CN105465551B - 一种柔性自适应的支撑式管道内检测机器人 - Google Patents

一种柔性自适应的支撑式管道内检测机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN105465551B
CN105465551B CN201610049434.XA CN201610049434A CN105465551B CN 105465551 B CN105465551 B CN 105465551B CN 201610049434 A CN201610049434 A CN 201610049434A CN 105465551 B CN105465551 B CN 105465551B
Authority
CN
China
Prior art keywords
support
shaft
block
plate
support shaft
Prior art date
Application number
CN201610049434.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105465551A (zh
Inventor
肖晓晖
陈潇
吴志鹏
王韬涵
王卫宁
郭江昆
Original Assignee
武汉大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 武汉大学 filed Critical 武汉大学
Priority to CN201610049434.XA priority Critical patent/CN105465551B/zh
Publication of CN105465551A publication Critical patent/CN105465551A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105465551B publication Critical patent/CN105465551B/zh

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/28Constructional aspects
    • F16L55/30Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables
    • F16L55/32Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables being self-contained
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/28Constructional aspects
    • F16L55/40Constructional aspects of the body
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L2101/00Uses or applications of pigs or moles
    • F16L2101/30Inspecting, measuring or testing

Abstract

本发明公开了一种柔性自适应的支撑式管道内检测机器人,包括柔性自适应支撑机构、驱动机构、检测机构和摄像机构;摄像机构安装在柔性自适应支撑机构前端;柔性自适应支撑机构与驱动机构连接,用于保证机器人在管道内移动时,具有自动适应变径管、障碍或弯管的能力;检测机构安装在驱动机构上,当机器人在管道内检测作业时,检测机构中的探头部分与管道内壁完全接触。本发明实现了机器人对管道的柔性自适应以及支撑式管道内机器人的模块化,增强了机器人在管道内的行走能力,也方便了此类机器人的检修;本发明同时还实现了管内检测机器人搭载无损检测设备,从而提高了问题管道的检测能力。

