CN103697286B - 一种履带式管道机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种履带式管道机器人，包括：机架(1)、前支撑架(2)、支撑杆A(3)、履带轮（4）、后支撑架（5）、支撑杆B（6）、调位连杆（7）、调位盘（8）、弹簧（9）和挡环（10）。履带轮（4）的转动实现机器人沿管道轴向运动，履带轮（4）在支撑杆A(3)、后支撑架（5）、支撑杆B（6）、调位连杆（7）、调位盘（8）、弹簧（9）的共同作用下实现升降运动，实现机器人对不同管径管道的自适应。本发明实现了对不同管径作业环境的自适应。解决传统履带式管道机器人环境适应性较差、驱动电动机多、控制算法复杂等问题。

Description

一种履带式管道机器人
技术领域
本发明涉及一种管道机器人，特别是一种履带式管道机器人。
背景技术
现有履带式管道机器人分为能适应特定直径管道作业环境的履带式管道机器人和能适应变直径管道作业环境的履带式管道机器人。两种履带式管道机器人均由机架、履带轮、支撑架、电动机、驱动器、电池、控制器组成。履带轮通过支撑架固定在机架上，电动机、驱动器、电池安装在履带轮中，控制器安装在机架上。能适应特定直径管道作业环境的履带式管道机器人的机架、履带轮、支撑架相对位置固定，结构简单，运动单一，只能适应单一直径管道作业环境，环境适应性较差。能适应变直径管道作业环境的履带式管道机器人可以通过控制器驱动电动机调节机架、履带轮、支撑架的相对位置，使机器人的姿态发生变化，从而适应在一定范围内变直径的管道，环境适应性较高。然而，能适应变直径管道作业环境的履带式管道机器人的姿态由专门控制器驱动专门电动机进行控制，所运用的电动机较多，控制算法特别复杂。
发明内容
本发明目的在于提供一种履带式管道机器人，解决能适应特定直径管道作业环境的履带式管道机器人环境适应性较差，同时能适应变直径管道作业环境的履带式管道机器人驱动电动机较多、控制算法复杂的问题。
一种履带式管道机器人，包括：机架，还包括：履带轮、前支撑架、支撑杆A、支撑杆B、后支撑架、调位连杆、调位盘、弹簧和挡环。所述履带轮，包括：履带箱、电池、驱动器、电动机、电机座、驱动轴、齿轮架、主锥齿轮、从锥齿轮、主直齿轮、从直齿轮、主动轴、主动轮、随动轮、随动轴、履带和履带箱盖。履带箱为矩形壳体结构，履带箱两端设置安装孔。电池、驱动器、电机座、齿轮架置于履带箱内螺丝固定。电动机置于电机座上并螺丝固定。主锥齿轮与电动机轴通过轴连接，从锥齿轮与驱动轴通过轴连接，主锥齿轮与从锥齿轮啮合。驱动轴与齿轮架通过轴连接，驱动轴的另一端与主直齿轮轴连接。主动轴置于履带箱内，主动轴与履带箱轴连接，从直齿轮与主动轴轴连接，从直齿轮与主直齿轮啮合。主动轮与从直齿轮螺丝固定，主动轮与主动轴轴连接。随动轴置于履带箱的另一端，随动轮与履带轮轴连接。随动轮与随动轴轴连接。履带箱盖置于履带箱上并螺钉固定。履带置于从动轮和随动轮之间，一端与从动轮啮合，另一端与随动轮啮合。
机架为圆柱式支撑结构，后部设有外螺纹。前支撑架为正六边形圆环，在前支撑架的六个顶点处分别设置安装点。前支撑架与机架轴连接并螺丝固定。支撑杆A为长方体杆状结构，两端有安装孔。六个支撑杆A的一端分别置于前支撑架的六个安装点并螺钉固定。后支撑架为正六边形圆环，在后支撑架的六个顶点处分别有安装孔。后支撑架与机架轴连接并螺钉固定。支撑杆B为长方体杆状结构，两端及中部均各有一个安装孔。六个支撑杆B的一端置于后支撑架的六个安装孔内并螺钉连接。三个履带轮以机架为轴360°均布。六个支撑杆A的另一端与履带轮一端轴连接，六个支撑杆B的另一端与履带轮另一端轴连接。调位盘为正六边形圆环，在调位盘的六个顶点处有安装孔，调位盘与机架后部轴连接。调位连杆为长方体杆，两端有安装孔。六个调位连杆置于调位盘的六个安装孔内并螺钉固定。六个调位连杆的另一端分别置于六个支撑杆B的中部安装孔内并螺钉固定。挡环置于机架后部并螺钉固定。弹簧套在机架上。弹簧一端与挡环接触，另一端与调位盘接触。
