CN105318140A - 一种用于城市排水网管的管道机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明属于管道机器人技术领域,具体涉及一种用于城市排水网管的管道机器人。本发明的用于城市排水网管的管道机器人,包括驱动模块、盖板、云台、升降台、梁和轮子。本发明解决了现有的城市排水管道,人工难以对其内部对其进行检测和维护的技术问题,提供一种管道机器人,结构简单、适应性强、动力强、可靠性高、运行平稳、检测全面、模块化设计、功能可扩展,能够实现对城市排水管道内部的检测和维护。
Description
技术领域
本发明属于管道机器人技术领域,具体涉及一种用于城市排水网管的管道机器人。
背景技术
排水管道网络是城市排污系统的主要组成部分,也是城市的重要基础设施之一,城市中的各个道路下均分布有不同规格的排水管道。近年来,伴随着我国城市化进程的加快,许多城市不断加大基础设施投入,市政管网建设得到了前所未有的重视和发展,城市排水管网也得到了很大改善。但由于受城市建设、经济条件和管理方式的制约,往往忽视了对已建成排水管网的维护管理,或者维护管理力度不够,没有采用必要的检测手段,没有形成科学、系统的管理机制,使得出现问题的排水管网得不到及时修复,危及到城市公共服务的质量和城市安全。因此为了环境保护以及城市道路的安全,排水管道需要作定期的维护检修。另一方面,新建成的排污管道,为了保证工程质量,也必须在投入使用前进行内部检测,以保证使用安全。
但是管道一般深埋在地下、空中或者建筑物中,内部结构错综复杂、环境恶劣,内径较小,人工难以在这样的环境下工作,管道机器人由此应运而生。这种检测技术提高了管道检侧的准确性,便于管道工程管理维护人员分析了解管道缺陷产生的原因,开展对缺陷的评估,制订管道维护方案,消除管道安全隐患,在事故发生前就有计划地维修或更换管段,从而节约大量的维修费用,降低管道维护成本,保障人民生活及财产安全
发明内容
本发明需要解决的技术问题为:现有的城市排水管道,人工难以对其内部对其进行检测和维护。
本发明的技术方案如下所述:
一种用于城市排水网管的管道机器人,包括驱动模块、盖板、云台、升降台、梁和轮子;其中:
所述驱动模块有两个,对称地与两个梁固定安装,两个驱动模块和两个梁共同构成了管道机器人的基本框架;在每个所述驱动模块上均安装有两个轮子,四个所述轮子的安装位置对称;驱动模块、梁和轮子的功能相互配合能够实现管道机器人的前进、后退和转弯;在两个驱动模块的上方和下方还分别共同设置有盖板,用于密封管道机器人,保护内部的电气部分和零部件;在位于上方的盖板上,安装了升降台,所述升降台的顶端安装有云台,升降台能够实现云台垂直高度的变化,使得管道机器人可以适应不同内径的管道;所述云台上安装有摄像头和照明装置。
优选的,所述驱动模块具有机架、第一直齿轮、第二直齿轮、第三直齿轮、第四直齿轮、第五直齿轮、从动锥齿轮、主动锥齿轮和行走电机。
完全相同的第一直齿轮、第二直齿轮、第三直齿轮、第四直齿轮和第五直齿轮通过轴安装于所述机架上;第一直齿轮、第二直齿轮、第三直齿轮、第四直齿轮和第五直齿轮的齿依次啮合,使得第一直齿轮、第二直齿轮、第三直齿轮、第四直齿轮和第五直齿轮能够同步以相同的速度转动;在安装所述第一直齿轮的轴的两端还分别固定有轮子和从动锥齿轮,所述从动锥齿轮能够带动与其同轴安装的第一直齿轮和轮子同步转动;机架上还安装有行走电机,行走电机的输出轴上固定有主动锥齿轮,所述主动锥齿轮和从动锥齿轮的齿相互啮合,两者相互配合使得行走电机输出的转动方向旋转了90°;安装所述第五直齿轮的轴上也装有轮子,第五直齿轮能够带动与其同轴安装的轮子同步转动;同一个所述驱动模块的两个轮子位于所述机架的同一侧;行走电机的转动通过两个锥齿轮和五个完全相同的直齿轮传递至两个轮子,带动两个轮子同步转动。