Description

一种柔性自适应的支撑式管道内检测机器人
技术领域
[0001]本发明属于机器人技术领域,涉及一种支撑式管道内检测机器人,具体涉及一种 柔性自适应的支撑式管道内检测机器人。
背景技术
[0002] 工业管道系统已广泛应用于冶金、石油、化工及城市水暖供应等领域,工业管道的 工作环境非常恶劣,长期使用后容易发生腐蚀、疲劳破坏或者使管道内部潜在缺陷发展成 破损而引起泄漏事故等。有毒、有害、易燃易爆物品在失控状态下向大气泄漏、排放将严重 影响人们正常的生产生活秩序。因此,必须定期地对管道进行检修和维护。然而由于管道所 处的环境往往是人力所限或人所不及,检修难度很大。现在一般采用的方法如提前报废,开 挖检修等方法效果不理想,不但劳动强度大、效益低,而且还会造成巨大的人力物力损失。 因此管道的管内探测是一项十分重要的实用工程,关系到各种管道安全高效的运营。
[0003]管道内检测机器人是一种可沿管道内行走的机构,它可以携带一种或多种传感器 及操作装置(如CCD摄像机、位置和姿态传感器、超声传感器、涡流传感器、管道清理装置、管 道裂纹及管道接口焊接装置、防腐喷涂装置、简单的操作机械手等),在操作人员的远距离 控制下进行一系列的管道检测维修作业。因此,管带内检测机器人是一种避免开掘式检测 的较为理想的管道自动化检测设备。
[0004]目前,国外针对支撑式管道内检测机器人的研宄主要有日本立命馆大学做的带不 完全驱动的平行四边形驱动机构的支撑轮式管道内机器人和韩国成均馆大学做的 MRINSPECT系列机器人等。日本立命馆大学做的带不完全驱动的平行四边形驱动机构的支 撑轮式管道内机器人采用自行设计的不完全驱动的平行四边形驱动机构,使该机器人在通 过性上具有良好的表现,同时它采用履带作为行走装置,增强了该机器人的拖缆性。韩国成 均馆大学的MRINSPECT系列最新一代机器人一一MRINSPECT系列第6代机器人采用自行设计 的多输出差动齿轮组,使该机器人在仅使用一个电机的情况下可以有三个差动输出,简化 了机器人的控制控制。并且采用自行设计的自适应机构,简化了支撑机构。
[0005] 针对支撑式管道内检测机器人的研宄,我国近年来在多个应用领域取得了一定的 研究成果。发明专利CN102913715A公开了一种小管道检测机器人,其结构包括本体,变径机 构和驱动机构等。该小管道机器人实现了 一个电机同时带动三个齿轮运动,从而实现小管 道机器人的同轴移动;该小管道机器人具有双级弹簧的缓冲结构,适应管道的细微变形。主 要用小管道检测。发明专利CN102011915A公开了 一种多功能管道机器人驱动机构,该机器 人包两个机架,每个机架的前部外圆周上以12〇度布置了三组只能单向运动的滚轮结构,其 中一个机架装有电机和铰链四杆机构,两个机架间设有万向轴连接,万向轴一端焊接在一 机架前部中心上而另一端与另一机架四杆机构的连杆较接。该机器人可在直管道中的作 业,也能使它在弯管和变直径管道中正常工作。发明专利CN101788〇93B公开了一种管道机 器人驱动行走机构,其结构包括本体,行走驱动单元和管径适应调节单元。该机器人由于采 用每组行走驱动单元由两台电机驱动,提高了支撑轮式管内机器人的拖缆性;并且设计了 管径适应调节单元,使该机器人具有一定的管径适应性。发明专利CN100570200C公开了一 种自适应管道机器人,该机器人采用两组机身,机身的外圆周方向至少均布三组驱动装置, 两组机身之间才用软轴相连,两组机身同时驱动可产生较大驱动力。支撑机构上采用弹簧 连杆结构,使该机器人具有良好的自适应性。
[0006] 总体来说,目前的管道内检测机器人多半都只能携带摄像头等简单的检测装置, 不能携带无损检测装置进入管道进行管道检测。机器人多采用轮子作为行走装置,拖缆性 不足。机器人适应管道一般仅米用一种方式,即被动自适应方式或者主动自适应方式,在复 杂的管道环境中,适应能力有限。并且目前的机器人的模块化,集成化不足,机器人本身结 构复杂,修理、更换部件不方便。
发明内容
[0007] 为了解决上述技术问题,本发明提供了一种柔性自适应的支撑式管道内检测机器 人。
[0008] 本发明所采用的技术方案是:一种柔性自适应的支撑式管道内检测机器人,其特 征在于:包括柔性自适应支撑机构、驱动机构、检测机构和摄像机构;
[0009] 所述摄像机构安装在所述柔性自适应支撑机构前端;所述柔性自适应支撑机构与 所述驱动机构连接,用于保证所述机器人在管道内移动时,具有自动适应变径管、障碍或弯 管的能力;所述检测机构安装在所述驱动机构上,当所述机器人在管道内检测作业时,所述 检测机构的探头部分与管道内壁完全接触。
[0010] 作为优选,所述柔性自适应支撑机构包括外支撑轴、连杆滑块、副支撑轴固定块、 限位块、副支撑轴支撑块、外支撑轴支撑块、轴承、主支撑轴、副支撑轴、曲柄、曲柄连杆、压 簧、锥齿轮副、第一电机座、第一电机;
[0011] 所述第一电机通过第一电机座固接于外支撑轴支撑块上,并通过锥齿轮副将动力 传给两端带有相反旋向螺纹的主支撑轴,其中主支撑轴两端通过轴承与外支撑轴支撑块连 接;
[0012] 所述外支撑轴支撑块为两块、通过三根所述外支撑轴左右对称地固定连接在一 起,组成外支撑机构; _
[0013] 所述副支撑轴固定块、副支撑轴支撑块均为两块,三根所述副支撑轴依次穿过副 支撑轴支撑块、副支撑轴固定块、副支撑轴固定块和副支撑轴支撑块,组成内支撑机构;
[0014] 所述内支撑机构设置在所述外支撑机构内,所述主支撑轴依次穿过所述外支撑轴 支撑块、副支撑轴支撑块、副支撑轴固定块、副支撑轴固定块、副支撑轴支撑块和外支撑轴 支撑块的中间孔洞,将所述外支撑机构和内支撑机构固定连接在一起;
[0015] 在所述副支撑轴支撑块和副支撑轴固定块之间的副支撑轴上均依次套设有所述 压簧、连杆滑块和限位块;所述曲柄连杆一端铰接在所述连杆滑块上、另一端铰接在所述驱 动机构上,所述曲柄一端铰接在所述副支撑轴固定块外壁上、另一端铰接在所述曲柄连杆 的中部; _