电池为电动机提供能量，驱动器控制电动机运动，电动机驱动主锥齿轮，主锥齿轮通过从锥齿轮、主直齿轮、从直齿轮将动力传递至主动轮，驱动主动轮运动，主动轮驱动履带运动，随动轮随履带转动。调位盘在弹簧的作用下沿机架直线运动，调位连杆在调位盘作用下进行运动，支撑杆B在调位连杆的作用下进行转动，支撑杆A和履带轮在支撑杆B作用下联动，履带轮的实现升降运动。机器人通过履带轮的升降实现对不同管径的自适应。
本发明在没有专门姿态控制系统的情况下，能够对一定范围内变化管径的管道具有一定的自适应性，具有控制简单、运行可靠的优点，能够满足一般工业、核设施、天然气等管道中复杂环境维修作业需求，具有较好的市场前景。
附图说明
图1  一种履带式管道机器人组成示意图；
图2  一种履带式管道机器人的履带轮内部结构示意图。
1.机架 2.前支撑架 3.支撑杆A  4.履带轮 5.后支撑架 6.支撑杆B 7.调位连杆 8.调位盘9.弹簧 10.挡环11.履带箱 12.电池 13.驱动器 14.电动机 15.电机座 16.驱动轴 17.齿轮架 18.主锥齿轮19.从锥齿轮 20.主直齿轮 21.从直齿轮 22.主动轴 23.主动轮 24.随动轮 25.随动轴 26.履带 27.履带箱盖。
具体实施方式
一种履带式管道机器人，包括：机架1，还包括：履带轮4、前支撑架2、支撑杆A3、支撑杆B6、后支撑架5、调位连杆7、调位盘8、弹簧9和挡环10。所述履带轮4，包括：履带箱11、电池12、驱动器13、电动机14、电机座15、驱动轴16、齿轮架17、主锥齿轮18、从锥齿轮19、主直齿轮20、从直齿轮21、主动轴22、主动轮23、随动轮24、随动轴25、履带26和履带箱盖27。履带箱11为矩形壳体结构，履带箱11两端设置安装孔。电池12、驱动器13、电机座15、齿轮架17置于履带箱11内螺丝固定。电动机14置于电机座15上并螺丝固定。主锥齿轮18与电动机14轴轴连接，从锥齿轮19与驱动轴16轴连接，主锥齿轮18与从锥齿轮19啮合。驱动轴16与齿轮架17轴连接，驱动轴16的另一端与主直齿轮20轴连接。主动轴22置于履带箱11内，主动轴22与履带箱11轴连接，从直齿轮21与主动轴22轴连接，从直齿轮21与主直齿轮20啮合。主动轮23与从直齿轮21螺丝固定，主动轮23与主动轴22轴连接。随动轴25置于履带箱11的另一端，随动轮24与履带轮4轴连接。随动轮24与随动轴25轴连接。履带箱盖27置于履带箱11上并螺钉固定。履带26置于主动轮23和随动轮24之间，一端与主动轮23啮合，另一端与随动轮24啮合。
机架1为圆柱式支撑结构，后部设有外螺纹。前支撑架2为正六边形圆环，在前支撑架2的六个顶点处分别设置安装点。前支撑架2与机架1轴连接并螺丝固定。支撑杆A3为长方体杆状结构，两端有安装孔。六个支撑杆A3的一端分别置于前支撑架2的六个安装点并螺钉固定。后支撑架5为正六边形圆环，在后支撑架5的六个顶点处分别有安装孔。后支撑架5与机架1轴连接并螺钉固定。支撑杆B6为长方体杆状结构，两端及中部均各有一个安装孔。六个支撑杆B6的一端置于后支撑架5的六个安装孔内并螺钉连接。三个履带轮4以机架1为轴360°均布。六个支撑杆A3的另一端与履带轮4一端轴连接，六个支撑杆B6的另一端与履带轮4另一端轴连接。调位盘8为正六边形圆环，在调位盘8的六个顶点处有安装孔，调位盘8与机架1后部轴连接。调位连杆7为长方体杆，两端有安装孔。六个调位连杆7置于调位盘8的六个安装孔内并螺钉固定。六个调位连杆7的另一端分别置于六个支撑杆B6的中部安装孔内并螺钉固定。挡环10置于机架1后部并螺钉固定。弹簧9套在机架1上。弹簧9一端与挡环10接触，另一端与调位盘8接触。
电池12为电动机14提供能量，驱动器13控制电动机14运动，电动机14驱动主锥齿轮18，主锥齿轮18通过从锥齿轮19、主直齿轮20、从直齿轮21将动力传递至主动轮23，驱动主动轮23运动，主动轮23驱动履带26运动，随动轮24随履带26转动。调位盘8在弹簧9的作用下沿机架1直线运动，调位连杆7在调位盘8作用下进行运动，支撑杆B6在调位连杆7的作用下进行转动，支撑杆A3和履带轮4在支撑杆B6作用下联动，履带轮4的实现升降运动。机器人通过履带轮4的升降实现对不同管径的自适应。

