CN102278566B - 一种微小型管道巡视机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微小型管道巡视机器人，包括机器人基架、行走驱动机构和图像传输系统，行走驱动机构包括驱动电机、传动机构和行走轮，驱动电机设置在机器人基架的内部，其与行走轮通过传动机构连接，而行走轮则设置在机器人基架的下部，图像传输系统包括图像采集装置和图像接收终端，图像采集终端设置在机器人基架的前端，而图像接收终端则设置在地面上。本发明结构紧凑小巧，且本发明所述的螺旋齿轮组的使用实现了单电机驱动四个行走轮的功能，而可伸缩的顶轮支撑机构增大了四个行走轮与管道内壁的摩擦力，防止了行走轮打滑现象的发生，增强了机器人行走驱动能力，且节约了成本，降低了系统的控制难度，提高了工作效率。

Description

一种微小型管道巡视机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其是涉及一种微小型用于巡视管道的机器人，属于机器人技术领域。 

背景技术

对于地下电缆敷设管道而言，由于施工、长时间搁置等原因，地下管道内会有堵塞、管道错位等异常现象，需要及时进行管道内部图像的检测，并探明原因，以排除电缆排管中存在的隐患。传统的方法通过人工进行排查，此种方法需要挖开浮土，容易对线路的地表面造成破坏，影响正常的生活秩序，且耗时费力，工作效率低。 

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构小巧、新颖、重量轻、能在细小管道内行走巡视的微小型管道巡视机器人。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：

一种微小型管道巡视机器人，其特征在于，包括机器人基架、行走驱动机构和图像传输系统，机器人基架为一体式框架结构，行走驱动机构包括驱动电机、传动机构和行走轮，驱动电机设置在机器人基架的内部，其可沿着机器人行进的方向安装，使得结构紧凑，且驱动电机与行走轮通过传动机构连接，而行走轮则设置在机器人基架的下部，图像传输系统包括图像采集装置和图像接收终端，图像采集终端设置在机器人基架的前端，而图像接收终端则设置在地面上。

上述的传动机构包括螺旋齿轮组、同步带轮和同步带，螺旋齿轮组包括三个螺旋齿轮，其中一个为驱动螺旋齿轮，其与驱动电机的输出轴连接，另外两个为从动螺旋齿轮，且两个从动螺旋齿轮沿驱动电机的输出轴方向对称设置，且分别与驱动螺旋齿轮垂直相交啮合，而同步带轮也相应地为两个，分别与两个从动螺旋齿轮连接，同步带轮上设置有同步带，所述的同步带与所述的行走轮连接，其中，行走轮为四个，分别对称设置有机器人基架下部的四个方向上，其中每一条同步带带动基架下部一侧的两个行走轮，且行走轮的轮毂材料为有机玻璃，轮缘材料为天然橡胶。

而在机器人基架上还设置有压带轮，所述的压带轮的轮缘与同步带接触并压紧，以便于同步带张紧。

此外，上述的行走驱动机构还包括一顶轮支撑机构，所述的顶轮支撑机构设置在机器人基架的上端，且其下端为一能够实现顶轮支撑机构伸缩的弹簧，顶端为一万向轮，使得其与机器人基架下部的行走轮形成三角形支点结构，避免机器人在行走时遇到较大的坡度或者阻力而发生打滑现象。

上述的图像采集装置为带夜视功能的摄像头，摄像头将采集的图像实时传输到图像接收终端，实现管道巡视功能。

本发明的有益效果是：本发明采用一体式框架结构，且驱动电机的安装方式为沿着机器人行进的方向安装，使得本发明结构紧凑小巧，且本发明所述的螺旋齿轮组的使用实现了单电机驱动四个行走轮的功能，而可伸缩的顶轮支撑机构增大了四个行走轮与管道内壁的摩擦力，防止了行走轮打滑现象的发生，增强了机器人行走驱动能力，本发明大大了节约了成本，降低了系统的控制难度，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明一实施例的整体机构示意图；

图2为本发明一实施例的俯视图；

图3为本发明所述的一体式框架结构的示意图；

图4为本发明所述的传动机构的结构示意图；

图5为本发明一实施例放置于内径150mm管道内的正视图。

   附图中主要标记含义如下：

1、机器人基架     2、驱动电机       3、螺旋齿轮组     4、同步带轮

5、同步带         6、顶轮支撑机构   7、行走轮         8、摄像头。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

图1为本发明一实施例的整体机构示意图；图2为本发明一实施例的俯视图；图3为本发明所述的一体式框架结构的示意图。

如图1-图3所示：微小型管道巡视机器人包括机器人基架1、行走驱动机构和图像传输系统，机器人基架1为一体式框架结构，行走驱动机构包括驱动电机2、传动机构和行走轮7，驱动电机2设置在机器人基架1的内部，其可沿着机器人行进的方向安装，使得机器人整体结构紧凑，驱动电机2与行走轮7通过传动机构连接，而行走轮7则设置在机器人基架1的下部，图像传输系统包括图像采集装置和图像接收终端，图像采集终端设置在机器人基架1的前端，而图像接收终端则设置在地面上，在本实施方式中，图像采集装置为带夜视功能的摄像头8，摄像头8将采集的图像实时传输到图像接收终端，实现管道巡视功能。