[0016] 所述曲柄、曲柄连杆均为12块;所述连杆滑块为矩形,其两端处均铰接有所述^柄 连杆;所述副支撑轴固定块为三角形,其三个角处均做内凹处理,形成三角空缺,所述三角 空缺的两三角边上均铰接有所述曲柄;
[0017] 所述驱动机构为三个,均分别通过四根所述曲柄连杆与所述柔性自适应支撑机构 连接。
[0018] 作为优选,所述驱动机构包括第二传动轴、第一直齿轮、履带、第二侧板、缓冲弹 簧、缓冲滑块、从动履带轮、第三传动轴、第一侧板、第二电机、减速器、联轴器、电磁离合器、 第二电机座、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一主动履带轮、第一主动轴、第二直齿轮、第二主 动履带轮;
[0019] 所述第二电机与所述减速器相连,所述减速器通过第二电机座固定安装在所述第 一侧板上,所述联轴器与所述减速器连接;所述电磁离合器与所述联轴器连接,并通过所述 第二电机座固定在所述第一侧板上;
[0020] 所述第一锥齿轮固定安装在所述电磁离合器输出轴上,所述第二锥齿轮固定安装 在所述第二传动轴上,并与所述第一锥齿轮啮合连接;
[0021] 所述第一直齿轮固定安装在所述第二传动轴上,所述第二直齿轮固定安装在所述 第一主动轴上,并与所述第一直齿轮啮合连接;所述第一主动履带轮和第二主动履带轮对 称固定安装在所述第一主动轴两端,所述第一主动轴固定安装在所述第一侧板、第二侧板 上;
[0022] 所述从动履带轮固定安装在所述第三传动轴上,所述第三传动轴左右两边均装配 所述缓冲滑块,所述缓冲滑块安装在滑槽内;所述缓冲滑块和滑槽壁之间安装有两个缓冲 弹簧;所述滑槽分别固定安装在所述第一侧板、第二侧板上;
[0023] 所述履带包覆在所述从动履带轮、第一主动履带轮、第二主动履带轮和两个侧板 上,并与所述从动履带轮、第一主动履带轮、第二主动履带轮啮合连接。
[0024]作为优选,所述第三传动轴与缓冲滑块之间设置有垫片。
[0025]作为优选,所述检测机构包括第三电机、第一支撑板、支撑轴、丝杠轴、探头夹紧装 置、第二支撑板、探头、探头座、第二锥齿轮、第一锥齿轮;
[0026]所述第一支撑板和第二支撑板上下对称固定安装在所述驱动机构上的第二侧板 上;所述第一支撑板侧面与第二侧板上平面重合,所述第二支撑板侧面与第二侧板下平面 重合;
[0027]所述支撑轴、丝杠轴平行固定安装在所述第一支撑板和第二支撑板之间,并与所 述第一支撑板和第二支撑板侧面垂直;
[0028]所述探头夹紧装置通过其上设置的光滑孔和螺纹孔分别套设在所述支撑轴和丝 杠轴上;所述探头座固定安装在所述探头夹紧装置上;所述探头固定安装在所述探头座内; [0029]所述第二锥齿轮固接套设在所述丝杠轴上;所述第一锥齿轮固定安装在所述第三 电机输出轴上,并与所述第二锥齿轮啮合连接;所述第三电机固定安装在第三电机座上;所 述第三电机座固定在所述第二侧板上。
[0030] 作为优选,所述摄像机构为摄像机,固定安装在所述柔性自适应支撑机构的外支 撑轴支撑块上。
[0031] 本发明的有益效果:
[0032] 1 •本发明采用模块化设计,提高了此类机器人的模块化和集成度。并且本发明的 驱动模块可以单独使用,例如当利用其加装一个小车底盘之后,就可以组装成为一个车式 的检测机器人;
[0033] 2 •本发明搭载了无损检测设备,实现了目前管道内检测机器人没有实现的功能;
[0034] 3 •本发明采用自行设计的柔性自适应支撑机构,提高了机器人的适应性;
[0035] 4•本发明在电机与传动机构间加装了电磁离合器,增强了机器人的节能环保性, 同时方便了故障机器人的回收。
附图说明
[0036]图1为本发明实施例的整体结构立体图;
[0037]图2为本发明实施例的支撑机构、驱动机构与检测机构装配关系的立体图;
[0038]图3为本发明实施例的支撑机构的结构立体图;
[0039]图4为本发明实施例的支撑机构的各个零件结构立体图;
[0040]图5为本发明实施例的支撑机构的局部结构立体图;
[0041]图6为本发明实施例的驱动机构的结构立体图;
[0042]图7为本发明实施例的驱动机构的各个零件结构立体图;
[0043]图8为本发明实施例的检测机构的各个零件结构立体图。
[0044]图中:1、支撑机构,2、驱动机构,3、检测机构,4、摄像机构,101、外支撑轴,102、连 杆滑块,1〇3、副支撑轴固定块,104、限位块,105、副支撑轴支撑块,106、外支撑轴支撑块, 1〇7、轴承,1〇8、主支撑轴,109、副支撑轴,1010、曲柄,1〇11、曲柄连杆,1〇12、压簧,1013、锥 齿轮副,1014、第一电机座,1015、第一电机,201、第二传动轴,202、第一直齿轮,203、履带, 2〇4、第二侧板,2〇5、缓冲弹簧,2〇6、缓冲滑块,207、垫片,208、从动履带轮,209、第三传动 轴,2010、第一侧板,2011、第二电机,2012、减速器,2013、联轴器,2014、电磁离合器,2015、 第二电机座,2016、第一锥齿轮,2017、第二锥齿轮,2018、第一主动履带轮,2019、第一主动 轴,2020、第二直齿轮,2021、第二主动履带轮,301、第三电机,302、第一支撑板,303、支撑 轴,304、丝杠轴,305、探头夹紧装置,306、第二支撑板,307、探头,308、探头座,309、第二锥 齿轮,3010、第一锥齿轮,3011、第三电机座。
具体实施方式
[0045]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明,下面结合附图及实施例对本发 明作进一步的详细描述,应当理解,此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明,并不 用于限定本发明。
