CN101870103A - 一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人，包含夹紧机构，转向机构，动力机构，稳定机构；夹紧机构通过转向连杆与转向机构相连，夹紧结构通过稳定机构压紧板与稳定机构相连，在机器人的底板上还设有动力机构；包括：两个上部加工有两个铣平面的万向轮；两组由电机通过联轴器带动丝杠螺母副前后移动，继而带动连杆机构夹紧万向轮的夹紧机构；一组由电机通过联轴器带动丝杠螺母副前后移动以压紧两组夹紧机构；一个由电机通过同步带轮带动单个后轮前后旋转的主动轮机构。本发明实现了在圆管道中不通过任何传感器，自动纠正前进方向，自动转向的功能，工作效率高，灵活性高，能适应各种管径或变管径的工作环境，实用价值高的目的。

Description

一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人
【技术领域】
本发明涉及机器人技术领域，具体地说，是一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人。
【背景技术】
20世纪70年代以来，石油、化工、天然气及核工业等产业迅速发展，各种管道作为一种重要的物料输送设施，得到了广泛应用。由于腐蚀、重压等作用，管道不可避免地会出现裂纹、漏孔等现象。为了提高这些管道的使用寿命，防止泄露等事故的发生，就必须对管道内部情况进行探测分析。而管道所处的环境往往是人们不易或不能直接接触的，因此，对于管道的检测和维护，成为了工业生产中的一道难题。
由于受作业空间的限制，普通的机器人很难进入管道完成相应的探测检查工作，所以，管道机器人——一种为满足管道内部高效准确的故障诊断、检测及维修的目的，专门用于管道内部作业的机器人就应运而生了，其广泛地应用于管道的探伤、补口、维修、焊接等诸多领域。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人，其可以在圆管道中不通过任何传感器，自动纠正前进方向，自动转向的功能，工作效率高，灵活性高，具有一定跨障碍能力，能适应各种管径或变管径的工作环境的机器人。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人，包含夹紧机构4，转向机构3，动力机构1，稳定机构2；其特征在于，夹紧机构4通过转向连杆7与转向机构3相连，夹紧结构4通过稳定机构压紧板15与稳定机构2相连，在机器人的地板上还设有动力机构1。
所述的夹紧结构4的数目为两个；
所述的夹紧机构4是由夹紧机构电机16通过联轴器14连接丝杠12螺母副11，在螺母副11上通过空心铆钉与连杆相连，最后带动左右夹头工作9、10。
所述的夹紧机构还含有万向轮8，每个通过两个推力球轴承23和一个压紧螺母22安装在机器人底板17上；中间舵机5通过转向曲柄6和转向连杆7与两组夹紧机构4通过空心铆钉铆接；万向轮8结构和固定方法，万向轮上部为两个铣平面，用于方便夹紧机构夹紧万向轮，其固定方法为：通过两个推力球轴承23分隔底板与万向轮，并用压紧螺母22进行轴向固定，即实现万向轮与底板的固定，又实现了万向轮转动的灵活性；
所述的转向机构3由舵机5与曲柄6连接而成；
所述的稳定机构2是有稳定机构电机18通过联轴器连接丝杠12的螺母副11，在螺母副11上通过四根螺钉与稳定机构压紧板15相连，通过四根螺钉固定在机器人底板17上；
所述的动力机构1是由主运动电机21通过一组同步带轮19与后轮轴相连，后轮20轴通过两个深沟球轴承与后轮固定板13相连，后轮固定板13通过四根螺钉与机器人底板17相连。
本发明在工作时：管道机器人在圆形管道中运动时，后轮为主动轮向前转动，并使两个万向轮处于无束缚状态，当机器人偏离管道中心行驶时，由于圆管道的特性，会使整个机器人在管道内发生倾斜，此万向轮会因为重力的一个水平分力发生转向，机器人便运动回管道的中心，完成自准。
当机器人进入弯道的时候，由于管道转向，而机器人任然保持原来的直行运动趋势，此时，左右两个万向轮会因为管道的弯曲而发生倾斜，与自准时同理，万向轮会因为重力的一个水平分力发生转向，从而慢慢的转过弯角，完成自动转向。
如果机器人在管道中遇到高度较大的障碍物时，启动人工控制模式，此时，两个夹紧电机转动通过联轴器带动丝杠螺母副向后运动，继而带动连接在螺母副和夹紧机构前固定板上的连杆机构，完成夹紧的动作，限制两个万向轮自由度；稳定机构电机转动通过联轴器14带动丝杠螺母副向前运动，带动稳定推头，使其从夹紧机构后固定板13上松开，使两夹紧机构一端处于放松状态，最后由舵机通过基础四连杆结构的原理转向，绕开障碍物；之后各机构恢复原状态，机器人继续运动。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
(1)本发明在圆管道中可以实现自准的功能，灵敏度高，克服了以往轮式管道机器人会因为偏离直行而发生倾覆的缺点，而且整个自准的过程不需要人工或者任何电子设备的干预；
(2)本发明在圆管道中可以实现自动转向的功能，可以转过各种角度的弯道，这种转向方式可以克服现有轮式机器人通过各种传感器判断前方弯道的角度，并给予适当的转角所带来的控制复杂，灵活性低等缺点；
(3)本发明克服普通轮式机器人跨越障碍物的高度取决于轮子的高度的缺点，可以通过人工控制的方法绕过障碍物。
【附图说明】
图1是本发明的俯视示意图；
图2是本发明的主视示意图；
图3是本发明的万向轮固定方式图。
