查装置包括两个传感器支架1、两个夹紧手爪2和一个翻转机构3；其中，两个传感器支架1呈平行且间隔设置，两个夹紧手爪2设置在两个传感器支架1之间，并呈平行且间隔设置；两个传感器支架1和两个夹紧手爪2沿水平方向呈同轴设置并连接在翻转机构3的底侧；

如图1和图2所示，两个传感器支架1的结构和尺寸完全相同；每个传感器支架1包括驱动齿轮1a、齿轮固定板1b、驱动电机1c、弧形支架1e、两个导向轮1d和两个距离调节模块1f；具体地，

齿轮固定板1b由矩形固定板本体和沿固定板本体两侧对称地水平延伸形成的两块连接板构成；齿轮固定板1b呈竖直设置，其固定板本体的上侧板面上居中开设有第一安装孔，其固定板本体的下侧板面上沿水平方向对称开设有两个第二安装孔，其两块连接板的端部对称开设有两个第三安装孔；

驱动电机1c固定在齿轮固定板1b背侧，其输出轴呈水平设置并自第一安装孔穿设至齿轮固定板1b前侧，驱动齿轮1a平行于齿轮固定板1b设置，并通过其中心孔套装固定在驱动电机1c的输出轴轴端，使驱动齿轮1a由驱动电机1c驱动转动；

两个导向轮1d以平行于齿轮固定板1b的方式并排设置在驱动齿轮1a的下方，二者通过设置在中心孔内的轴承分别可转动地设置在两根导向轮轴的前端；两根导向轮轴的后端插装并固定在两个第二安装孔内；

弧形支架1e为一外弧面上设有外齿圈、内弧面上居中开设有弧形通槽的半圆环体；弧形支架1e以其开口朝下的方式设置在驱动齿轮1a与两个导向轮1d之间，且驱动齿轮1a与弧形支架1e的外齿圈相啮合，使弧形支架1e随驱动齿轮1a的顺时针/逆时针转动而随之在圆周方向上往复转动，两个导向轮1d内嵌在弧形支架1e的弧形通槽内并抵在弧形通槽槽底，使弧形支架1e的弧形通槽与两个导向轮1d相配合而发生相对滑动，以确保导向弧形支架1e在同一竖直面内往复转动；

如图2和图3所示，两个距离调节模块1f对称固定在弧形支架1e的两端端面上；每个距离调节模块1f包括内六角螺栓1g、L型支架1h、缓冲弹簧1i、探头安装架1j和万向轮1k；具体地，

L型支架1h由呈垂直设置并相连接的固定板和调节板构成；固定板的外侧板面与弧形支架1e的端面贴合并通过螺钉固定为一体，调节板位于弧形支架1e的外弧面一侧，并开设有中心通孔；探头安装架1j设置在固定板的另一侧板面上，且其靠近调节板一侧的端面上开设有调节螺孔、其远离调节板一侧的端面上开设有万向轮安装孔，其前侧壁面上开设有传感器安装孔；万向轮1k通过万向轮安装孔安装在探头安装架1j上；内六角螺栓1g以其内六角锁紧端位于L型支架1h外侧的方式依次穿设在调节板的中心通孔、以及探头安装架1j的调节螺纹孔内；其中，内六角螺栓1g的螺纹端在调节螺纹孔内的穿设深度根据需要可调节，以通过调节探头安装架1j与调节板之间的间隔距离，使万向轮1k紧抵在管道外壁上；缓冲弹簧1i以部分压缩的状态套装在内六角螺栓1g外侧、并位于探头安装架1j与调节板之间，以提供预紧力；使用时，两个传感器分别对称地安装在两个探头安装架1j上，通过同步调节内六角螺栓1g旋入探头安装架1j上调节螺纹孔内的深度，调节两个万向轮1k之间的间距，并最终使两个万向轮1k分别抵在待检测管道的对侧外壁上；

如图4～图6所示，夹紧手爪2包括用于夹设在管道外壁上的夹紧机构和驱动夹紧机构在管道外壁上移动的行走机构；其中，

夹紧机构包括两个夹紧臂2f、一个直线推杆2c、两组导轨、两个L形连接件2l、两个抱紧轮模块2g和两个L形手爪连接件2n；具体地，

两个夹紧臂2f为两个结构和尺寸均相同的弧形体，二者呈对称设置，以围成一个能够环抱在管道外侧的类环形结构；其中，参见图7，每个夹紧臂2f包括两个呈平行且间隔设置的弧形片，二者呈竖直设置、并通过自上而下间隔设置的一个夹紧臂连接块2p和三个连接柱2k连接固定为一体；

