阅读说明：本技术 一种磁体管道爬行装置 (magnet pipeline crawling device ) 是由 李豪生 乔健 杨景卫 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明创造公开了一种磁体管道爬行装置,包括：下支板,其包括下前板和下后板,下前板上铺设有左右设置的第一直齿条,下后板上铺设有前后设置的第二直齿条；所述下支板的右前角以及左后角分别设有用以吸附在磁体管道的第一支撑脚机构和第二支撑脚机构；上支板,其包括上前板和上后板,上前板和上后板分别安装有可转动的第一直齿轮以及第二直齿轮,第一直齿轮与第一直齿条啮合,第二直齿轮与第二直齿条啮合；所述上支板的左前角以及右后角分别设有用以吸附在磁体管道的第三支撑脚机构和第四支撑脚机构。用户可以间歇地操控两组支撑脚机构的电磁通断来使本发明创造能够在竖直设置的磁体管道内进行爬行,以便对竖直设置的磁体管道的内部进行检测。(The invention discloses an magnet pipeline crawling device which comprises a lower support plate, an upper support plate and an upper support plate, wherein the lower support plate comprises a lower front plate and a lower rear plate, a straight rack which is arranged on the left and right is paved on the lower front plate, a second straight rack which is arranged on the front and back is paved on the lower rear plate, a support leg mechanism and a second support leg mechanism which are adsorbed on a magnet pipeline are respectively arranged at the right front corner and the left rear corner of the lower support plate, the upper support plate comprises an upper front plate and an upper rear plate, a straight gear and a second straight gear which are rotatable are respectively installed on the upper front plate and the upper rear plate, the straight gear is meshed with a straight rack, the second straight gear is meshed with the second straight rack, and a third support leg mechanism and a fourth support leg mechanism which are adsorbed on the magnet pipeline are respectively arranged at the left front corner and the right rear corner of the upper support plate.)

一种磁体管道爬行装置

技术领域

本发明创造涉及管道检测技术领域，特别涉及一种磁体管道爬行装置。

背景技术

金属管道作为一种输送成本低、效率高的运输载体，在石油、天然气、供水、供暖等行业得到广泛的应用。但金属管道容易受到周围环境的腐蚀而发生泄漏，为了保证金属管道的正常使用，需要定期对金属管道进行检测与维护。

现有的金属管道通常采用管道检测车来进行检测，管道检测车上搭载有照明系统以及拍摄系统，使得操作人员能够清楚了解金属管道内的情况。但由于管道检测车无法进行高坡度移动，特别是对于竖直设置的金属管道，现有的管道检测车无法对其内部进行检测，存在一定的技术空白。

发明内容

本发明创造旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明创造提出一种磁体管道爬行装置，能够在竖直设置的磁体管道内进行爬行。

根据本发明创造的第一方面实施例的一种磁体管道爬行装置，包括：

下支板，其包括下前板和下后板，所述下前板上铺设有左右设置的第一直齿条，所述下后板上铺设有前后设置的第二直齿条；所述下支板的右前角以及左后角分别设有用以吸附在磁体管道的第一支撑脚机构和第二支撑脚机构；

上支板，其包括上前板和上后板，所述上前板上安装有由第一驱动装置驱动的第一直齿轮，所述第一直齿轮与所述第一直齿条啮合，所述上后板上安装有由第二驱动装置驱动的第二直齿轮，所述第二直齿轮与所述第二直齿条啮合；所述上支板的左前角以及右后角分别设有用以吸附在磁体管道的第三支撑脚机构和第四支撑脚机构；

联动限位机构，其依次与所述第一支撑脚机构、上支板、第二支撑脚机构进行连接，通过所述联动限位机构的设置，使得所述上支板只能沿所述下支板作水平运动；

所述第一支撑脚机构、第二支撑脚机构、第三支撑脚机构和第四支撑脚机构均包括推拉式电磁铁，每个所述推拉式电磁铁均设有可伸缩的动铁芯，每个所述动铁芯的下端均连接有电磁吸盘。

根据本发明创造实施例的一种磁体管道爬行装置，至少具有如下有益效果：由于所述下支板能够带动所述第一支撑脚机构和所述第二支撑脚机构共同移动，所述上支板能够带动所述第三支撑脚机构和所述第四支撑脚机构共同移动，所述上支板可沿所述下支板作水平运动，因此用户可以间歇地操控两组支撑脚机构的电磁通断来使本发明创造能够在竖直设置的磁体管道内进行爬行，以便对竖直设置的磁体管道的内部进行检测。

