CN103162060B - 管道步行机器人的转向机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管道步行机器人的转向机构，所述管道步行机器人包括机器人本体，其中所述管道步行机器人包括两个机械腿组，且所述两个机械腿组分别设置于所述机器人本体两侧；所述每一机械腿组包括两条内侧机械腿和两条外侧机械腿；其中所述管道步行机器人包括一个转向机构，所述转向机构设置于所述机器人本体的一侧，所述转向机构包括固定在所述机器人本体上的推杆盒和推杆，所述推杆能够相对于所述推杆盒伸缩以在转向时伸出并将所述机器人本体该侧支起以使该侧的机械腿组离开支撑面。本发明可以通过简单的结构实现管道步行机器人的原地转向，提高了设备的可用性。

Description

管道步行机器人的转向机构

技术领域

本发明涉及机械技术领域，特别是指一种管道步行机器人的转向机构。

背景技术

现在城市中多采用埋在地下的埋藏管路作为市政管路，而如何对埋藏管路进行检修一直是一个难题。现有技术中，管道检测设备主要是由摄像系统及搭载平台两部分组成，其搭载平台前进方式主要有两种，一种是爬行式，另一种是推杆式。

现有推杆式的管道检测设备一般不靠电机驱动，而是在摄像机周围安装摩擦力较小的滑轮，操作员通过硬质推杆外力强行推塞的方式使摄像机前进。这种设备适用于内径较小钢管的裂纹检查，其缺点是非智能、功能简单，使用范围较窄。

现有爬行式的管道检测设备也有两种类型，一种是传统的橡胶轮胎式爬行器，另一种是履带式爬行器，二者都是靠电机驱动的。现有爬行式的管道检测设备大多是采用四轮或六轮结构，并且在设备的左右两侧各用一个电机以通过皮带、齿轮、履带来传动实现前进、后退、左转、右转功能。这种结构的爬行式管道检测设备形状类似小车的轮式结构，价格比较昂贵。

现有轮式和履带式结构的爬行式管道检测设备在实际应用中存在着很大的局限性：

当使用的管道内存在污水、污泥时，轮式或履带式的内窥摄像检测设备进入这样的管道后很容易打滑；而在管道内存留石块或混凝土残料的情况下，则很容易侧翻。因此，现有爬行式的管道检测设备需要对管道进行预先清理才能够使用，且对管道的清理程度依赖性较强高，限制了爬行器的用途和适用范围。同时冲刷管道大大增加了不必要的工作量，浪费资源，提高成本。如果可以采用机械腿形式的管道检测设备，则可以克服以上的缺陷。但是在狭小的空间内，机械腿形式的管道检测设备如何转向又是一个难以克服的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构更为合理且使用方便的管道步行机器人的转向机构。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种管道步行机器人的转向机构，所述管道步行机器人包括机器人本体，其中所述管道步行机器人包括两个机械腿组，且所述两个机械腿组分别设置于所述机器人本体两侧；所述管道步行机器人包括一个转向机构，所述转向机构设置于所述机器人本体的一侧，所述转向机构包括固定在所述机器人本体上的推杆盒和推杆，所述推杆能够相对于所述推杆盒伸缩以在转向时伸出并将所述机器人本体该侧支起以使该侧的机械腿组离开支撑面；

其中，每一机械腿组包括两条内侧机械腿和两条外侧机械腿；

其中，每一机械腿分别与竖直方向成一夹角且所述机械腿的末端朝向远离所述机器人本体的方向延伸；其中每一机械腿都包括一条长摇杆、短摇杆、驱动摇杆、从动摇杆；所述长摇杆的端部与从动摇杆的一端通过轴连接，且所述从动摇杆的另一端通过轴连接在所述机器人本体上；所述驱动摇杆一端通过轴连接在所述机器人本体上，另一端通过轴连接在所述长摇杆的两个端部之间；所述短摇杆一端通过轴连接在所述机器人本体上，另一端通过轴连接在驱动摇杆的两个端部之间。

作为上述技术方案的优选，其中所述管道步行机器人还包括左齿轮箱和右齿轮箱；

所述左齿轮箱包括左齿轮箱内板、左齿轮箱外板、第一齿轮夹块，其中一个机械腿组的内侧机械腿安装在所述左齿轮箱内板的两端，且该机械腿组的外侧机械腿安装在所述左齿轮箱外板的两端；

所述右齿轮箱包括右齿轮箱内板、右齿轮箱外板、第二齿轮夹块，其中一个机械腿组的内侧机械腿安装在所述右齿轮箱内板的两端，且该机械腿组的外侧机械腿安装在所述右齿轮箱外板的两端。

作为上述技术方案的优选，所述转向机构安装在所述右齿轮箱外板上。

作为上述技术方案的优选，所述驱动机构包括与电机连接的两组齿轮组，且所述每一组齿轮组都分别包括成一字型依次啮合连接的从动齿轮、中间齿轮、主动齿轮、中间齿轮、从动齿轮；其中的电机的动力输出轴上设有电机主动齿轮，该电机主动齿轮与电机被动齿轮啮合联动，电机被动齿轮与主动齿轮同轴同步转动，且所述主动齿轮同时与两个中间齿轮啮合联动，且每一中间齿轮分别与一个从动齿轮啮合联动；所述每一从动齿轮两侧各设有一个偏心的轴，两侧偏心轴分别连接内外侧机械腿。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

