CN104791579A - 一种管道机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种管道机器人，包括机体、动力机构、行走机构、定心机构、清扫装置、检测装置，所述动力机构基于管道内流体动能驱动所述行走机构运行，所述定心机构端头活动接触所述管道内壁，所述定心机构上某一固定位置处于所述管道轴心,所述清扫装置用于清扫管道内壁污物，所述检测装置用于检测管道内壁厚度等物理特性。本发明的管道机器人，其基于管道内流动的动能实现能源的供给，其自身可以实现良好的定心作用，并实现管道的清理、检测功能。

Description

一种管道机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种管道机器人。
背景技术
管道运输具有成本低廉、运载量大和运输持续性等诸多优点，在当今社会的运输体系中占据着重要的地位。但是，因管道具有封闭性、带压运输等特点，因而管道在长时间的运输过程中，就会在管道内积累污物，并且管道壁也会受损变薄甚至局部破裂，这些都制约着管道运输的发展。现有管道检测装置需要配备足够的能量，其续航能力不足，或者在管道内的运行不够稳定、可靠，故障率较高。因此，需要一种可靠的管道机器人以定期检测、维护管道，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种管道机器人以解决或部分解决上述问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种管道机器人，包括机体，以及设置在机体上的动力机构、行走机构和定心机构，所述动力机构基于管道内流体动能驱动所述行走机构运行，所述定心机构端头活动接触所述管道内壁，所述定心机构上某一固定位置处于所述管道轴心。
进一步的，所述定心机构包括一个齿轮和与齿轮啮合的至少三根齿条，所述齿条的端头位于同一圆，所述齿轮轴心穿过所述圆的圆心并垂直于圆面。
进一步的，还包括与所述齿条固定连接的厚度检测装置。
进一步的，所述齿条的端头固定安装有滚轮。
进一步的，所述动力机构包括发电机、第一电动机和第二电动机，所述发电机转子固定连接涡轮，所述第一电动机驱动所述行走机构运行，所述第二电动机驱动所述定心机构旋转。
进一步的，还包括升降机构，所述升降机构包括固定件和活动件，所述固定件固定安装于所述机体上，所述活动件与所述定心机构及发电机固定连接，所述发电机转子轴心与所述清扫装置的轴心重合。
进一步的，所述动力机构还包括第三电动机，所述第三电动机带动所述活动件升降。
进一步的，还包括与所述定心机构固定连接的清扫装置，所述清扫装置的轴心与所述管道轴心重合。
进一步的，所述清扫装置包括伸缩支架，在所述伸缩支架上设置有清扫刷。
进一步的，所述行走机构包括前轮行走机构和后轮行走机构，所述前轮行走机构包括减速器和差速器，所述动力机构通过减速器带动差速器传动。
与现有技术相比，本发明的管道机器人具有以下特点和优点：
1、本发明的管道机器人，其动力机构基于管道内流体动能驱动所述行走机构、定心机构以及升降机构运行，这样，管道机器人置于密封管道内，操作方便并可以长时间的工作，而不必考虑其续航能力。
2、本发明的管道机器人，其定心机构可以保证定位机构本身、清扫装置以及发电机转子处于管道轴心位置。如此，设置在定位机构上的厚度检测装置可以保证在固定的圆柱面上检测管道壁厚度的变化,检测精度高；清扫装置的中心位于管道轴心上，清扫效果好；与发电机转子固定连接的涡轮在轴心位置，受管道内流体吹动旋转效果较好，进而能量转化效率高。进一步的，本发明的定心机构由一个齿轮和至少三个齿条构成，通过齿轮的旋转可以控制齿条的同步伸缩，如此，本发明的管道机器人就能够适应不同直径的管道，并且定心效果很好。
3、本发明的管道机器人，其升降机构可以在确保管道机器人的清扫装置和定心机构在适应管道直径后，通过升降操作调节管道机器人机体、行走机构等位于管道内壁的合适高度。
4、本发明的管道机器人，其前轮行走机构包括减速器和差速器，所述动力机构通过减速器带动差速器传动。如此，在管道的拐弯位置，管道机器人就可以通过前轮行走机构改变内侧轮和外侧轮的转速比率，使管道机器人平稳的通过管道拐弯处，避免发生侧翻。
附图说明
图1为本发明管道机器人较佳实施方式的主视图；
图2为本发明管道机器人较佳实施方式图1中A－A截面的剖视图；
图3为本发明管道机器人较佳实施方式的定心机构的示意图；
其中，
10、机体，211、发电机，212、涡轮，221、第一后电动机，222、第一前电动机，23、第二电动机，24、第三电动机，25、蓄电池，311、后变速箱，312、后轮，321、前变速箱，322、差速器，323、前轮，41、齿轮，42、齿条，43、抓脚，44、滚轮，45、一轴，51、伸缩支架，52、毛刷，53、二轴，61、螺柱，62、螺母，63、固定支架，64、活动支架。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应认为只是局限在所述的实施例。
如图1和图2所示，为本发明管道机器人较佳实施方式的主视图和局部剖视图。机体10是动力机构、行走机构、升降机构、定心机构、清扫装置、检测装置安装和固定的承载体。动力机构包括发电机211、第一电动机、第二电动机23、第三电动机24和蓄电池25，其中，第一电动机包括第一后电动机221和第一前电动机222；发电机211的转子上固定安装有涡轮212，涡轮212在管道中流体的动能推动下旋转，从而带动了发电机211转子的旋转，进而使发电机211发电；发电机211发电先进入蓄电池25中存储备用，蓄电池25电连接第一后电动机221、第一前电动机222、第二电动机23和第三电动机24；本实施例中的发电机211，将管道内流体的动能转化为电能存储于蓄电池25中，蓄电池25为第一后电动机221、第一前电动机222、第二电动机23、第三电动机24提供持续、稳定的电能，进而驱动行走机构、定心机构、升降机构以及清扫装置等的运行，这样，管道机器人置于密封管道内，操作方便并可以长时间的工作，而不必考虑其续航能力。