根据本发明创造的一些实施例，所述第一支撑脚机构、第二支撑脚机构、第三支撑脚机构和第四支撑脚机构均包括带有圆弧导轨的支撑脚支座，每个所述推拉式电磁铁外均安装有摆动支架，每个所述摆动支架均铰接在对应的支撑脚支座内。

根据本发明创造的一些实施例，每个所述动铁芯的上部均穿过对应的圆弧导轨，每个所述动铁芯的上部均设有弹簧和止推板，每个所述弹簧均位于对应的止推板与对应的圆弧导轨之间。

根据本发明创造的一些实施例，所述联动限位机构包括前后设置在所述第一支撑脚机构的第一限位滑槽、左右设置在所述上支板的第二限位滑槽以及前后设置在所述第二支撑脚机构的第三限位滑槽。

根据本发明创造的一些实施例，所述第一限位滑槽与所述第二限位滑槽之间共同连接有横纵设置的第一限位滑杆，所述第二限位滑槽与所述第三限位滑槽之间共同连接有横纵设置的第二限位滑杆。

根据本发明创造的一些实施例，所述磁体管道爬行装置还包括控制器，所述第一驱动装置、第二驱动装置、所有的推拉式电磁铁和所有的电磁吸盘均与所述控制器进行电信号连接。

根据本发明创造的一些实施例，所述磁体管道爬行装置还包括电源，所述控制器、第一驱动装置、第二驱动装置、所有的推拉式电磁铁和所有的电磁吸盘均与所述电源进行电性连接。

根据本发明创造的一些实施例，所述电源为外接电源或者内置电池。

根据本发明创造的一些实施例，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均为舵机。

本发明创造的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明创造的实践了解到。

附图说明

本发明创造的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明创造实施例的磁体管道爬行装置的一个立体结构示意图；

图2是根据本发明创造实施例的磁体管道爬行装置的另外一个立体结构示意图；

图3是图1所示的磁体管道爬行装置的正视图；

图4是图1所示的磁体管道爬行装置的仰视图；

图5是根据本发明创造实施例的上支板和下支板的立体结构示意图；

图6是根据本发明创造实施例的推拉式电磁铁的立体结构示意图；

图7是根据本发明创造实施例的磁体管道爬行装置的爬行流程简图。

附图中：100-下支板、200-上支板、110-下前板、120-下后板、111-第一直齿条、121-第二直齿条、210-上前板、220-上后板、310-第一驱动装置、311-第一直齿轮、320-第二驱动装置、321-第二直齿轮、410-第一支撑脚机构、420-第二支撑脚机构、430-第三支撑脚机构、440-第四支撑脚机构、500-推拉式电磁铁、610-圆弧导轨、600-支撑脚支座、510-动铁芯、520-摆动支架、521-销轴、620-销孔、530-弹簧、540-止推板、700-电磁吸盘、810-第一限位滑槽、820-第二限位滑槽、830-第三限位滑槽、840-第一限位滑杆、850-第二限位滑杆、402-上支撑脚机构、401-下支撑脚机构。

具体实施方式

下面详细描述本发明创造的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明创造，而不能理解为对本发明创造的限制。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

在本发明创造的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二、第三、第四只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明创造的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明创造中的具体含义。

如图1至图4所示，根据本发明创造的第一方面实施例的一种磁体管道爬行装置，包括下支板100、上支板200和联动限位机构，所述下支板100包括下前板110和下后板120，所述下前板110上铺设有左右设置的第一直齿条111，所述下后板120上铺设有前后设置的第二直齿条121。所述上支板200包括上前板210和上后板220，所述上前板210上安装有由第一驱动装置310驱动的第一直齿轮311，所述第一直齿轮311与所述第一直齿条111啮合，当所述下支板100的位置固定时，所述第一驱动装置310能够带动所述上支板200沿所述下支板100进行左右移动，当所述上支板200的位置固定时，所述第一驱动装置310能够带动所述下支板100沿所述上支板200进行左右移动；所述上后板220上安装有由第二驱动装置320驱动的第二直齿轮321，所述第二直齿轮321与所述第二直齿条121啮合，当所述下支板100的位置固定时，所述第二驱动装置320能够带动所述上支板200沿所述下支板100进行前后移动，当所述上支板200的位置固定时，所述第二驱动装置320能够带动所述下支板100沿所述上支板200进行前后移动。