附图中的标号分别为：1、动力机构，2、稳定机构，3、转向机构，4、夹紧机构，5、舵机，6、转向曲柄，7、转向连杆，8、万向轮，9、左夹头，10、右夹头，11、螺母副，12、丝杠，13、固定板，14、联轴器，15、稳定机构压紧板，16、夹紧机构电机，17、机器人底板，18、稳定机构电机，19、同步带轮，20、后轮，21、主运动电机，22、压紧螺母，23、推力球轴承。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人的具体实施方式。
一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人，包含夹紧机构4，转向机构3，动力机构1，稳定机构2；其特征在于，夹紧机构4通过转向连杆7与转向机构3相连，夹紧结构4通过稳定机构压紧板15与稳定机构2相连，在机器人的地板上还设有动力机构1。
所述的夹紧结构4的数目为两个；
所述的夹紧机构4是由夹紧机构电机16通过联轴器14连接丝杠12螺母副11，在螺母副11上通过空心铆钉与连杆相连，最后带动左右夹头工作9、10，
所述的夹紧机构还含有万向轮8，每个通过两个推力球轴承23和一个压紧螺母22安装在机器人底板17上；中间舵机5通过转向曲柄6和转向连杆7两组夹紧机构4通过空心铆钉铆接；万向轮8结构和固定方法，万向轮上部为两个铣平面，用于方便夹紧机构夹紧万向轮，其固定方法为：通过两个推力球轴承23分隔底板与万向轮，并用压紧螺母22进行轴向固定，即实现万向轮与底板的固定，又实现了万向轮转动的灵活性；
所述的转向机构3由舵机5与曲柄6连接而成；
所述的稳定机构2是有稳定机构电机18通过联轴器连接丝杠12的螺母副11，在螺母副11上通过四根螺钉与稳定机构压紧板15相连，通过四根螺钉固定在机器人底板17上；
所述的动力机构1是由主运动电机21通过一组同步带轮19与后轮轴相连，后轮20轴通过两个深沟球轴承与后轮固定板13相连，后轮固定板13通过四根螺钉与机器人底板17相连。
本发明在工作时：管道机器人在圆形管道中运动时，后轮为主动轮向前转动，并使两个万向轮处于无束缚状态，当机器人偏离管道中心行驶时，由于圆管道的特性，会使整个机器人在管道内发生倾斜，此万向轮会因为重力的一个水平分力发生转向，机器人便运动回管道的中心，完成自准。
当机器人进入弯道的时候，由于管道转向，而机器人任然保持原来的直行运动趋势，此时，左右两个万向轮会因为管道的弯曲而发生倾斜，与自准时同理，万向轮会因为重力的一个水平分力发生转向，从而慢慢的转过弯角，完成自动转向。
如果机器人在管道中遇到高度较大的障碍物时，启动人工控制模式，此时，两个夹紧电机转动通过联轴器带动丝杠螺母副向后运动，继而带动连接在螺母副和夹紧机构前固定板上的连杆机构，完成夹紧的动作，限制两个万向轮自由度；稳定机构电机转动通过联轴器14带动丝杠螺母副向前运动，带动稳定推头，使其从夹紧机构后固定板13上松开，使两夹紧机构一端处于放松状态，最后由舵机通过基础四连杆结构的原理转向，绕开障碍物；之后各机构恢复原状态，机器人继续运动。
本发明实现了在圆管道中不通过任何传感器，自动纠正前进方向，自动转向的功能，工作效率高，灵活性高，能适应各种管径或变管径的工作环境，实用价值高的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人，包含夹紧机构，转向机构，动力机构，稳定机构；其特征在于，夹紧机构通过转向连杆与转向机构相连，夹紧结构通过稳定机构压紧板与稳定机构相连，在机器人的底板上还设有动力机构。
2.如权利要求1所述的一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人，其特征在于，所述的夹紧结构的数目为两个。
3.如权利要求1所述的一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人，其特征在于，所述的夹紧机构是由夹紧机构电机通过联轴器连接丝杠螺母副，在螺母副上通过空心铆钉与连杆相连，最后带动左右夹头工作。
4.如权利要求1所述的一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人，其特征在于，所述的夹紧机构还含有万向轮，每个通过两个推力球轴承和一个压紧螺母安装在机器人底板上；中间舵机通过转向曲柄和转向连杆与两组夹紧机构通过空心铆钉铆接；万向轮结构和固定方法，万向轮上部为两个铣平面，用于方便夹紧机构夹紧万向轮，其固定方法为：通过两个推力球轴承分隔底板与万向轮，并用压紧螺母进行轴向固定。
5.如权利要求1所述的一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人，其特征在于，所述的转向机构由舵机与曲柄连接而成。
6.如权利要求1所述的一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人，其特征在于，所述的稳定机构是有稳定机构电机通过联轴器连接丝杠的螺母副，在螺母副上通过四根螺钉与稳定机构压紧板相连，通过四根螺钉固定在机器人底板上。
7.如权利要求1所述的一种在圆管道内自准及自动转向的探伤机器人，其特征在于，所述的动力机构是由主运动电机通过一组同步带轮与后轮轴相连，后轮轴通过两个深沟球轴承与后轮固定板相连，后轮固定板通过四根螺钉与机器人底板相连。
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