环管道运动机器人扫查器行走机构控制系统设计.pdf

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1、机器人现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)2011年第5期环管道运动机器人扫查器行走机构控制系统设计+李西平，孙志娟(中央广播电视大学工学院，北京100031)摘要：油气输送管道由于其上作环境的特殊性，其管道对接环焊缝不可避免地存在缺陷。全自动超声检测(AUT)是应用最为广泛的检测方法。为保证管道环焊缝缺陷检测的可靠性并提高检测效率，设计了全自动超声检测环管道运动机器人对其进行监测。扫查器行走机构是环管道运动机器人的核心部分。在介绍总体设计方案的基础}：，对环管道运动机器人行走

2、机构的运动控制系统进行叙述。工程样机经试验证明各项数据均符合工程要求。关键词：油气管道；环焊缝；机器人；行走机构；设计中图分类号：THl37．51文献标志码：A文章编号：1671--3133(2011)05---(K珥6----04Designoftravelingmechanismofscannerinorbit-holdingpipelinerobotUXi—ping．SUNZhi-juan(EngineeringCollege，ChinaCentralRadioandTVUniversity，Beijing10

3、0031，China)Abstract：Becauseofthespecialworkingenvironment，thebuttgirthweldsofoilandgaspipelineswereinevitablydamaged．Au—tomaticUltrasonicTesting(AUT)isthemostwidelyusedmethodofdetection．Inordertoensurethereliabilityofdetectionandimprovethedetectionefficiency，AU

4、Torbit-holdingpipelinerobotwasdesigned．ThetravelingmechanismofscannerwasthemostimportantcomponentoftheAUTorbit—holdingpipelinerobot．BasedOiltheoveralldesign，themotioncontrolsystemoftravelingmechanisminscannerwasintroduced．Theengineeringmodelmachinewastested，and

5、theexperimentalresultsWassatisfiedtheengineeringrequirements．Keywords：oilandgaspipeline；girthweld；robot；travelingmechanism；design0引言机构的运动控制系统进行叙述。油气输送管道多处于特殊的工作环境中，因此管道对接环焊缝不可避免地存在缺陷，由此可能埋下安全隐患，因此需要对输送管道的对接环焊缝进行检测⋯。超声检测是最为常用的管道环焊缝检测方法，其利用材料内部缺陷的声学性质对超声波传播的影响，非破

6、坏性地探测出工件内部或表面缺陷的大小、形状及其分布情况，具有灵敏度高、穿透力强、检测速度快，以及对人体无害等优势旧·。全自动超声检测(AUT)以其独特的优势成为管道环焊缝缺陷检测领域应用最为广泛的检测方法。随着我国近年来新建管线数量的急剧增加，为保证管道环焊缝缺陷检测的可靠性并提高检测效率，笔者设计研发了环管道运动机器人。本文在介绍环管道运动机器人总体设计方案的基础上，对超声扫查器行走+国家863技术研究项目(863-07一F-011-05)461环管道运动机器人检测系统总体方案设计笔者基于超声检测的原理设计了环管道

7、运动机器人，以超声波探头和数字化超声波检测仪为基础，以工业计算机为核心，以行走机构为机械载体和支撑平台，实现管道环焊缝缺陷的自动检测。该机器人主要由导轨、行走机构、超声波探头及其调整机构、数字化超声波检测仪、扫查器运动控制系统、工控机、显示器、打印机和应用软件系统组成，其检测系统总体设汁框图如图1所示。1．1管道环焊缝扫查器扫查器是管道环焊缝全自动超声检测设备的核心部分，可以在管道外壁自动行走，对管道环焊缝进行缺陷检测，其行走速度闭环控制框图如图2所示。行走机构作为超声波探头、超声检测所需的附属组件李西乇，等：环管道

8、运动机器人扫查器行走机构控制系统设计2011年第5期管道环焊缝自动超声扫查器约束扫查器型卜u掣l卜陌丽l调节超声波探头与焊缝距离超声波探头(调整机构)卜—一超声波检凋仪H数据采集H工控机H显示器揲竺阿．厩丽丽碉鬯塑到h叠行走机构}．—一直流电动机H直流电动机驱动电路卜_=二=』=爿r_]—坠!竺登P黔ID竺—fL—————————————一图I