L形手爪连接件2n由相连接的水平顶板和立板构成；两个L形手爪连接件2n以其立板固定在夹紧臂连接块2p上、水平顶板呈相对设置的方式对称固定在两个夹紧臂连接块2p上；

参见图4，每组导轨由导轨滑块2d和直线导轨构成，其中，直线导轨为一由竖直设置的轨道连接板2m、以及两块竖直设置且端部分别连接在轨道连接板2m两侧的导轨板2e构成的U形导轨架，且两块导轨板2e的内侧板面上沿长度方向居中开设有轨道槽；导轨滑块2d为一对侧侧壁上居中设有横向凸条的滑块，且每侧的横向凸条的外侧壁面上间隔设置有两个可自由转动的滑动轮；导轨滑块2d两侧的滑动轮分别内嵌在直线导轨两侧的轨道槽内，使导轨滑块2d能够相对于直线导轨在水平方向上往复滑动；

两组导轨以二者直线导轨的开口相对的方式对称设置在两个L形手爪连接件2n上，每组导轨上的导轨滑块2d底面压配在L形手爪连接件2n的水平顶板上，并通过螺钉固定在水平顶板上；L形连接件2l由相连接的竖板和水平底板构成，且竖板上开设有通槽；两个L形连接件2l以其水平底板呈相对设置的方式对称地固定在两组导轨的导轨滑块2d的顶面上；直线推杆2c以其轴线平行于导轨上滑块滑动方向的方式架设在两个L形连接件2l上，其两端(即直线导轨的固定端和活动端)分别内嵌在竖板的通槽内并通过螺钉连接固定为一体；在该夹紧机构中，由于两组导轨的导轨滑块2d的底部分别与能够围成类环形结构两个夹紧臂2f的顶部连接、顶部通过两个L形连接件2l分别与直线推杆2c的两端连接，因而两个夹紧臂2f的之间的间距可通过直线推杆2c的伸缩实现调节；两组导轨的直线导轨则起导向作用。

其中，每相邻的传感器支架1与夹紧手爪2之间通过两块传感器支架连接板连接固定为一体；具体地，两块传感器支架连接板竖直设置并对称设置在夹紧手爪2上的两组导轨两侧，每块传感器支架连接板的一端通过螺栓固定在直线导轨的轨道连接板2m外侧壁面上、另一端通过穿设在齿轮固定板1b同侧第三安装孔内的螺栓固定在齿轮固定板1b上；

两个抱紧轮模块2g对称地设置在两个夹紧臂2f的底端，并形成夹紧臂2f的延伸体，以与两个夹紧臂2f共同环抱在管道外壁上；具体地，如图9所示，抱紧轮模块2g包括两个内六角螺栓2r、一个减震连接件2s、两个支撑弹簧2t、一块辅助支撑轮连接板2u、两个辅助支撑轮连接架2v和两对辅助支撑轮2w构成；减震连接件2s由相连接的上连接部和下连接部构成，且二者之间所成夹角为钝角；减震连接件2s的上连接部呈竖直设置，其顶端固定在夹紧臂2f的底端，并使减震连接件2s的下连接部朝向夹紧手爪2的内侧呈斜向设置；减震连接件2s的下连接部上沿垂直于下连接部的方向对称开设有两个螺孔，使两个内六角螺栓2r自下而上穿设在两个螺纹孔内，且二者的尾端垂直并居中固定在辅助支撑轮连接板2u的一侧板面上；两个支撑弹簧2t分别套装在两个内六角螺栓2r外侧，并位于下连接部与辅助支撑轮连接板2u之间；两个辅助支撑轮连接架2v为两个条状弧形块体，二者沿夹紧臂2f的周向方向呈平行间隔设置，并通过螺钉固定在辅助支撑轮连接板2u的另一侧板面上；每个辅助支撑轮连接架2v的两端均向外侧延伸并形成有连接轴，使每对辅助支撑轮2w分别可转动地设置在辅助支撑轮连接架2v两端的连接轴上，以使夹紧手抓2与管道外壁之间形成滑动摩擦，进而在管道外壁上滑动移动。

参见5至图8，行走机构包括行走驱动电机2a、辅助轮2b、减速装置2h、轮体支架2i和驱动轮2j；具体地，

轮体支架2i由依次连接的倒U形辅助轮架、水平连接板和倒U形驱动轮架构成；其中，轮体支架2i的水平连接板两侧分别通过间隔固定在外侧边沿上的两个倒L形连接架2x连接固定在两组导轨的两块导轨板2e内侧端面上，使轮体支架2i的辅助轮架和驱动轮架分别设置在夹紧机构两侧；