如图1、图2和图3所示，本实施例中的定心机构包括齿轮41、三根齿条42和一轴45，其中齿轮41和三根齿条42啮合，一轴45和齿轮41同心固定连接；通过齿轮41的旋转可以控制三根齿条42的同步伸缩，具体的，第二电动机23带动一轴45转动，一轴45带动齿轮41的旋转，齿轮旋转带动三根齿条42在管道内壁伸缩,使齿条42与管道内壁紧密接触，确保定心机构的齿轮41的轴心和一轴45的轴心一直处于管道的轴心位置，定心机构的齿轮41的轴心即是定心机构上某一固定位置，其一直处于管道轴心位置。本发明的管道机器人就能够适应不同直径的管道，并且定心效果很好。在定心机构的齿条42端头部还固定连接有滚轮44，这样齿条42端头通过滚轮44与管道内壁滚动接触，优化了工况。在定心机构的齿条42上还固定连接有抓脚43，抓脚43可以用于安装厚度检测装置，本实施例中厚度检测装置为超声波测厚仪，图中未画出。清扫装置与定位机构同轴固定连接，具体的，清扫装置包括伸缩支架51、毛刷52和二轴53，清扫装置的二轴53与定心机构的一轴45同轴心固定连接，所述伸缩支架51可以伸缩，以实现清扫装置对不同管径的管道内壁进行清扫作业。本实施例中的发电机211、第二电动机23、定心机构和清扫装置通过活动支架64与机体10活动连接，发电机211的转子轴心和第二电动机的转子、定心机构、清扫装置的轴心位于同一轴线上。这样，定心机构就可以保证定位机构本身、清扫装置以及发电机211的转子处于管道轴心位置，设置在定位机构上的厚度检测装置可以保证在固定的圆柱面上检测管道壁厚度的变化,检测精度高；清扫装置的中心位于管道轴心上，在第二电动机23的带动下对管道内壁进行清扫，清扫效果好；与发电机转子固定连接的涡轮在轴心位置，受管道内流体吹动旋转效果较好，进而能量转化效率高。
如图1、图2所示，本实施例中的升降机构包括螺柱61、螺母62、固定支架63、活动支架64，活动支架64与螺母62固定连接，固定支架63与机体10固定连接，在固定支架63上开设有导轨，活动支架64架设在导轨上。第三电动机24经联轴器、减速箱带动螺柱61的旋转，进而使螺母62可以沿螺柱61轴线方向移动，螺母62带动了活动支架64沿螺柱61轴线方向移动，使发电机211、第二电动机23、定心机构和清扫装置同升或同降。升降机构可以在确保管道机器人的清扫装置和定心机构在适应管道直径后，通过升降操作调节管道机器人机体、行走机构等位于管道内壁的合适高度。
如图1、图2所示，本实施例中的行走机构包括前轮行走机构和后轮行走机构，后轮行走机构包括后变速箱311和后轮312，第一后电动机221经后变速箱311带动后轮312的转动，进而推动管道机器人的移动；前轮行走机构包括前变速箱321、差速器322和前轮323，第一前电动机222经前变速箱321和差速器322带动前轮323的转动，进而推动管道机器人的移动，并且前轮行走机构中的差速器322可以使管道机器人在管道的拐弯位置，改变内侧轮和外侧轮的转速比率，使管道机器人平稳的通过管道拐弯处，避免发生侧翻。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种管道机器人，其特征在于，包括机体，以及设置在机体上的动力机构、行走机构和定心机构，所述动力机构基于管道内流体动能驱动所述行走机构运行，所述定心机构端头活动接触所述管道内壁，所述定心机构上某一固定位置处于所述管道轴心。
2.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于：所述定心机构包括一个齿轮和与齿轮啮合的至少三根齿条，所述齿条的端头位于同一圆，所述齿轮轴心穿过所述圆的圆心并垂直于圆面。
3.如权利要求2所述的管道机器人，其特征在于：还包括与所述齿条固定连接的厚度检测装置。
4.如权利要求2或3所述的管道机器人，其特征在于：所述齿条的端头固定安装有滚轮。
5.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于：所述动力机构包括发电机、第一电动机和第二电动机，所述发电机转子固定连接涡轮，所述第一电动机驱动所述行走机构运行，所述第二电动机驱动所述定心机构旋转。
6.如权利要求5所述的管道机器人，其特征在于：还包括升降机构，所述升降机构包括固定件和活动件，所述固定件固定安装于所述机体上，所述活动件与所述定心机构及发电机固定连接，所述发电机转子轴心与所述管道轴心重合。
7.如权利要求6所述的管道机器人，其特征在于：所述动力机构还包括第三电动机，所述第三电动机带动所述活动件升降。
8.如权利要求7所述的管道机器人，其特征在于：还包括与所述定心机构固定连接的清扫装置，所述清扫装置的轴心与所述管道轴心重合。
9.如权利要求8所述的管道机器人，其特征在于：所述清扫装置包括伸缩支架，在所述伸缩支架上设置有清扫刷。
10.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于：所述行走机构包括前轮行走机构和后轮行走机构，所述前轮行走机构包括减速器和差速器，所述动力机构通过减速器带动差速器传动。
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