经试验证明，本发明提出的管道步行机器人可以实现前进、后退、左转、右转、调速；可以克服管道存留积泥污水时打滑以及管道内存留石块或混凝土残料时易侧翻的现象，并实现绳索牵引。本发明可以通过简单的结构实现管道步行机器人的原地转向，提高了设备的可用性。

附图说明

图1为本发明实施例的管道步行机器人的俯视结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为图1的右视图；

图4为图3的A向视图；

图5为图3的B-B向剖视图；

图6为图1的E-E向剖视图；

图7为图2的D-D向剖视图；

图8为图2的C-C向剖视图；

图9为本发明实施例的管道步行机器人的转向机构的结构示意图；

图10为本发明实施例的管道步行机器人的车体的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提出了一种如图1-图10所示的管道步行机器人，包括机器人本体、机械腿组、驱动机构、转向机构。

其中，如图1、图2、图3、图4、图6所示的，所述管道步行机器人包括两个机械腿组，所述两个机械腿组分别设置于所述机器人本体两侧。其中，如图9所示的，该管道步行机器人包括一个转向机构，所述转向机构设置于所述机器人本体的一侧，所述转向机构包括固定在所述机器人本体上的推杆盒2和推杆58，所述推杆58能够相对于所述推杆盒2伸缩以在转向时伸出并将所述机器人本体该侧支起以使该侧的机械腿组离开支撑面。

如图9所示的，其中推杆58由推杆头部固定座33和推杆尾部固定座32固定在电动推杆盒2中。如图2和图3所示的，电动推杆盒2由螺钉固定在齿轮箱右外板5中部，然后上推杆盒盖1。推杆盒2近地面处有推杆孔，推杆58从推杆孔中伸出，推杆孔处有密封圈54防水。按下转向开关推杆58伸长并从推杆孔中伸出，并将装有转向装置的车体4一侧支撑起来脱离地面，关闭转向开关推杆58停止伸长。

在需要进行转向时，首先关闭用于驱动机械腿运动的电机。电机停止转动，管道步行机器人停止行走。此时打开转向装置开关，使得推杆58伸长并支撑地面，使得该管道步行机器人的一侧的四条机械腿离地。此时关闭转向机构的电机，并打开驱动机械腿运动的电机。这样着地的另一侧的四条机械腿会开始行走，配合推杆58实现转向。转向结束后，关闭驱动机械腿运动的电机，收起推杆58。然后再开启驱动机械腿运动的电机，就可以使管道步行机器人沿着转向后的方向运动。

其中如图1、图2、图3、图4、图6所示的，所述每一机械腿组包括两条内侧机械腿和两条外侧机械腿；其中所述每一机械腿分别与竖直方向成一夹角且所述机械腿的末端朝向远离所述机器人本体的方向延伸；

如图6所示，所述每一机械腿都包括一条长摇杆21、短摇杆23、驱动摇杆22、从动摇杆20；所述长摇杆21的端部与从动摇杆20的一端通过轴连接，且所述从动摇杆20的另一端通过轴连接在所述机器人本体上；所述驱动摇杆22一端通过轴连接在所述机器人本体上，另一端通过轴连接在所述长摇杆21的两个端部之间；所述短摇杆23一端通过轴连接在所述机器人本体上，另一端通过轴连接在驱动摇杆22的两个端部之间。

其中，所述每一机械腿都设有可调节长度的加长腿杆26。

如图4、图5、图7所示的，所述用于驱动所述机械腿运动的驱动机构包括电机59和齿轮组。具体的，所述驱动机构包括与电机59连接的两组齿轮组，且所述每一组齿轮组都分别包括成一字型依次啮合连接的从动齿轮36、中间齿轮38、主动齿轮37、中间齿轮38、从动齿轮36；其中电机59的动力输出轴上设有电机主动齿轮34，该电机主动齿轮34与电机被动齿轮35啮合联动，电机被动齿轮35与主动齿轮37同轴同步转动，且所述主动齿轮37同时与两个中间齿轮38啮合联动，且每一中间齿轮38分别与一个从动齿轮36啮合联动；所述每一从动齿轮36两侧各设有一个偏心的轴，两侧偏心轴分别连接内外侧机械腿。

如图7所示的，所述主动齿轮37的轴设有万向节60以改变传动方向。如图5所示的，所述驱动摇杆22由通用31与连接动齿轮36固定并由锁紧螺钉30锁紧。

在工作时，电机转动使电机轴上的电机主动齿轮34转动并带动电机被动齿轮35转动。主动齿轮37与电机被动齿轮35同步转动，主动齿轮37转动的同时带动两个中间齿轮38，两个中间齿轮38带动两个从动齿轮36，从动齿轮36侧面偏心处连接驱动摇杆22，驱动摇杆22由通用销31固定并由锁紧螺钉30锁紧。驱动摇杆22随从动齿轮36转动驱动八条腿有序前进。电机反转齿轮反方向运动，驱动摇杆22反方向运动从而实现后退。通过控制电机转速实现调速。