辅助轮2b和驱动轮2j分别以其轴线平行于直线推杆2c轴线的方式可自由转动地安装在辅助轮架和驱动轮架上，且二者尺寸相同且轴线位于同一水平面上，以保证辅助轮2b和驱动轮2j同时与管道外壁接触；具体地，辅助轮2b两侧的连接轴分别通过两个转动轴承可转动地安装在辅助轮架上，驱动轮2j两侧的连接轴分别通过两个转动轴承可转动地安装在驱动轮架上；与此同时，为了对轴承进行保护和密封，在每个轴承设置处的轮架壁面上均安装有轴承挡片2q；

减速装置2h固定在驱动轮架的外侧，减速输出端通过联轴器与驱动轮2j的一端连接，其输入端通过联轴器与行走驱动电机2a的输出轴连接；其中，如图8所示，减速装置2h由夹设在两块板体之间并自下而上依次设置的大齿轮、中齿轮和小齿轮构成，三个齿轮依次相啮合并通过穿设在中心孔内到固定轴可转动地固定在两块板体之间，穿设在小齿轮中心孔内的固定轴为减速装置2h的输入端，穿设在大齿轮中心孔内的固定轴为减速装置2h的输出端；

行走驱动电机2a通过电机支架设置在驱动轮架的上方；行走驱动电机2a作为动力输入端，其输出轴通过联轴器与减速装置2h的输入端连接，以通过减速装置2h减速而使驱动轮2j缓慢转动，进而带动装置整体在待检测管道上沿管道轴线方向运动。

如图10所示，翻转机构3由第一基座3a、蜗杆3b、涡轮3c、第一支撑轴3d、第二支撑轴、驱动连杆3e、传动连杆3f、驱动电机3g和第二基座3h构成；具体地，

第一基座3a与第二基座3h均为由两块立板和一块底板连接而成的U形结构，二者分别通过螺钉固定在前、后两个夹紧手爪2的辅助轮架顶面上；第一基座3a与第二基座3h的相邻端局部重合，且二者通过水平穿设在重合部位的关节转轴铰接，使第二基座3h通过关节转轴能够相对于第一基座3a逆时针向上翻转至少90°；

第一支撑轴3d呈水平设置，其两端通过轴承可转动地设置在第一基座3a的两块立板之间；驱动连杆3e由两根驱动杆和固定在两根驱动杆之间的连接杆构成，其两根驱动杆前端套装并固定在第一支撑轴3d两侧；第二支撑轴呈水平设置，其两端通过轴承可转动地设置在第二基座3h的两块立板之间；传动连杆3f由两根传动杆和固定在两根传动杆之间的连接杆构成，其两根传动杆前端分别通过销轴可转动地连接在两根驱动杆的后端，其两根传动杆后端套装并固定在第二支撑轴两侧；其中，驱动连杆3e与传动连杆3f的总长度大于第一支撑轴3d与第二支撑轴之间的间距；

涡轮3c居中套装固定在第一支撑轴3d上，蜗杆3b水平设置在涡轮3c下方并与涡轮3c相啮合；驱动电机3g固定在第一基座3a的底板上，其输出端呈水平设置并通过联轴器与蜗杆3b的后端连接。

采用该管道外壁行走扫查装置在管道上进行行走扫查的具体工作过程如下：

首先，控制两个夹紧手爪2上的直线推杆，以使两个夹紧臂2f横向打开至宽度大于待测管道外径，而后通过吊装设备将该装置吊装至待检测管道的水平段上方，并逐渐下放，使两个传感器支架1和两个夹紧手爪2环抱在管道外侧的检测起始端；再次通过两个夹紧手爪2上的直线推杆控制两个夹紧臂2f横向收回直，直至两个夹紧臂2f环抱在管道外壁上，此时，驱动轮2j、辅助轮2b和两个抱紧轮模块2g上的滚轮紧抵在管道外壁上；然后，调整两个传感器支架1上安装的传感器，以使各传感器的探测端至管道外壁的距离均保持相同；接着，启动齿轮驱动电机，并使其先顺时针方向转动90°，再逆时针方向转动90°，即完成检测起始端处管道的360°检测工作，由传感器采集的信息数据传输至远端工控机上，以进行结果分析；

在该管道外壁行走扫查装置完成管道检测起始端的检测后，则需要通过行走移动至新的检测段时；具体地，启动两个夹紧手爪2上的行走驱动电机，二者同步转动以驱动两个驱动轮2j带动辅助轮2b转动，同时在两个抱紧轮模块2g上的滚轮的转动作用下，夹紧手抓2带动传感器支架1和翻转机构3共同沿管道外壁移动至下一管道检测段；重复该装置在管道起始检测段的上述检测过程，完成新的检测段的管道检测；

