CN106247081B - 一种管道机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人领域，具体涉及一种管道机器人，包括机器人主体，该机器人主体上设置有用于在管道内工作的工作台，该管道机器人还包括设置在管道机器人主体上的车轮、与车轮连接的直角轮轴、设置直角轮轴与管道机器人主体之间的旋转机构，该直角轮轴包括相互垂直的第一轮轴和第二轮轴，该第一轮轴与旋转机构链接。本发明通过设计一种管道机器人，根据管道为空心圆柱的特点，采用平设车轮，贴近管道最远的两端，实现稳定移动，同时通过旋转机构控制管道机器人在管道内转动，在管道弯折处还能稳定移动；改变传统的空间多轮结构的多点接触方式，提高在管道内的移动效率，降低对管道的损坏可能性。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体涉及一种管道机器人。
背景技术
管道作为一种有效的物料输送手段而得到广泛的应用，为了提高管道寿命、防止泄露等事故的发生，必须对管道进行有效的检测维护。在人工检测方式存在诸多缺点的情况下，管道检测机器人作为一种有效的管道检测设备，得到了越来越多的应用。
目前已有的管道检测机器人主要采用轮式或者履带式移动载体，由于轮式驱动具有结构简单，运行平稳等优点，管道检测机器人移动载体多采用轮式驱动方式。
传统的采用轮式结构的管道检测机器人轮的布置分为平面和空间两种。轮子平面布置的管道检测机器人所有轮子与地面接触点在同一平面上，主要用于通风管道、天然气管道等。空间多轮结构的管道检测机器人通常是三组支承轮沿圆周方向，相互间隔一百二十度分布。早期研究的管道检测机器人主要用于石油管道、天然气管道的探测，多采用空间多轮结构。轮子平面布置的轮式机器人结构简单、动作灵活，但由于其轮缘和管道壁面是线接触，所以刚性、稳定性较差。而空间多轮结构的轮式机器人轮子的轮平面与壁面垂直接触，为面接触，所以稳定性好，但这种机器人结构较复杂，可控性差且对弯管和支岔管的通过性不佳。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种管道机器人，适用于不同内径的管道，确保管道机器人在管道内稳定移动。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种管道机器人，包括机器人主体，该机器人主体上设置有用于在管道内工作的工作台，该管道机器人还包括设置在管道机器人主体上的车轮、与车轮连接的直角轮轴、设置直角轮轴与管道机器人主体之间的旋转机构，该直角轮轴包括相互垂直的第一轮轴和第二轮轴，该第一轮轴与旋转机构链接，该第二轮轴的一端垂直设置在车轮的中心，该直角轮轴通过旋转机构的带动相对于管道机器人主体旋转。
其中，较佳方案是：该直角轮轴包括设置在第一轮轴和第二轮轴之间的动力传动机构，该管道机器人主体内设置在电机，该电机通将转动力传递到第一轮轴上，该第一轮轴通过动力传动机构将转动力传递到第二轮轴，该第二轮轴将转动力传递到车轮上，该车轮实现转动。
其中，较佳方案是：该车轮包括左右设置的两个车轮，该管道机器人通过车轮在管道内移动。
其中，较佳方案是：该管道机器人还包括一伸缩机构，该伸缩机构设置在第一轮轴与机器人主体之间，该两车轮的最大宽度通过伸缩机构增大或缩小，适应不同直径的管道。
其中，较佳方案是：该管道机器人包括一探测器，该探测器用于检测管道的内径，该管道机器人根据内径大小，控制伸缩机构调整两车轮的最大宽度。
其中，较佳方案是：该工作台上设置有机械臂、照明灯、以及摄像头。
其中，较佳方案是：该机器人主体包括两端面，该工作台设置在一端面上，该另一端面也设置有照明灯和摄像头。
其中，较佳方案是：该管道机器人设置一转动座，该照明灯和摄像头均设置在转动座上，该转动座带动照明灯和摄像头实现多角度转动。
其中，较佳方案是：该管道机器人包括一控制单元，以及分别与控制单元连接的控制下位机、传感模块、转动座模块、运动控制模块和数据采集模块，该运动控制模块控制旋转机构和电机工作。
其中，较佳方案是：该管道机器人还包括一与控制单元连接的第二探测器，该第二探测器设置在管道机器人的前进方向的一端，用于探测前方管道的弯折情况，该控制单元根据前方管道的弯折情况控制旋转机构，使管道机器人的车轮贴近管道在弯折方向的左右两侧内壁上。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种管道机器人，根据管道为空心圆柱的特点，采用平设车轮，贴近管道最远的两端，实现稳定移动，同时通过旋转机构控制管道机器人在管道内转动，在管道弯折处还能稳定移动；改变传统的空间多轮结构的多点接触方式，提高在管道内的移动效率，降低对管道的损坏可能性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明管道机器人的结构示意图；
图2是本发明管道机器人的转动示意图；
图3是本发明管道机器人的电路框图；
图4是本发明行驶路径的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1和图2所示，本发明提供一种管道机器人的优选实施例。
一种管道机器人，包括机器人主体2，该机器人主体2上设置有用于在管道1内工作的工作台3，该管道机器人还包括设置在管道机器人主体2上的车轮6、与车轮6连接的直角轮轴、设置直角轮轴与管道机器人主体2之间的旋转机构，该直角轮轴包括相互垂直的第一轮轴4和第二轮轴5，该第一轮轴4与旋转机构链接，该第二轮轴5的一端垂直设置在车轮6的中心，该直角轮轴通过旋转机构的带动相对于管道机器人主体2旋转。