[0046]请见图1和图2,本发明提供的一种柔性自适应的支撑式管道内检测机器人,包括 柔性自适应支撑机构1、驱动机构2、检测机构3和摄像机构4;摄像机构4安装在柔性自适应 支撑机构1前端;柔性自适应支撑机构1与驱动机构2连接,用于保证机器人在管道内移动 时,具有自动适应变径管、障碍或弯管的能力;检测机构3安装在驱动机构2上,当机器人在 管道内检测作业时,检测机构3与管道内壁完全接触。
[0047] 请见图3、图4和图5,本发明的柔性自适应支撑机构1包括外支撑轴101、连杆滑块 102、副支撑轴固定块103、限位块104、副支撑轴支撑块105、外支撑轴支撑块106、轴承107、 主支撑轴108、副支撑轴1〇9、曲柄1010、曲柄连杆1011、压簧1012、锥齿轮副1013;第一电机 1015通过第一电机座1014固接于外支撑轴支撑块106上,并通过锥齿轮副1013将动力传给 两端带有相反旋向螺纹的主支撑轴108,其中主支撑轴108两端通过轴承107与外支撑轴支 撑块106连接。外支撑轴支撑块为两块、通过三根外支撑轴101左右对称地固定连接在一 起,组成外支撑机构;副支撑轴固定块103、副支撑轴支撑块105均为两块,三根副支撑轴109 依^欠穿过副支撑轴支撑块、副支撑轴固定块、副支撑轴固定块和副支撑轴支撑块,组成内支 撑机构;内支撑机构设置在外支撑机构内,主支撑轴108依次穿过外支撑轴支撑块、副支撑 轴支撑块、副支撑轴固定块、副支撑轴固定块、副支撑轴支撑块和外支撑轴支撑块的中间孔 洞,将外支撑机构和内支撑机构固定连接在一起;在副支撑轴支撑块和副支撑轴固定块之 间的副支撑轴109上均依次套设有压簧1〇12、连杆滑块1〇2和限位块1〇4;曲柄连杆1011—端 铰接在连杆滑块1〇2上、另一端铰接在驱动机构2上,曲柄1〇1〇—端较接在副支撑轴固疋块 103外壁上、另一端铰接在曲柄连杆的中部;曲柄1010、曲柄连杆1011均为12块;连杆滑 块102为矩形,其两端处均铰接有曲柄连杆1;副支撑轴固定块103为三角形,其三个角处 均做内凹处理,形成三角空缺,三角空缺的两三角边上均铰接有曲柄1010;驱动机构2为三 个,均分别通过四根曲柄连杆1 〇 11与柔性自适应支撑机构1连接。
[0048]请见图6和图7,本发明的驱动机构2包括第二传动轴2〇1、第一直齿轮202、履带 203、第二侧板204、缓冲弹簧205、缓冲滑块206、垫片207、从动履带轮208、第三传动轴209、 第一侧板2010、第二电机2011、减速器2012、联轴器2013、电磁离合器2014、第二电机座 2015、第一锥齿轮2016、第二锥齿轮2017、第一主动履带轮2018、第一主动轴2019、第二直齿 轮2020、第二主动履带轮2021;第二电机2011与减速器2012相连,减速器2〇12通过第二电机 座2015固定安装在第一侧板2010上,联轴器2013与减速器2012连接;电磁离合器2014与联 轴器2013连接,并通过第二电机座2015固定在第一侧板2010上;第一锥齿轮2016固定安装 在电磁离合器2014输出轴上,第二锥齿轮2017固定安装在第二传动轴201上,并与第一锥齿 轮2016啮合连接;第一直齿轮202固定安装在第二传动轴201上,第二直齿轮2020固定安装 在第一主动轴2019上,并与第一直齿轮202啮合连接;第一主动履带轮2018和第二主动履带 轮2021对称固定安装在第一主动轴2019两端,第一主动轴2019固定安装在第一侧板2010、 第二侧板204上;从动履带轮208固定安装在第三传动轴209上,第三传动轴209左右两边均 装配缓冲滑块206,缓冲滑块206安装在滑槽内;缓冲滑块206和滑槽壁之间安装有两个缓冲 弹簧205;滑槽分别固定安装在第一侧板2010、第二侧板204上;履带203包覆在从动履带轮 208、第一主动履带轮2018、第二主动履带轮2021和两个侧板上,并与从动履带轮2〇8、第一 主动履带轮2018、第二主动履带轮2021啮合连接。第三传动轴209与缓冲滑块2〇6之间设置 有垫片207。
[0049]请见图8,本发明的检测机构3包括第三电机301、第一支撑板302、支撑轴3〇3、丝杠 轴304、探头夹紧装置305、第二支撑板306、探头307、探头座308、第二锥齿轮309、第一锥齿 轮3010;第一支撑板302和第二支撑板306上下对称固定安装在驱动机构2上的第二侧板204 上;第一支撑板302侧面与第二侧板204上平面重合,第二支撑板306侧面与第二侧板204下 平面重合;支撑轴303、丝杠轴304平行固定安装在第一支撑板302和第二支撑板306之间,并 与第一支撑板302和第二支撑板306侧面垂直;探头夹紧装置305通过其上设置的光滑孔和 螺纹孔分别套设在支撑轴303和丝杠轴304上;探头座308固定安装在探头夹紧装置3〇5上; 探头3〇7固定安装在探头座308内;第二锥齿轮309固接套设在丝杠轴304上;第一锥齿轮 3〇1〇固定安装在第三电机3〇1输出轴上,并与第二锥齿轮309啮合连接;第三电机301固定安 装在第三电机座上;第三电机座固定在第二侧板204上。
[0050]本发明的摄像机构4为摄像机,固定安装在柔性自适应支撑机构1的外支撑轴支撑 块106上。
[0051]本发明的工作原理为:
[0052]在直管内,机器人的驱动机构2的侧板与管道的中心轴保持平行状态,第二电机 2011带动减速器2012输入轴转动;减速器2012输出轴带动联轴器2013转动;联轴器2013带 动电磁离合器2014输入轴转动;电磁离合器2014输出轴带动第一锥齿轮2016转动;第一锥 齿轮2016通过齿轮副带动第二锥齿轮2〇17转动,第二锥齿轮2017带动与其固接的第二传动 轴201转动,第二传动轴201带动与其固接的第一直齿轮202转动,第一直齿轮2〇2通过齿轮 副带动第二直齿轮2020转动,第二直齿轮2〇2〇带动与其固接的第一主动轴2019转动,第一 主动轴2019带动与其固接的第一主动履带轮2018和第二主动履带轮2021转动,第一主动履 带轮201S和第二主动履带轮2021通过配合关系带动履带203运动,驱动机器人在管道中行 驶。