当待检测管道由水平段转为竖直段时，该管道外壁行走扫查装置还能通过翻转机构完成转向行走，以自水平设置的管道向上攀爬至竖向设置的管道上；具体地，参见图11，以竖直管道位于水平管道右侧为例：首先，保持远离竖直管道一侧的夹紧手爪2夹紧水平管道，同时松开靠近竖直管道一侧的夹紧手爪2；然后，涡轮3c在驱动电机3g驱动蜗杆3b转动的作用下逆时针转动，使第一支撑轴3d带动两根驱动连杆3e同步逆时针转动，进而在两根驱动连杆3e与两根传动连杆3f之间的连杆结构作用下，带动第二基座3h逆时针翻转90°，此时，靠近竖直管道一侧的夹紧手爪2和传感器支架1同步逆时针翻转90°；驱动水平管道上的夹紧手爪2带动邻侧传感器支架1朝向竖直管道行走一段距离，直至翻桩的夹紧手爪2和传感器支架1位于竖直管道外侧，进而即可由靠近竖直管道一侧的夹紧手爪2夹紧竖直管道；接着，松开夹紧水平管道一侧的夹紧手爪2，由位于竖直管道上的夹紧手爪2沿竖直管道向上运动，直至给位于水平管道处的夹紧手爪2流出翻转空间；利用翻转机构3，采用如上述相同的方式，将原夹紧水平管道的夹紧手爪2及传感器支架1以相同的翻转方式同步逆时针翻转90°，使即完成该扫查装置自水平设置的管道向上攀爬至竖向管道的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种管道外壁行走扫查装置，其特征在于，包括两个相同的传感器支架(1)、两个相同的夹紧手爪(2)和一个翻转机构(3)；两个夹紧手爪(2)呈平行且间隔设置，两个传感器支架(1)平行设置并以与两个夹紧手爪(2)呈同轴设置的方式间隔固定在两个夹紧手爪(2)的两侧；翻转机构(3)由两个铰接连接并能够相对翻转至少90°的活动结构构成，两个夹紧手爪(2)分别固定在两个活动结构的底侧；其中，

传感器支架(1)包括自上而下依次设置在一个齿轮固定板(1b)上的齿轮驱动电机(1c)、弧形支架(1e)和两个并排设置并可自由转动的导向轮(1d)；齿轮驱动电机(1c)以其输出轴呈水平设置的方式固定在齿轮固定板(1b)背侧，其输出轴前端穿设至齿轮固定板(1b)前侧且轴端固定有驱动齿轮(1a)；弧形支架(1e)为一开口朝下设置的半圆环体，其外弧面上设有外齿圈并与驱动齿轮(1a)啮合，其内弧形面上沿周向开设有内置两个导向轮(1d)的弧形通槽；弧形支架(1e)的两个底端处对称安装有两个安装传感器的距离调节模块(1f)；

夹紧手爪(2)包括夹紧机构和行走机构；其中，夹紧机构包括两个夹紧臂(2f)、两组导轨和一个直线推杆(2c)构成；两个夹紧臂(2f)为呈对称设置的两个弧形体并构成呈竖直设置的类环形结构；每组导轨由直线导轨和能够在直线导轨内往复滑动的导轨滑块(2d)构成；两组导轨对称设置在两个夹紧臂(2f)上方，并使二者的导轨滑块(2d)能够在直线导轨内沿水平方向往复滑动；两组导轨的导轨滑块(2d)的顶端分别固定在直线推杆(2c)的固定端和活动端、底端分别固定在两个夹紧臂(2f)的顶部，使两个夹紧臂(2f)之间的间距可调；夹紧机构通过对称设置并固定在两组导轨外侧壁面上的两块传感器支架连接板与邻侧传感器支架(1)的齿轮固定板(1b)连接固定为一体；

行走机构包括行走驱动电机(2a)、辅助轮(2b)、减速装置(2h)、轮体支架(2i)和驱动轮(2j)；轮体支架(2i)由依次连接的倒U形辅助轮架、水平连接板和倒U形驱动轮架构成，其水平连接板固定在两组导轨的直线导轨上，使辅助轮架和驱动轮架置于夹紧机构两侧；辅助轮(2b和驱动轮(2j)分别以其轴线平行于直线推杆(2c)轴线的方式可转动地设置在辅助轮架和驱动轮架上；行走驱动电机(2a)和减速装置(2h)固定在驱动轮架上，减速装置(2h)的减速输出端与驱动轮(2j)的中心轴连接、输入端与行走驱动电机(2a)的输出轴连接。