其中，该直角轮轴包括设置在第一轮轴4和第二轮轴5之间的动力传动机构，该管道机器人主体2内设置在电机，该电机通将转动力传递到第一轮轴4上，该第一轮轴4通过动力传动机构将转动力传递到第二轮轴5，该第二轮轴5将转动力传递到车轮6上，该车轮6实现转动。
便于管道机器人在管道1内实现转动，以便适应不同结构的管道1，如弯曲管道1。
在本实施例中，该车轮6包括左右设置的两个车轮6，该管道机器人通过车轮6在管道1内移动。进一步地，该管道机器人还包括一伸缩机构，该伸缩机构设置在第一轮轴4与机器人主体2之间，该两车轮6的最大宽度通过伸缩机构增大或缩小，适应不同直径的管道1。
进一步地，该管道机器人包括一探测器，该探测器用于检测管道1的内径，该管道机器人根据内径大小，控制伸缩机构调整两车轮6的最大宽度。
在本实施例中，该工作台3上设置有机械臂、照明灯、以及摄像头。
进一步地，该机器人主体2包括两端面，该工作台3设置在一端面上，该另一端面也设置有照明灯和摄像头。
进一步地，该管道机器人设置一转动座，该照明灯和摄像头均设置在转动座上，该转动座带动照明灯和摄像头实现多角度转动。
如图3所示，本发明提供管道机器人的控制系统的较佳实施例。
该管道机器人包括一控制单元10，以及分别与控制单元10连接的控制下位机20、传感模块30、转动座模块40、运动控制模块50和数据采集模块60，该运动控制模块50控制旋转机构和电机工作。
控制器下位机远程接收对管道机器人的控制信号，并分别传送给转动座模块40、运动控制模块50和数据采集模块60，传感模块30采集的感应信号发送带控制单元10中，控制单元10根据控制信号、感应信号控制转动座模块40、运动控制模块50和数据采集模块60工作。
传感模块30包括倾角传感器和距离传感器，倾角传感器用于管道机器人的姿态，便于确定管道1的损坏位置。距离传感器用于检测管道机器人本体前进方向的障碍物，防止在行进中与障碍物产生碰撞。传感模块30将传感器产生的传感信息传通过控制单元10送给控制器下位机。
数据采集模块60包括摄像头，同时控制单元10与摄像头连接，控制摄像头的转动，还用于调整摄像头的焦距。其中，摄像头的转动通过转动座模块40实现。同时控制单元10与照明灯连接，用于调节照明灯的亮度。数据采集模块60将采集到的数据存储到控制单元10中。
通过运动控制模块50对管道机器人的前进、后退、转弯、行进速度等进行控制。
如图4所示，本发明提供管道机器人的行驶路径的较佳实施例。
管道机器人还包括一与控制单元10连接的第二探测器，该第二探测器设置在管道机器人的前进方向的一端，用于探测前方管道1的弯折情况，该控制单元10根据前方管道1的弯折情况控制旋转机构，使管道机器人的车轮6贴近管道1在弯折方向的左右两侧内壁上。
具体控制方法为：
1、当第二探测器探测到前方管道1为弯曲管道1时，并寻找到转弯正方向直线A；
2、控制旋转机构旋转并将一车轮6贴近B；
3、由于在B路线上，管道1的直径不会改变，故管道机器人可以稳定通过。
以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。
Claims (6)
1.一种管道机器人，包括机器人主体，该机器人主体上设置有用于在管道内工作的工作台，其特征在于：该管道机器人还包括设置在管道机器人主体上的车轮、与车轮连接的直角轮轴、设置直角轮轴与管道机器人主体之间的旋转机构，该直角轮轴包括相互垂直的第一轮轴和第二轮轴，该第一轮轴与旋转机构链接，该第二轮轴的一端垂直设置在车轮的中心，该直角轮轴通过旋转机构的带动相对于管道机器人主体旋转；其中，该车轮包括左右设置的两个车轮，该管道机器人通过车轮在管道内移动；
该直角轮轴包括设置在第一轮轴和第二轮轴之间的动力传动机构，该管道机器人主体内设置在电机，该电机通过将转动力传递到第一轮轴上，该第一轮轴通过动力传动机构将转动力传递到第二轮轴，该第二轮轴将转动力传递到车轮上，该车轮实现转动；
该管道机器人包括一控制单元，以及分别与控制单元连接的控制下位机、传感模块、转动座模块、运动控制模块和数据采集模块，该运动控制模块控制旋转机构和电机工作；该管道机器人还包括一与控制单元连接的第二探测器，该第二探测器设置在管道机器人的前进方向的一端，用于探测前方管道的弯折情况，该控制单元根据前方管道的弯折情况控制旋转机构，使管道机器人的车轮贴近管道在弯折方向的左右两侧内壁上。
2.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于：该管道机器人还包括一伸缩机构，该伸缩机构设置在第一轮轴与机器人主体之间，两所述车轮的最大宽度通过伸缩机构增大或缩小，适应不同直径的管道。
3.根据权利要求2所述的管道机器人，其特征在于：该管道机器人包括一第一探测器，该第一探测器用于检测管道的内径，该管道机器人根据内径大小，控制伸缩机构调整两车轮的最大宽度。
4.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于：该工作台上设置有机械臂、照明灯、以及摄像头。
5.根据权利要求4所述的管道机器人，其特征在于：该机器人主体包括两端面，该工作台设置在一端面上，其另一端面也设置有照明灯和摄像头。
6.根据权利要求5所述的管道机器人，其特征在于：该管道机器人设置一转动座，该照明灯和摄像头均设置在转动座上，该转动座带动照明灯和摄像头实现多角度转动。
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