Claims (1)

1.一种履带式管道机器人，包括：机架（1），其特征在于还包括：履带轮（4）、前支撑架（2）、支撑杆A（3）、支撑杆B（6）、后支撑架（5）、调位连杆（7）、调位盘（8）、弹簧（9）和挡环（10）；所述履带轮（4），包括：履带箱（11）、电池（12）、驱动器（13）、电动机（14）、电机座（15）、驱动轴（16）、齿轮架（17）、主锥齿轮（18）、从锥齿轮（19）、主直齿轮（20）、从直齿轮（21）、主动轴（22）、主动轮（23）、随动轮（24）、随动轴（25）、履带（26）和履带箱盖（27）；履带箱（11）为矩形壳体结构，履带箱（11）两端设置安装孔；电池（12）、驱动器（13）、电机座（15）、齿轮架（17）置于履带箱（11）内螺丝固定；电动机（14）置于电机座（15）上并螺丝固定；主锥齿轮（18）与电动机（14）轴通过轴连接，从锥齿轮（19）与驱动轴（16）通过轴连接，主锥齿轮（18）与从锥齿轮（19）啮合；驱动轴（16）与齿轮架（17）通过轴连接，驱动轴（16）的另一端与主直齿轮（20）通过轴连接；主动轴（22）置于履带箱（11）内，主动轴（22）与履带箱（11）通过轴连接，从直齿轮（21）与主动轴（22）通过轴连接，从直齿轮（21）与主直齿轮（20）啮合；主动轮（23）与从直齿轮（21）螺丝固定，主动轮（23）与主动轴（22）通过轴连接；随动轴（25）置于履带箱（11）的另一端，随动轮（24）与履带轮（4）通过轴连接；随动轮（24）与随动轴（25）通过轴连接；履带箱盖（27）置于履带箱（11）上并螺钉固定；履带（26）置于从动轮和随动轮（24）之间，一端与从动轮啮合，另一端与随动轮（24）啮合；
机架（1）为圆柱式支撑结构，后部设有外螺纹；前支撑架（2）为正六边形圆环，在前支撑架（2）的六个顶点处分别设置安装点；前支撑架（2）与机架（1）轴连接并螺丝固定；支撑杆A（3）为长方体杆状结构，两端有安装孔；六个支撑杆A（3）的一端分别置于前支撑架（2）的六个安装点并螺钉固定；后支撑架（5）为正六边形圆环，在后支撑架（5）的六个顶点处分别有安装孔；后支撑架（5）与机架（1）轴连接并螺钉固定；支撑杆B（6）为长方体杆状结构，两端及中部均各有一个安装孔；六个支撑杆B（6）的一端置于后支撑架（5）的六个安装孔内并螺钉连接；三个履带轮（4）以机架（1）为轴360°均布；六个支撑杆A（3）的另一端与履带轮（4）一端轴连接，六个支撑杆B（6）的另一端与履带轮（4）另一端轴连接；调位盘（8）为正六边形圆环，在调位盘（8）的六个顶点处有安装孔，调位盘（8）与机架（1）后部轴连接；调位连杆（7）为长方体杆，两端有安装孔；六个调位连杆（7）置于调位盘（8）的六个安装孔内并螺钉固定；六个调位连杆（7）的另一端分别置于六个支撑杆B（6）的中部安装孔内并螺钉固定；挡环（10）置于机架（1）后部并螺钉固定；弹簧（9）套在机架（1）上；弹簧（9）一端与挡环（10）接触，另一端与调位盘（8）接触；
电池（12）为电动机（14）提供能量，驱动器（13）控制电动机（14）运动，电动机（14）驱动主锥齿轮（18），主锥齿轮（18）通过从锥齿轮（19）、主直齿轮（20）、从直齿轮（21）将动力传递至主动轮（23），驱动主动轮（23）运动，主动轮（23）驱动履带（26）运动，随动轮（24）随履带（26）转动；调位盘（8）在弹簧（9）的作用下沿机架（1）直线运动，调位连杆（7）在调位盘（8）作用下进行运动，支撑杆B（6）在调位连杆（7）的作用下进行转动，支撑杆A（3）和履带轮（4）在支撑杆B（6）作用下联动，履带轮（4）的实现升降运动；机器人通过履带轮（4）的升降实现对不同管径的自适应。
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