[0053]当遇到变径管、障碍或弯管时,机器人的驱动机构2在外力作用下向管道轴心靠 拢,支撑机构1的副支撑轴109上的连杆滑块102移动,压簧1012被压缩,支撑机构1在外力作 用下调节机器人的直径。当机器人走过变径管、障碍或弯管后,驱动机构2在压簧1012的压 力作用下,使驱动模块2展开,机器人在管道中继续行驶。压簧1012保证该机器人具有自动 适应变径管、障碍或弯管的能力。
[0054]当遇到障碍物时,机器人从动履带轮208与障碍物发生碰撞,使第三传动轴209推 动缓冲滑块206向后滑动,缓冲弹簧205被压缩,起到缓冲减震的作用。
[0055]机器人在停止运行开始检测作业时,第三电机301带动固接在电机轴上的第一锥 齿轮3010转动,第一锥齿轮3010通过齿轮副配合带动第二锥齿轮309转动,第二锥齿轮309 带动与其固接的丝杠轴304转动,丝杠轴304推动探头夹紧装置305向下压紧。第一电机1015 通过锥齿轮副1013将动力传给两端带有相反旋向螺纹的主支撑轴108使其旋转,通过螺纹 动力传动使副支撑轴支撑块105移动,副支撑轴支撑块105压紧压簧1012和连杆滑块102,使 驱动机构2完全压紧,探头307与管壁完全接触。
[0056]本发明提供的机器人将行走机构和检测装置模块化,采用履带作为行走机构,采 用自行设计的柔性自适应支撑装置,并且在驱动电机与传动机构间加装了电磁离合器;提 高了管带内检测机器人的拖缆性,适应性和集成化,从而保障机器人在复杂的管道环境中 能够完成相关检测任务。
[0057]尽管本说明书较多地使用了柔性自适应支撑机构1、驱动机构2、检测机构3、摄像 机构4、外支撑轴101、连杆滑块102、副支撑轴固定块103、限位块104、副支撑轴支撑块105、 外支撑轴支撑块106、轴承107、主支撑轴108、副支撑轴109、曲柄1010、连杆1011、压簧1012、 锥齿轮副1013、第一电机座1014、第一电机1015、第二传动轴201、第一直齿轮202、履带203、 第二侧板204、缓冲弹簧205、缓冲滑块206、垫片2〇7、从动履带轮2〇8、第三传动轴209、第一 侧板2010、第二电机2011、减速器2012、联轴器2013、电磁离合器2014、第二电机座2015、第 —锥齿轮2016、第二锥齿轮2017、第一主动履带轮2018、第一主动轴2019、第二直齿轮2020、 第二主动履带轮2021、第三电机301、第一支撑板3〇2、支撑轴3〇3、丝杠轴3〇4、探头夹紧装置 305、第二支撑板306、探头307、探头座3〇8、第二锥齿轮3〇9、第一锥齿轮3〇10、第三电机座 3011等术语,但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述 本发明的本质,把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违同的。
[0058]应当理解的是,本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
[0059]应当理解的是,上述针对较佳实施例的描述较为详细,并不能因此而认为是对本 发明专利保护范围的限制,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明权 利要求所保护的范围情况下,还可以做出替换或变形,均落入本发明的保护范围之内,本发 明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1. 一种柔性自适应的支撑式管道内检测机器人,包括柔性自适应支撑机构(1)、驱动机 构(2)、检测机构(3)和摄像机构(4); 所述摄像机构(4)安装在所述柔性自适应支撑机构(1)前端;所述柔性自适应支撑机构 (1)与所述驱动机构(2)连接,用于保证所述机器人在管道内移动时,具有自动适应变径管、 障碍或弯管的能力;所述检测机构(3)安装在所述驱动机构(2)上,当所述机器人在管道内 检测作业时,所述检测机构(3)中的探头部分与管道内壁完全接触; 其特征在于: _ 所述柔性自适应支撑机构(1)包括外支撑轴(101)、连杆滑块(102)、副支撑轴固定块 (103)、限位块(104)、副支撑轴支撑块(1〇5)、外支撑轴支撑块(1〇6)、轴承(1〇7)、主支撑轴 (108)、副支撑轴(109)、曲柄(1010)、曲柄连杆(1〇11)、压簧(1〇12)、锥齿轮副(1〇13)、第一 电机座(1014)、第一电机(1015); 所述第一电机(1015)通过第一电机座(1014)固接于外支撑轴支撑块(1〇6)上,并通过 锥齿轮副(1013)将动力传给两端带有相反旋向螺纹的主支撑轴(1〇8),其中主支撑轴(108) 两端通过轴承(107)与外支撑轴支撑块(1〇6)连接; 所述外支撑轴支撑块(106)为两块、通过三根所述外支撑轴(101)左右对称地固定连接 在一起,组成外支撑机构; _ 所述副支撑轴固定块(103)、副支撑轴支撑块(105)均为两块,三根所述副支撑轴(109) 依次穿过副支撑轴支撑块、副支撑轴固定块、副支撑轴固定块和副支撑轴支撑块,组成内支 撑机构; 所述内支撑机构设置在所述外支撑机构内,所述主支撑轴(108)依次穿过所述外支撑 轴支撑块、副支撑轴支撑块、副支撑轴固定块、副支撑轴固定块、副支撑轴支撑块和外支撑 轴支撑块的中间孔洞,将所述外支撑机构和内支撑机构固定连接在一起; 在所述副支撑轴支撑块和副支撑轴固定块之间的副支撑轴(109)上均依次套设有所述 压簧(1012)、连杆滑块(102)和限位块(104);所述曲柄连杆(1011) —端铰接在所述连杆滑 块(102)上、另一端铰接在所述驱动机构(2)上,所述曲柄(1〇1〇) 一端铰接在所述副支撑轴 固定块(103)外壁上、另一端铰接在所述曲柄连杆(101丨)的中部; 所述曲柄(1010)、曲柄连杆(1011)均为12块;所述连杆滑块(102)为矩形,其两端处均 铰接有所述曲柄连杆(1〇11);所述副支撑轴固定块(103)为三角形,其三个角处均做内凹处 理,形成三角空缺,所述三角空缺的两三角边上均铰接有所述曲柄(1010); 所述驱动机构(2)为三个,均分别通过四根所述曲柄连杆(1〇11)与所述柔性自适应支 撑机构(1)连接。