图4为本发明所述的传动机构的结构示意图。

如图4所示：传动机构包括螺旋齿轮组3、同步带轮4和同步带5，螺旋齿轮组3包括三个螺旋齿轮，其中一个为驱动螺旋齿轮，其与驱动电机2的输出轴连接，另外两个为从动螺旋齿轮，且两个从动螺旋齿轮沿驱动电机2的输出轴方向对称设置，且分别与驱动螺旋齿轮垂直相交啮合，而同步带轮4也相应地为两个，分别与两个从动螺旋齿轮连接，同步带轮4上设置有同步带5，所述的同步带5与所述的行走轮7连接，其中，行走轮7为四个，分别对称设置在机器人基架1下部的四个方向上，其中每一条同步带5带动机器人基架1下部一侧的两个行走轮7，且行走轮7的轮毂材料为有机玻璃，轮缘材料为天然橡胶。

而在机器人基架2上还设置有压带轮，所述的压带轮的轮缘与同步带5接触并压紧，以便于同步带5张紧。

图5为本发明一实施例放置于内径150mm管道内的正视图。

如图5所示：上述的行走驱动机构还包括一顶轮支撑机构6，所述的顶轮支撑机构6设置在机器人基架1的上端，且其下端为一能够实现顶轮支撑机构6伸缩的弹簧，顶端为一万向轮，使得其与机器人基架1下部的行走轮7形成三角形支点结构，同时增大了四个行走轮7与管道内壁的摩擦力，避免机器人在行走时遇到较大的坡度或者阻力而发生打滑现象，增强了机器人的行走能力。

本发明的工作过程为：驱动电机2通电后驱动螺旋齿轮组3正向或反向转动，螺旋齿轮组3驱动两侧的同步带轮4同向旋转，同步带轮4带动两侧的同步带5绕同步带轮4及压带轮运动，从而带动四个行走轮7旋转，实现机器人前进或后退行走。

顶轮支撑机构6在机器人行走时起到支撑作用，当管道有较大坡度或机器人受到阻力较大时，行走轮7会与管壁之间发生打滑现象，顶轮支撑机6增大了行走轮7与管壁的摩擦力，防止打滑现象的发生。

机器人在管道内行走时，机器人基架1前端安装的摄像头8会把管道内的图像实时回传到地面计算机接收终端，实现管道内巡视功能。

上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。 

Claims (7)

1.一种微小型管道巡视机器人，包括机器人基架、行走驱动机构和图像传输系统，行走驱动机构包括驱动电机、传动机构和行走轮，驱动电机设置在机器人基架的内部，其与行走轮通过传动机构连接，而行走轮则设置在机器人基架的下部，图像传输系统包括图像采集装置和图像接收终端，图像采集装置设置在机器人基架的前端，而图像接收终端则设置在地面上，其特征在于，所述的传动机构包括螺旋齿轮组、同步带轮和同步带，螺旋齿轮组包括三个螺旋齿轮，其中一个为驱动螺旋齿轮，其与驱动电机的输出轴连接，另外两个为从动螺旋齿轮，且两个从动螺旋齿轮沿驱动电机的输出轴方向对称设置，且分别与驱动螺旋齿轮垂直相交啮合，而同步带轮也相应地为两个，分别与两个从动螺旋齿轮连接，同步带轮上设置有同步带，所述的同步带与所述的行走轮连接。

2.根据权利要求1所述的一种微小型管道巡视机器人，其特征在于，所述的行走轮为四个，分别对称设置在机器人基架下部的四个方向上，其中每一条同步带带动基架下部一侧的两个行走轮。

3.根据权利要求1所述的一种微小型管道巡视机器人，其特征在于，所述的机器人基架上还设置有压带轮，所述的压带轮的轮缘与同步带接触并压紧。

4.根据权利要求1所述的一种微小型管道巡视机器人，其特征在于，所述的行走驱动机构还包括一顶轮支撑机构，所述的顶轮支撑机构设置在机器人基架的上端，且其下端为一能够实现顶轮支撑机构伸缩的弹簧，顶端为一万向轮。

5.根据权利要求1所述的一种微小型管道巡视机器人，其特征在于，所述的行走轮的轮毂材料为有机玻璃，轮缘材料为天然橡胶。

6.根据权利要求1所述的一种微小型管道巡视机器人，其特征在于，所述的机器人基架为一体式框架结构。

7.根据权利要求1所述的一种微小型管道巡视机器人，其特征在于，所述的图像采集装置为带夜视功能的摄像头。

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