优选的,所述升降台具有升降电机、机架、丝杠螺母、丝杠、第一从动杆、驱动连杆、第二从动杆和云台底座,所述机架固定于位于驱动模块上方的所述盖板之上;所述机架上固定安装有升降电机,所述升降电机的输出轴上固定连接有丝杠,丝杠上安装有丝杠螺母,所述丝杠螺母被设置于滑槽内,使得升降电机在转动时,能够带动丝杠螺母在滑槽内沿丝杠的轴向移动;在机架的两侧还设置有一对第一从动杆和一对第二从动杆,所述第一从动杆和第二从动杆各自关于机架对称地设置;两个所述第一从动杆和两个所述第二从动杆的一端均铰接于机架上,另一端均铰接于云台底座上;所述云台固定于云台底座上;位于同侧的第一从动杆和第二从动杆上两端的四个铰接点的连线构成平行四边形;在机架的两侧还对称地设置有两个驱动连杆,两个驱动连杆的一端分别铰接于同自己位于同侧的第二从动杆,另一端分别铰接于丝杠螺母的两侧;升降电机的转动能够带动丝杠螺母在滑槽内沿丝杠的轴向移动,进而带动驱动连杆的转动和移动,更进一步地使第一从动杆和第二从动杆绕与机架的铰接位置转动,从而实现铰接于第一从动杆和第二从动杆上的云台底座高度的改变,最终实现云台高度的改变。
优选的,所述轮子的外侧面与轮胎面之间采用弧形面过渡,使得轮子能够更好地与管道内的柱面相接触,提高接触的摩擦力。
优选的,所述云台具有两个自由度,可以绕水平轴360度旋转,绕垂直轴270度旋转。
优选的,在位于前端的梁上还安装有连接杆,用于连接管道机器人的扩展功能模块,如维修模块或者探测模块;由于后端的梁上还安装有吊环,用于连接钢丝绳;当管道机器人从地面放入地下管道时,或者在回收管道机器人时,可通过吊环起降管道机器人;当管道机器人在管道内出现故障,无法行走时,使用钢丝绳通过吊环将管道机器人从管道内拉出。
本发明的有益效果为:
本发明的管道机器人具有结构简单、适应性强、动力强、可靠性高、运行平稳、检测全面、模块化设计、功能可扩展等特点,能够实现对城市排水管道内部的检测和维护。
附图说明
图1为本发明的管道机器人的总体结构示意图;
图2为驱动模块结构示意图;
图3为云台和升降台结构示意图;
图4为轮子的外形示意图;
图5为本发明的管道机器人在管道内部使用的示意图;
其中,1-驱动模块,101-具有机架,102-第一直齿轮,103-第二直齿轮,104-第三直齿轮,105-第四直齿轮,106-第五直齿轮,107-从动锥齿轮,108-主动锥齿轮,109-行走电机,2-连接杆,3-盖板,4-云台,5-升降台,501-升降电机,502-机架,503-丝杠螺母,504-丝杠,505-第一从动杆,506-驱动连杆,507-第二从动杆,508-云台底座,6-梁,7-吊环,8-轮子。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种用于城市排水网管的管道机器人进行详细说明。
如图1所示,本发明的管道机器人包括:驱动模块1、连接杆2,盖板3,云台4,升降台5,梁6,吊环7和轮子8。
所述驱动模块1有两个,对称地与两个梁6固定安装,两个驱动模块1和两个梁6共同构成了管道机器人的基本框架。通过改变梁6的尺寸,无需改变驱动模块1的尺寸,就可以任意改变管道机器人的尺寸,实现管道机器人的模块化和系列化设计。在每个所述驱动模块1上均安装有两个轮子8,四个所述轮子8的安装位置对称。驱动模块1、梁6和轮子8功能配合能够实现管道机器人的前进、后退和转弯。在两个驱动模块1的上方和下方还分别共同设置有盖板3,用于密封管道机器人,保护内部的电气部分和零部件。在位于上方的盖板3上,安装了升降台5,所述升降台5的顶端安装有云台4,升降台5能够实现云台4垂直高度的变化,使得管道机器人可以适应不同内径的管道。所述云台4上安装有摄像头和照明装置,云台4有两个自由度,可以绕水平轴360度旋转,绕垂直轴270度旋转,根据管道内部的情况,任意改变云台4的位姿,以方便摄像头对管道内部进行检测。
在位于前端的梁6上安装有连接杆2,用于连接管道机器人的扩展功能模块,如维修模块或者探测模块。由于后端的梁6上安装有吊环7,用于连接钢丝绳。当管道机器人从地面放入地下管道时,或者在回收管道机器人时,可通过吊环7起降管道机器人。当管道机器人在管道内出现故障,无法行走时,使用钢丝绳通过吊环7将管道机器人从管道内拉出。
所述驱动模块1的结构如图2所示,其具有机架101,完全相同的第一直齿轮102、第二直齿轮103、第三直齿轮104、第四直齿轮105和第五直齿轮106通过轴安装于所述机架101上。第一直齿轮102、第二直齿轮103、第三直齿轮104、第四直齿轮105和第五直齿轮106的齿依次啮合,使得第一直齿轮102、第二直齿轮103、第三直齿轮104、第四直齿轮105和第五直齿轮106能够同步以相同的速度转动。在安装所述第一直齿轮102的轴的两端还分别固定有轮子8和从动锥齿轮107,所述从动锥齿轮107能够带动与其同轴安装的第一直齿轮102和轮子8同步转动。机架101上还安装有行走电机109,行走电机109的输出轴上固定有主动锥齿轮108,所述主动锥齿轮108和从动锥齿轮107的齿相互啮合,两者相互配合使得行走电机109输出的转动方向旋转了90°。安装所述第五直齿轮106的轴上也装有轮子8,第五直齿轮106能够带动与其同轴安装的轮子8同步转动。同一个所述驱动模块1的两个轮子8位于所述机架101的同一侧。行走电机109的转动通过两个锥齿轮和五个完全相同的直齿轮传递至两个轮子8,带动两个轮子8同步转动。
所述升降台5的结构如图3所示,其具有机架502,所述机架502固定于位于驱动模块1上方的所述盖板3之上。所述机架502上固定安装有升降电机501,所述升降电机501的输出轴上固定连接有丝杠504,丝杠504上安装有丝杠螺母503,所述丝杠螺母503被设置于滑槽内,使得升降电机501在转动时,能够带动丝杠螺母503在滑槽内沿丝杠504的轴向移动。在机架502的两侧还设置有一对第一从动杆505和一对第二从动杆507,所述第一从动杆505和第二从动杆507各自关于机架502对称地设置。两个所述第一从动杆505和两个所述第二从动杆507的一端均铰接于机架502上,另一端均铰接于云台底座508上。所述云台4固定于云台底座508上。位于同侧的第一从动杆505和第二从动杆507上两端的四个铰接点的连线构成平行四边形。在机架502的两侧还对称地设置有两个驱动连杆506,两个驱动连杆506的一端分别铰接于同自己位于同侧的第二从动杆507,另一端分别铰接于丝杠螺母503的两侧。升降电机501的转动能够带动丝杠螺母503在滑槽内沿丝杠504的轴向移动,进而带动驱动连杆506的转动和移动,更进一步地使第一从动杆505和第二从动杆507绕与机架502的铰接位置转动,从而实现铰接于第一从动杆505和第二从动杆507上的云台底座508高度的改变,最终实现云台4高度的改变。
所述轮子8如图4所示,轮子8的外侧面与轮胎面之间采用弧形面过渡,使得轮子8能够更好地与管道内的柱面相接触,提高接触的摩擦力。
通过改变云台4的垂直高度,管道机器人可以适应不同内径的管道,如图5所示,在内径比较大的管道中,提高云台的高度,在内径比较小的管道中,降低云台的高度。
Claims (6)
1.一种用于城市排水网管的管道机器人,包括驱动模块(1)、盖板(3)、云台(4)、升降台(5)、梁(6)和轮子(8);其特征在于:
所述驱动模块(1)有两个,对称地与两个梁(6)固定安装,两个驱动模块(1)和两个梁(6)共同构成了管道机器人的基本框架;在每个所述驱动模块(1)上均安装有两个轮子(8),四个所述轮子(8)的安装位置对称;驱动模块(1)、梁(6)和轮子(8)的功能相互配合能够实现管道机器人的前进、后退和转弯;在两个驱动模块(1)的上方和下方还分别共同设置有盖板(3),用于密封管道机器人,保护内部的电气部分和零部件;在位于上方的盖板(3)上,安装了升降台(5),所述升降台(5)的顶端安装有云台(4),升降台(5)能够实现云台(4)垂直高度的变化,使得管道机器人可以适应不同内径的管道;所述云台(4)上安装有摄像头和照明装置。