2. 根据权利要求1所述的柔性自适应的支撑式管道内检测机器人,其特征在于:所述驱 动机构(2)包括第二传动轴(2〇1)、第一直齿轮(2〇2)、履带(203)、第二侧板(204)、缓冲弹簧 (205)、缓冲滑块(206)、从动履带轮(2〇8)、第三传动轴(209)、第一侧板(2010)、第二电机 (2011)、减速器(2012)、联轴器(2013)、电磁离合器(2014)、第二电机座(2015)、第一锥齿轮 (2016)、第二锥齿轮(2017)、第一主动履带轮(2018)、第一主动轴(2〇 19)、第二直齿轮 (2020)、第二主动履带轮(2〇21); 所述第二电机(2〇11)与所述减速器(2012)相连,所述减速器(2012)通过第二电机座 (2015)固定安装在所述第一侧板(2〇1〇)上,所述联轴器(2013)与所述减速器(201¾连接; 所述电磁离合器(2014)与所述联轴器(2013)连接,并通过所述第二电机座(2015)固定在所 述第一侧板(2010)上; 所述第一锥齿轮(2016)固定安装在所述电磁罔合器(2〇 14) %1』出轴上,所述第一维齿轮 (2017)固定安装在所述第二传动轴(2〇1)上,并与所述第一锥齿轮(2016)啮合连接; 所述第一直齿轮(202)固定安装在所述第二传动轴(201)上,所述第二直齿轮(2020)固 定安装在所述第一主动轴(2019)上,并与所述第一直齿轮(2〇2)啮合连接;所述第一主动履 带轮(2018)和第二主动履带轮(2〇21)对称固定安装在所述第一主动轴(2〇19)两端,所述第 一主动轴(2019)固定安装在所述第一侧板(2010)、第二侧板(2〇4)上; 所述从动履带轮(208)固定安装在所述第三传动轴(2〇9)上,所述第三传动轴(209)左 右两边均装配所述缓冲滑块(206),所述缓冲滑块(206)安装在滑槽内;所述缓冲滑块(20© 和滑槽壁之间安装有两个缓冲弹簧(2〇5);所述滑槽分别固定安装在所述第一侧板(2010)、 第二侧板(204)上; 所述履带(203)包覆在所述从动履带轮(208)、第一主动履带轮(2018)、第二主动履带 轮(2021)和两个侧板上,并与所述从动履带轮(208)、第一主动履带轮(2018)、第二主动履 带轮(2021)啮合连接。
3. 根据权利要求1所述的柔性自适应的支撑式管道内检测机器人,其特征在于:所述检 测机构(3)包括第三电机(301)、第一支撑板(302)、支撑轴(303)、丝杠轴(304)、探头夹紧装 置(305)、第二支撑板(306)、探头(307)、探头座(308)、第二锥齿轮(309)、第一锥齿轮 (3010)、第三电机座(3011); 所述第一支撑板(302)和第二支撑板(306)上下对称固定安装在所述驱动机构(2)上的 第二侧板(204)上;所述第一支撑板(302)侧面与第二侧板(204)上平面重合,所述第二支撑 板(306)侧面与第二侧板(204)下平面重合; 所述支撑轴(303)、丝杠轴(304)平行固定安装在所述第一支撑板(302)和第二支撑板 (306)之间,并与所述第一支撑板(302)和第二支撑板(306)侧面垂直; 所述探头夹紧装置(305)通过其上设置的光滑孔和螺纹孔分别套设在所述支撑轴 (303)和丝杠轴(304)上;所述探头座(308)固定安装在所述探头夹紧装置(305)上;所述探 头(307)固定安装在所述探头座(308)内; 所述第二锥齿轮(309)固接套设在所述丝杠轴(304)上;所述第一锥齿轮(3010)固定安 装在所述第三电机(301)输出轴上,并与所述第二锥齿轮(309)啮合连接;所述第三电机 (301)固定安装在第三电机座(3011)上;所述第三电机座(3011)固定在所述第二侧板(204) 上。
4. 根据权利要求1所述的柔性自适应的支撑式管道内检测机器人,其特征在于:所述摄 像机构(4)为摄像机,固定安装在所述柔性自适应支撑机构(1)的外支撑轴支撑块(106)上。
CN201610049434.XA 2016-01-25 2016-01-25 一种柔性自适应的支撑式管道内检测机器人 CN105465551B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610049434.XA CN105465551B (zh) 2016-01-25 2016-01-25 一种柔性自适应的支撑式管道内检测机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610049434.XA CN105465551B (zh) 2016-01-25 2016-01-25 一种柔性自适应的支撑式管道内检测机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105465551A CN105465551A (zh) 2016-04-06
CN105465551B true CN105465551B (zh) 2017-09-29