如图2、图3所示的，所述管道步行机器人还包括左齿轮箱和右齿轮箱。所述左齿轮箱包括左齿轮箱内板13、左齿轮箱外板14、第一齿轮夹块17，其中所述一个机械腿组的内侧机械腿安装在所述左齿轮箱内板13的两端，且该机械腿组的外侧机械腿安装在所述左齿轮箱外板14的两端。所述右齿轮箱的结构是与左齿轮箱相同的，即包括右齿轮箱内板6、右齿轮箱外板5、第二齿轮夹块。其中所述一个机械腿组的内侧机械腿安装在所述右齿轮箱内板6的两端，且该机械腿组的外侧机械腿安装在所述右齿轮箱外板5的两端。其中，该前述的转向装置安装在所述右齿轮箱外板5上。

如图1、图2、图10所示的，所述机器人本体包括车体4和上盖3，其中所述车体4由四片梯形侧壁组成并在上面形成开口，其中所述上开口的面积小于下底面的面积。

如图1所示的，该机器人本体的后端设有电缆延长筒9，所述电缆延长筒9内空且一端与所述机器人本体固定，所述电缆延长筒9的另一端设有电缆接头上压块、电缆接头下压块、电缆接头尾套以固定电缆。

其中，所述机器人本体顶部设有可旋转摄像头和照明机构。如图6所示的，所述机器人本体顶部还设有吊环28。可旋转摄像头和照明机构通过电源线和视频线控制摄像单元的旋转、照明及视频输出。小吊环28用于连接吊索将设备送到所需检测位置。

如图1、图8所示的，该电机安装在车体4上，且电机露在外面的部分有电机护罩8保护并固定在车体4前端面，内部有电机支架29固定在车体4内部。

该装置采用全密封防尘、防水设计，元件之间有密封橡胶垫40、41、42、43、44、45、46、48，及密封圈50、51、52、53、54、55。这样防尘防水等级为IP68，可以达到无尘进入、防水淹没，在按说明安装的条件下设备可在小于水深10米内长时间工作。当然，这些防尘、防水设计都可以根据实际机械结构任意调整，因此本发明实施例并不对此做出限定。

以上所述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来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种管道步行机器人的转向机构，所述管道步行机器人包括机器人本体，其特征在于，

所述管道步行机器人包括两个机械腿组，且所述两个机械腿组分别设置于所述机器人本体两侧；

所述管道步行机器人包括一个转向机构，所述转向机构设置于所述机器人本体的一侧，所述转向机构包括固定在所述机器人本体上的推杆盒和推杆，所述推杆能够相对于所述推杆盒伸缩以在转向时伸出并将所述机器人本体该侧支起以使该侧的机械腿组离开支撑面；

其中，每一机械腿组包括两条内侧机械腿和两条外侧机械腿；

其中，每一机械腿分别与竖直方向成一夹角且所述机械腿的末端朝向远离所述机器人本体的方向延伸；其中每一机械腿都包括一条长摇杆、短摇杆、驱动摇杆、从动摇杆；所述长摇杆的端部与从动摇杆的一端通过轴连接，且所述从动摇杆的另一端通过轴连接在所述机器人本体上；所述驱动摇杆一端通过轴连接在所述机器人本体上，另一端通过轴连接在所述长摇杆的两个端部之间；所述短摇杆一端通过轴连接在所述机器人本体上，另一端通过轴连接在驱动摇杆的两个端部之间。

2.根据权利要求1所述的管道步行机器人的转向机构，其特征在于，其中所述管道步行机器人还包括左齿轮箱和右齿轮箱；

所述左齿轮箱包括左齿轮箱内板、左齿轮箱外板、第一齿轮夹块，其中一个机械腿组的内侧机械腿安装在所述左齿轮箱内板的两端，且该机械腿组的外侧机械腿安装在所述左齿轮箱外板的两端；

所述右齿轮箱包括右齿轮箱内板、右齿轮箱外板、第二齿轮夹块，其中一个机械腿组的内侧机械腿安装在所述右齿轮箱内板的两端，且该机械腿组的外侧机械腿安装在所述右齿轮箱外板的两端。

3.根据权利要求2所述的管道步行机器人的转向机构，其特征在于，所述转向机构安装在所述右齿轮箱外板上。

4.根据权利要求1所述的管道步行机器人的转向机构，其特征在于，还包括驱动机构，所述驱动机构包括与电机连接的两组齿轮组，且每一组齿轮组都分别包括成一字型依次啮合连接的从动齿轮、中间齿轮、主动齿轮、中间齿轮、从动齿轮；其中的电机的动力输出轴上设有电机主动齿轮，该电机主动齿轮与电机被动齿轮啮合联动，电机被动齿轮与主动齿轮同轴同步转动，且所述主动齿轮同时与两个中间齿轮啮合联动，且每一中间齿轮分别与一个从动齿轮啮合联动；每一从动齿轮两侧各设有一个偏心的轴，两侧偏心轴分别连接内外侧机械腿。