2.根据权利要求1所述的管道外壁行走扫查装置，其特征在于，距离调节模块(1f)包括内六角螺栓(1g)、L型支架(1h)、缓冲弹簧(1i)、探头安装架(1j)和万向轮(1k)；其中，L型支架(1h)由呈垂直设置并相连接的固定板和调节板构成，其外侧板面固定在弧形支架(1e)的底端端面上，并使其调节板位于弧形支架(1e)的外弧面一侧；探头安装架(1j)设置在固定板的另一侧板面上，其靠近调节板一侧的端面上开设有调节螺孔，使内六角螺栓(1g)以其内六角锁紧端位于L型支架(1h)外侧的方式依次穿设在调节板的中心通孔、以及探头安装架(1j)的调节螺纹孔内；万向轮(1k)居中安装在远离调节板一侧的端面上；缓冲弹簧(1i)以部分压缩的状态套装在内六角螺栓(1g)外侧、并位于探头安装架(1j与调节板之间。

3.根据权利要求1所述的管道外壁行走扫查装置，其特征在于，在每组导轨中，直线导轨为一由竖直设置的轨道连接板(2m)、以及两块竖直设置且端部分别连接在轨道连接板(2m)两侧的导轨板(2e)构成的U形导轨架，且两块导轨板(2e)的内侧板面上沿长度方向居中开设有轨道槽；导轨滑块(2d)为对侧侧壁上居中设有横向凸条的滑块，且每侧的横向凸条的外侧壁面上间隔设置有两个可自由转动的滑动轮；导轨滑块(2d)两侧的滑动轮分别内嵌在直线导轨两侧的轨道槽内，使导轨滑块(2d)能够相对于直线导轨在水平方向上往复滑动；两组导轨以二者直线导轨的开口相对的方式呈对称设置。

4.根据权利要求1所述的管道外壁行走扫查装置，其特征在于，夹紧机构还包括两个抱紧轮模块(2g)，二者对称地设置在两个夹紧臂(2f)的底端；抱紧轮模块(2g)包括两个内六角螺栓(2r)、一个减震连接件(2s)、两个支撑弹簧(2t)、一块辅助支撑轮连接板(2u)、两个辅助支撑轮连接架(2v)和两对辅助支撑轮(2w)构成；其中，减震连接件(2s)由相连接的上连接部和下连接部构成，且二者之间所成夹角为钝角；减震连接件(2s的上连接部呈竖直设置，其顶端固定在夹紧臂(2f)的底端，并使减震连接件(2s)的下连接部朝向夹紧手爪(2)的内侧呈斜向设置；减震连接件(2s)的下连接部上沿垂直于下连接部的方向对称开设有两个螺孔，使两个内六角螺栓(2r)自下而上穿设在两个螺纹孔内，且二者的尾端垂直并居中固定在辅助支撑轮连接板(2u)的一侧板面上；两个支撑弹簧(2t)分别套装在两个内六角螺栓(2r)外侧，并位于下连接部与辅助支撑轮连接板(2u)之间；两个辅助支撑轮连接架(2v)为两个条状弧形块体，二者沿夹紧臂(2f)的周向方向呈平行间隔设置并固定在辅助支撑轮连接板(2u)的另一侧板面上；每个辅助支撑轮连接架(2v)的两端均向外侧延伸并形成有连接轴，使每对辅助支撑轮(2w)分别可转动地设置在辅助支撑轮连接架(2v)两端的连接轴上。

5.根据权利要求1所述的管道外壁行走扫查装置，其特征在于，还包括翻转机构(3)，其由第一基座(3a)、蜗杆(3b)、涡轮(3c)、第一支撑轴(3d)、第二支撑轴、驱动连杆(3e)、传动连杆(3f)、驱动电机(3g)和第二基座(3h)构成；其中，第一基座(3a)与第二基座(3h)分别固定在两个夹紧手爪(2)的辅助轮架顶面上，二者的相邻端局部重合并通过水平穿设在重合部位的关节转轴铰接；第一支撑轴(3d)以水平态可转动地设置在第一基座(3a)上，驱动连杆(3e)前端固定在第一支撑轴(3d)上，第二支撑轴以水平态可转动地设置在第二基座(3h)上，传动连杆(3f)前端可转动地连接在驱动连杆(3e)后端、后端固定在第二支撑轴上；涡轮(3c)居中固定在第一支撑轴(3d)上，蜗杆(3b)水平设置在涡轮(3c)下方并与涡轮(3c)相啮合；驱动电机(3g)固定在第一基座(3a)上，其输出端呈水平设置并通过联轴器与蜗杆(3b)的后端连接。