所述下支板100的右前角以及左后角分别设有用以吸附在磁体管道的第一支撑脚机构410和第二支撑脚机构420；所述上支板200的左前角以及右后角分别设有用以吸附在磁体管道的第三支撑脚机构430和第四支撑脚机构440，所述第一支撑脚机构410、第二支撑脚机构420、第三支撑脚机构430和第四支撑脚机构440分别为所述磁体管道爬行装置的右前脚掌、左后脚掌、左前脚掌以及右后脚掌。如图4和图5所示，为了减轻重量，所述上支板200和所述下支板100均呈“Z”形，即所述上前板210与所述上后板220错位设置，所述下前板110与所述下后板120错位设置，所述上支板200的设置方向与所述下支板100的设置方向相反。

如图1和图6所示，具体地，所述第一支撑脚机构410、第二支撑脚机构420、第三支撑脚机构430和第四支撑脚机构440的结构相似，所述第一支撑脚机构410、第二支撑脚机构420、第三支撑脚机构430和第四支撑脚机构440均包括推拉式电磁铁500和带有圆弧导轨610的支撑脚支座600，每个所述推拉式电磁铁500均设有可伸缩的动铁芯510，每个所述推拉式电磁铁500外均安装有摆动支架520，每个所述摆动支架520均设有两个销轴521，每个所述支撑脚支座600上均设有至少一组销孔620，每个所述摆动支架520均与对应的支撑脚支座600通过所述销轴521与所述销孔620的匹配使用进行铰接，使得所述推拉式电磁铁500可在所述支撑脚支座600内进行自由转动。每个所述动铁芯510的上部均穿过对应的圆弧导轨610，每个所述动铁芯510的上部均设有弹簧530和止推板540，每个所述弹簧530均位于对应的止推板540与对应的圆弧导轨610之间，每个所述动铁芯510的下端均连接有电磁吸盘700；当所述推拉式电磁铁500通电时，所述动铁芯510向下伸出，使得所述电磁吸盘700能够向下移动，当所述推拉式电磁铁500失电时，在所述弹簧530的弹力作用下，所述动铁芯510向上复位，使得所述电磁吸盘700能够向上移动。由于所述推拉式电磁铁500和所述电磁吸盘700均为现有技术，因此本实施例不再对所述推拉式电磁铁500和所述电磁吸盘700的内部结构以及工作原理进行详细描述。需要进一步说明的是，本发明创造在爬行时，当推拉式电磁铁500失电时，此时对应的支撑脚机构处于抬起状态，当对应的电磁吸盘700通电时，由于管道为磁体，因此此时电磁吸盘700与管道之间存在一个吸引力，由于推拉式电磁铁500可自由转动在所述支撑脚支座600内，因此所述电磁吸盘700会朝着吸引力最大的方向进行转动(或者具有这种趋势)，当所述推拉式电磁铁500通电时，所述电磁吸盘700逐渐靠近管道，在吸引力的带动下所述电磁吸盘700朝吸引力最大的方向进行转动；当电磁吸盘700吸附在管道上时，此时对应的支撑脚机构处于支撑状态，对应的推拉式电磁铁500不再转动直至对应的支撑脚机构再次处于抬起状态。

如图1至图3所示，所述联动限位机构依次与所述第一支撑脚机构410、上支板200、第二支撑脚机构420进行连接，通过所述联动限位机构的设置，使得所述上支板200只能沿所述下支板100作水平运动，避免所述上支板200与所述下支板100上下分离。具体地，所述联动限位机构包括前后设置的第一限位滑槽810、左右设置的第二限位滑槽820以及前后设置的第三限位滑槽830，所述第一限位槽具体设在所述第一支撑脚机构410的支撑脚支座600上，所述第二限位槽具体设在所述上支板200的上表面，所述第三限位槽具体设在所述第二支撑脚机构420的支撑脚支座600上；所述第一限位滑槽810与所述第二限位滑槽820之间共同连接有横纵设置的第一限位滑杆840，所述第二限位滑槽820与所述第三限位滑槽830之间共同连接有横纵设置的第二限位滑杆850。如图5所示，由于所述上支板200或者所述下支板100与对应的支撑脚支座600进行固定连接，因此所述第一限位滑杆840用以限位连接所述第一支撑脚机构410与所述上支板200，所述第二限位滑杆850用以限位连接所述第二支撑脚机构420与所述上支板200，最终使得所述上支板200只能沿所述下支板100作水平运动。

在本发明创造的一些实施例中，所述磁体管道爬行装置还包括控制器(附图未示出)，所述控制器为单片机，优选为stm32单片机，所述第一驱动装置310、第二驱动装置320、所有的推拉式电磁铁500和所有的电磁吸盘700均与stm32单片机进行电信号连接，用户可以通过对stm32单片机进行编程并烧录，使得stm32单片机能够控制所有电气元件的通断，以便实现所述磁体管道爬行装置的爬行控制。可以理解的是，所述控制器还可以是51单片机、PLC、或者FPGA，而不限于此。

在本发明创造的一些实施例中，所述磁体管道爬行装置还包括电源(附图未示出)，所述控制器、第一驱动装置310、第二驱动装置320、所有的推拉式电磁铁500和所有的电磁吸盘700均与所述电源进行电性连接。所述磁体管道爬行装置具有两种型号，一种是外接电源，另外一种是内置电池，两种型号各适用于不同的工作情况；当爬行距离较长时，所述磁体管道爬行装置优先选用外接电源的型号，当爬行距离较短时，所述磁体管道爬行装置优先选用内置电池的型号。

在本发明创造的一些实施例中，由于所述磁体管道爬行装置每次的爬行距离一致，为了简化控制电路，所以所述第一驱动装置310和所述第二驱动装置320均优选为舵机，舵机具有定程、自锁以及成本低等优点。可以理解的是，所述第一驱动装置310和所述第二驱动装置320还可以是步进电机或者伺服电机，而不限于此。

在本发明创造的一些实施例中，为了进一步减轻所述磁体管道爬行装置的重量，除了所述第一驱动装置310、第二驱动装置320、推拉式电磁铁500以及电磁吸盘700之外，其他所有零部件均可采用非金属材料制成，或者部分零部件采用航空铝制成，其余零部件则采用非金属材料制成。

如图7所示，由于所述磁体管道爬行装置可沿磁体管道的内壁进行前后左右爬行，下文将以向前爬行为例，详细介绍所述磁体管道爬行装置的爬行流程；其中，所述第一支撑脚机构410和所述第二支撑脚机构420统称为下支撑脚机构401，所述第三支撑脚机构430和所述第四支撑脚机构440统称为上支撑脚机构402。

所述磁体管道爬行装置的爬行流程为：

1、所述上支撑脚机构402的电磁吸盘700通电，随后所述上支撑脚机构402的推拉式电磁铁500通电，使得所述上支撑脚机构402的电磁吸盘700吸附在磁体管道的内壁上，此时所述上支撑脚机构402处于支撑状态，所述下支撑脚机构401在所述上支撑脚机构402的推拉式电磁铁500的作用下处于抬起状态；

2、所述第二驱动装置320向后转动，由于所述上支板200的位置被固定，因此所述第二驱动装置320能够带动所述下支板100向前移动，当所述下支板100到达指定位置后，所述下支撑脚机构401的电磁吸盘700通电，与此同时，所述上支撑脚机构402的推拉式电磁铁500失电，此时所述下支撑脚机构401处于抬起状态，由于所述上支撑脚机构402的电磁吸盘700仍在通电，因此所述上支撑脚机构402仍处于支撑状态；

3、所述下支撑脚机构401的推拉式电磁铁500通电，使得所述下支撑脚机构401的电磁吸盘700吸附在磁体管道的内壁上，此时所述下支撑脚机构401处于支撑状态，之后所述上支撑脚机构402的电磁吸盘700失电，所述上支撑脚机构402的电磁吸盘700在所述上支撑脚机构402的推拉式电磁铁500的作用下向上复位，此时所述上支撑脚机构402处于抬起状态；

4、所述第二驱动装置320向前转动，由于所述下支板100的位置被固定，因此所述第二驱动装置320能够带动所述上支板200向前移动，当所述上支板200到达指定位置后，所述下支撑脚机构401的推拉式电磁铁500失电，此时所述上支撑脚机构402处于抬起状态，由于所述下支撑脚机构401的电磁吸盘700仍在通电，因此所述下支撑脚机构401仍处于支撑状态；

5、所述下支撑脚机构401的电磁吸盘700失电，重复流程1。

需要进一步说明的是，由于所有的齿条、齿轮均为直齿，因此所述下支板100在前后移动时不会由于所述第一直齿条111的影响而发生干涉；所述磁体管道爬行装置向后、向左或者向右爬行时的运动原理与其向前爬行时的运动原理相似，因此本实施例不再对所述磁体管道爬行装置向后、向左或者向右爬行时爬行流程进行详细描述。

与现有技术相比，本发明创造可以在竖直设置的磁体导管内进行爬行，弥补了现有技术在这一领域的技术空白。为了使本发明创造能够对磁体管道的内部进行检测，所述磁体管道爬行装置还可以搭载检测工具(附图未示出)，包括但不限于雷达、激光、摄像头、照明灯等检测工具。

上面结合附图对本发明创造实施例作了详细说明，但是本发明创造不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明创造宗旨的前提下作出各种变化。