Family

ID=55603562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610049434.XA CN105465551B (zh) 2016-01-25 2016-01-25 一种柔性自适应的支撑式管道内检测机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105465551B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109595393A (zh) * 2018-11-29 2019-04-09 哈尔滨工程大学 一种水下管道夹紧爬行机具

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105697929B (zh) * 2016-04-15 2017-11-28 合肥工业大学 一种轮距可调的管道探测机器人
WO2017181395A1 (zh) * 2016-04-21 2017-10-26 深圳市樊溪电子有限公司 一种可适应变径管道的磁铁探头结构
CN105834586B (zh) * 2016-05-05 2017-12-19 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种管道内部激光跟焊机器人
CN105840951B (zh) * 2016-05-05 2018-05-25 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种内涨势管道爬行器
CN105972381B (zh) * 2016-05-05 2018-05-25 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种管道内部射线探伤机器人
CN106402576B (zh) * 2016-09-18 2018-07-27 燕山大学 一种管道检测机器人
CN106641576A (zh) * 2016-12-01 2017-05-10 赵华刚 一种无障碍油田管道检测小车及使用方法
CN106996498B (zh) * 2017-05-13 2019-03-08 承德石油高等专科学校 一种轮履串联式管道机器人
KR20190006296A (ko) * 2017-07-10 2019-01-18 이동명 배관 검사 보수 장치
CN107991383A (zh) * 2017-11-30 2018-05-04 北方工业大学 一种空心轴内壁检测自适应工装及检测方法
CN108075403B (zh) * 2018-01-11 2019-12-03 井冈山大学 一种自动通信电缆铺设设备
CN108488539B (zh) * 2018-03-12 2020-04-28 西安交通大学 主动自适应管径变化的周布履带轮式管道检测机器人
CN108426943A (zh) * 2018-04-27 2018-08-21 武汉大学 一种可变直径的管道内漏磁检测装置
CN108612957A (zh) * 2018-07-26 2018-10-02 邱爱玲 一种管道探测清理机器人
CN109185557B (zh) * 2018-10-19 2020-04-28 安徽卓科智能装备有限公司 一种用于顶管机主体管道运输装置内部的限位结构
CN109483561A (zh) * 2018-10-30 2019-03-19 武汉大学 一种模块化支撑履带式管道内机器人
CN109648537B (zh) * 2018-11-29 2020-12-25 山东康威通信技术股份有限公司 一种驱动总成装置及圆管轨道机器人
CN109676479B (zh) * 2019-01-21 2019-11-26 罗智芸 一种智能电气自动化控制的金属打磨装置
CN109854862A (zh) * 2019-04-11 2019-06-07 江西理工大学 一种管道机器人
CN110440092A (zh) * 2019-06-05 2019-11-12 天津大学青岛海洋技术研究院 一种履带支撑式管道内检测机器人驱动机构