2.如权利要求1所述的用于城市排水网管的管道机器人,其特征在于:所述驱动模块(1)具有机架(101)、第一直齿轮(102)、第二直齿轮(103)、第三直齿轮(104)、第四直齿轮(105)、第五直齿轮(106)、从动锥齿轮(107)、主动锥齿轮(108)和行走电机(109);完全相同的第一直齿轮(102)、第二直齿轮(103)、第三直齿轮(104)、第四直齿轮(105)和第五直齿轮(106)通过轴安装于所述机架(101)上;第一直齿轮(102)、第二直齿轮(103)、第三直齿轮(104)、第四直齿轮(105)和第五直齿轮(106)的齿依次啮合,使得第一直齿轮(102)、第二直齿轮(103)、第三直齿轮(104)、第四直齿轮(105)和第五直齿轮(106)能够同步以相同的速度转动;在安装所述第一直齿轮(102)的轴的两端还分别固定有轮子(8)和从动锥齿轮(107),所述从动锥齿轮(107)能够带动与其同轴安装的第一直齿轮(102)和轮子(8)同步转动;机架(101)上还安装有行走电机(109),行走电机(109)的输出轴上固定有主动锥齿轮(108),所述主动锥齿轮(108)和从动锥齿轮(107)的齿相互啮合,两者相互配合使得行走电机(109)输出的转动方向旋转了90°;安装所述第五直齿轮(106)的轴上也装有轮子(8),第五直齿轮(106)能够带动与其同轴安装的轮子(8)同步转动;同一个所述驱动模块(1)的两个轮子(8)位于所述机架(101)的同一侧;行走电机(109)的转动通过两个锥齿轮和五个完全相同的直齿轮传递至两个轮子(8),带动两个轮子(8)同步转动。
3.如权利要求2所述的用于城市排水网管的管道机器人,其特征在于:所述升降台(5)具有升降电机(501)、机架(502)、丝杠螺母(503)、丝杠(504)、第一从动杆(505)、驱动连杆(506)、第二从动杆(507)和云台底座(508);所述机架(502)固定于位于驱动模块(1)上方的所述盖板(3)之上;所述机架(502)上固定安装有升降电机(501),所述升降电机(501)的输出轴上固定连接有丝杠(504),丝杠(504)上安装有丝杠螺母(503),所述丝杠螺母(503)被设置于滑槽内,使得升降电机(501)在转动时,能够带动丝杠螺母(503)在滑槽内沿丝杠(504)的轴向移动;在机架(502)的两侧还设置有一对第一从动杆(505)和一对第二从动杆(507),所述第一从动杆(505)和第二从动杆(507)各自关于机架(502)对称地设置;两个所述第一从动杆(505)和两个所述第二从动杆(507)的一端均铰接于机架(502)上,另一端均铰接于云台底座(508)上;所述云台(4)固定于云台底座(508)上;位于同侧的第一从动杆(505)和第二从动杆(507)上两端的四个铰接点的连线构成平行四边形;在机架(502)的两侧还对称地设置有两个驱动连杆(506),两个驱动连杆(506)的一端分别铰接于同自己位于同侧的第二从动杆(507),另一端分别铰接于丝杠螺母(503)的两侧;升降电机(501)的转动能够带动丝杠螺母(503)在滑槽内沿丝杠(504)的轴向移动,进而带动驱动连杆(506)的转动和移动,更进一步地使第一从动杆(505)和第二从动杆(507)绕与机架(502)的铰接位置转动,从而实现铰接于第一从动杆(505)和第二从动杆(507)上的云台底座(508)高度的改变,最终实现云台(4)高度的改变。
4.如权利要求3所述的用于城市排水网管的管道机器人,其特征在于:所述轮子(8)的外侧面与轮胎面之间采用弧形面过渡,使得轮子(8)能够更好地与管道内的柱面相接触,提高接触的摩擦力。
5.如权利要求4所述的用于城市排水网管的管道机器人,其特征在于:所述云台(4)具有两个自由度,可以绕水平轴360度旋转,绕垂直轴270度旋转。
6.如权利要求5所述的用于城市排水网管的管道机器人,其特征在于:在位于前端的梁(6)上还安装有连接杆(2),用于连接管道机器人的扩展功能模块,如维修模块或者探测模块;由于后端的梁(6)上还安装有吊环(7),用于连接钢丝绳;当管道机器人从地面放入地下管道时,或者在回收管道机器人时,可通过吊环(7)起降管道机器人;当管道机器人在管道内出现故障,无法行走时,使用钢丝绳通过吊环(7)将管道机器人从管道内拉出。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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