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101988902A (zh) * 2009-08-06 2011-03-23 韩电Kps株式会社 包括可拆卸探针的检测装置
CN102135221A (zh) * 2011-03-31 2011-07-27 东北大学 一种基于探针检测的管道检测机器人
CN102798666A (zh) * 2012-08-06 2012-11-28 中国石油天然气集团公司 基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置
CN102798664A (zh) * 2011-05-26 2012-11-28 Pii有限公司 用于管道检查的设备
CN103697285A (zh) * 2014-01-13 2014-04-02 浙江理工大学 一种轮履复合径向可调式管道机器人
CN203743732U (zh) * 2014-03-10 2014-07-30 上海大学 一种管道内行走支撑机构
CN104832748A (zh) * 2015-05-07 2015-08-12 徐鹏飞 大流速长距离管道自适应巡检器
CN105135151A (zh) * 2015-10-15 2015-12-09 青岛大学 一种具有主动适应和自适应功能的履带式管道机器人

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101988902A (zh) * 2009-08-06 2011-03-23 韩电Kps株式会社 包括可拆卸探针的检测装置
CN102135221A (zh) * 2011-03-31 2011-07-27 东北大学 一种基于探针检测的管道检测机器人
CN102798664A (zh) * 2011-05-26 2012-11-28 Pii有限公司 用于管道检查的设备
CN102798666A (zh) * 2012-08-06 2012-11-28 中国石油天然气集团公司 基于磁致伸缩效应的管壁轴向裂纹缺陷内检测装置
CN103697285A (zh) * 2014-01-13 2014-04-02 浙江理工大学 一种轮履复合径向可调式管道机器人
CN203743732U (zh) * 2014-03-10 2014-07-30 上海大学 一种管道内行走支撑机构
CN104832748A (zh) * 2015-05-07 2015-08-12 徐鹏飞 大流速长距离管道自适应巡检器
CN105135151A (zh) * 2015-10-15 2015-12-09 青岛大学 一种具有主动适应和自适应功能的履带式管道机器人

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109595393A (zh) * 2018-11-29 2019-04-09 哈尔滨工程大学 一种水下管道夹紧爬行机具

Also Published As

Publication number Publication date
CN105465551A (zh) 2016-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6470799B2 (ja) ホイールの電気的動力化システム
US20180313715A1 (en) Pipeline inspection robot
US8336420B2 (en) Three-axis robotic joint using four-bar linkages to drive differential side gears
EP0188863B1 (en) Direct drive robotic system
Qiao et al. Development of inchworm in-pipe robot based on self-locking mechanism
CN105035202B (zh) 船舶除锈爬壁机器人
CN104760054B (zh) 气动人工肌肉驱动的正交三自由度关节
CN105003790B (zh) 一种多功能复合驱动管道机器人
KR100959666B1 (ko) 배관 내부 검사용 이동로봇
KR20140056462A (ko) 다중 출력 차동기어를 이용한 인-파이프 로봇
US4862808A (en) Robotic pipe crawling device
EP0085504A2 (en) Pipeline vehicle
RU2474750C2 (ru) Транспортное средство для движения в трубопроводе и способ выполнения работ в трубопроводе
CN106113007A (zh) 水平多关节机器人以及机器人
CN107314191B (zh) 一种基于流体和电机复合驱动的管道机器人
US7559590B1 (en) Pressure transmission assembly for mounting to a robotic device having a rotatable end effector
US20100154579A1 (en) Joint mechanism
CN104972460A (zh) 一种多关节全向式管外机器人
CN205938338U (zh) 螺旋式管道内壁缺陷图像获取机器人
CA2232618C (en) Surface traversing vehicle
CN101915339A (zh) 管道机器人
CN106439386B (zh) 一种智能管道内壁行走机器人
CZ2009480A3 (cs) Robot pro cištení a inspekci potrubí a ovládací jednotka pro jeho rízení
EP3059484B1 (en) Autonomous robot for the inspection and maintenance of large-sized pipes and method of its exploitation
Nayak et al. Design of a new in-pipe inspection robot

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant