CN106838542A - 一种管道检测维护机器人 - Google Patents

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CN106838542A CN201710134224.5A CN201710134224A CN106838542A CN 106838542 A CN106838542 A CN 106838542A CN 201710134224 A CN201710134224 A CN 201710134224A CN 106838542 A CN106838542 A CN 106838542A
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刘峙麟
顾健健
朱俊霖
吴桐
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Abstract

本发明涉及一种管道检测维护机器人，其特征在于机器人分前部和后部两部分，其中前部前箱体和后部后箱体四周均布6个摩擦轮，所述摩擦轮在弹簧张力的作用下保持时刻紧压着管道内壁，其中前部摩擦轮轴线与管道的偏置夹角和后部摩擦轮轴线与管道的偏置夹角相反，机器人前部电机转芯与电机壳分别于机器人前部和后部摩擦轮实现运动连接同时反向带动偏置角度相反的前、后部摩擦轮运动，实现摩擦轮与管道内壁做摩擦螺旋副运动，从而带动整个机器人沿着管道内壁上下移动。同时柔性联轴器将机器人前部和后部相连，实现无障碍管道内过弯；采用本发明技术方案所能达到的积极效果：在机器人前部或者后部可安装破垢冲击钻以及清洗、除锈、喷漆、探伤、修补等其他管道检测维护装置或者设备，从而实现多功能管道机器人。

Description

一种管道检测维护机器人
技术领域
本发明涉及一种管道检测维护的机器人，属于管道清理领域。
背景技术
随着中国城市化建设事业的发展推进，各种大口径天然气管道、大口径石油运输管道、大口径自来水管道、大孔径地下污水处理管道，各种大孔径管道系统随处可见。但是，它们在为人们工作所利用时，也带来了很多问题，如人们肆意向管道内投放废品塑料、易拉罐、粘性物品、玻璃废品等，长期下去导致管道内部因淤积较多废弃物从而使管道堵塞；酒精厂(或其它化工厂)燃料燃烧所产生的粉尘会黏附在管道(或烟冲)内壁，长时间越积越多吹产生静电效应，甚至引发火灾和爆炸事故；长期处于露天环境，大多数大型输油管道、天然气管道等都会产生内部泄露和腐蚀现象，严重影响自然环境并且产生安全隐患等等。
目前的主要办法是人工分段清洁维护，管道外部检测，这种办法耗费人力物力、效率低下、管道内部诊断情况不充分，而且存在较大的危险，对它们的维护无论在工具还是技术上都跟不上设施的发展速度。传统的管道内部清洁机器只能进行水平方向工作，无法进行竖直方向工作，管道内部弯道爬行更是望尘莫及。传统的管道内部清洁机器就是利用四轮小车驱动方式沿着水平管道内部前进步。它们都存在不同程度的缺点，如机器笨重、攀爬效率低、有危险、工作不稳定、工作环境极大地受到限制等。而且竖直管道和弯曲管道内部工作的机器较少。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种管道检测维护机器人，该机器人实施简单，使用成本低且清洁效果良好。本发明是通过以下技术方案实现：
本发明的一种管道检测维护机器人，分机器人前部与机器人后部，所述机器人前部包括破垢冲击钻、内齿轮圈、前箱体、前盖、6个摩擦轮支撑、6个摩擦轮、6个弹簧、电机壳、电机转芯、太阳轮、3个行星轮；所述电机转芯与太阳轮固定联结，太阳轮与行星轮系驱动内齿轮圈，所述内齿轮圈与破垢冲击钻、前箱体通过螺栓副连接紧固，所述前箱体四周均布六个摩擦轮，所述摩擦轮安装在摩擦轮支撑体上，所述摩擦轮支撑体铰接在前箱体四周，并通过铰接处的弹簧张紧力，使摩擦轮始终紧紧贴着管道内壁；所述电机壳与前箱体通过一对深沟球轴承装配，能够实现电机壳与前箱体的相互转动而限制轴向相对运动，所述电机壳与前盖相连，所述机器人前部的前盖与柔性联轴器并与机器人后部的后盖顺序连接，从而实现机器人前部的旋转运动方向与后部相反；所述机器人后部包括后箱体、后盖、6个摩擦轮支撑、6个摩擦轮、6个弹簧；所述机器人后部的后箱体四周同样均布6个摩擦轮，摩擦轮与后箱体的连接方式与前部一样，只是后部摩擦轮轴线与管道的夹角和前部摩擦轮轴线与管道的夹角相反。机器人前部与后部的旋转方向相反，带动偏置角度相反的前、后部摩擦轮运动，实现摩擦轮与管道内壁做摩擦螺旋副运动，从而带动整个机器人沿着管道内壁上下移动。
所述柔性联轴器可以实现机器人前部和后部发生转弯，从而适应管道的弯道过弯。当遇管道弯道时，机器人前部的摩擦轮在弹簧张力的作用下能够时刻紧贴着管道内壁，实现摩擦轮沿弯道内壁螺旋爬升运动，并且通过柔性联轴器的作用，实现机器人前部和后部可以发生弯曲转弯的同时，机器人前部和后部摩擦轮均能实现在管道内壁的摩擦螺旋副运动，实现无障碍管道内过弯。
进一步的，所述破垢冲击钻在电机转芯的转动驱动下，能够实现对管道污垢、堵塞物的清理。
进一步的，所述摩擦轮支撑体上的两个挡柱用于限制摩擦轮轴线的偏转角度，使得摩擦轮与管道内壁成一定夹角实现摩擦螺旋运动。
进一步的，所述机器人前部摩擦轮轴线与管道的夹角和后部摩擦轮轴线与管道的夹角相反，使得机器人前、后部形成反向螺纹副原理，即使在电机不运转或者断电的情况下，机器人前部与后部组成的反向螺纹副发生自锁，能将机器人牢牢定在管道内部而不会发生掉落的事故。
采用本发明技术方案所能达到的积极效果：机器人采用独特的上下反向转动摩擦螺纹副原理实现可爬任意方向管道。在机器人前部或者后部可安装清洗、除锈、喷漆、探伤、修补等其他管道检测维护装置或者设备，从而实现多功能管道机器人。
本发明利用简单的设备，通过简单的步骤可以实现对管道检测维护的多功能应用，操作简单，经济实用，使用安全。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的机器人剖视图；
图3为破垢冲击钻示意图；
图4为机器人前部太阳轮、行星轮、内齿轮圈装配示意图；
图5为前箱体示意图；
图6为后箱体示意图；
图7为摩擦轮支撑体示意图；
图8为摩擦轮支撑体上两个挡柱用于限制摩擦轮偏转角度示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图2所示，本发明的一种管道检测维护机器人，包括管道1，在管道1内管道维护检测机器人分前部和后部两部分，所述机器人前部包括破垢冲击钻2、内齿轮圈3、前箱体4、前盖5、弹簧9、摩擦轮支撑体10、摩擦轮11、电机转芯12、电机壳13、太阳轮14、三个行星轮15，所述电机转芯12与太阳轮14固定联结，太阳轮14与行星轮15驱动内齿轮圈3，所述内齿轮圈3与破垢冲击钻2、前箱体4通过螺栓副连接紧固，所述前箱体4四周均布六个摩擦轮11，所述摩擦轮11安装在摩擦轮支撑10上；如图8摩擦轮支撑体10上的两个挡柱用于限制摩擦轮11轴线的偏转角度，所述前部摩擦轮支撑9铰接在前箱体4四周，并通过铰接处的弹簧9张紧力，使摩擦轮11始终紧紧压着管道1内壁。所述电机壳13与前箱体4通过一对深沟球轴承装配，能够实现电机壳13与前箱体4的相互转动而限制轴向相对运动，所述电机壳13与前盖5相连，所述机器人前部的前盖5与柔性联轴器6并与机器人后部的后盖7顺序连接，从而实现机器人前部的旋转运动方向与后部相反。所述机器人后部的后箱体8四周同样均布六个摩擦轮11，摩擦轮11与后箱体8的连接方式与机器人前部一样，只是后部摩擦轮11轴线与管道1的夹角和前部摩擦轮11轴线与管道1的夹角相反。机器人前部与后部的旋转方向相反，带动偏置角度相反的前、后部摩擦轮11运动，实现摩擦轮11与管道1内壁做摩擦螺旋副运动，从而带动整个机器人沿着管道1内壁上下移动。
所述破垢冲击钻2在电机转芯12的转动驱动下，能够实现对管道1内污垢、堵塞物的清理。
所述柔性联轴器6可以实现机器人前部和后部发生转弯，从而适应管道1的弯道过弯。当遇管道1弯道时，机器人前部的摩擦轮11在弹簧9张力的作用下能够时刻紧贴着管道1内壁，实现摩擦轮11沿弯道内壁螺旋爬升运动，并且通过柔性联轴器6的作用，实现机器人前部和后部可以发生弯曲转弯的同时，机器人前部和后部摩擦轮11均能实现在管道1内壁的摩擦螺旋副运动，从而实现无障碍管道内过弯。
所述机器人前部摩擦轮11轴线与管道1的夹角和后部摩擦轮11轴线与管道1的夹角相反，使得机器人前、后部形成反向螺纹副原理，即使在电机不运转或者断电的情况下，机器人前部与后部组成的反向螺纹副发生自锁，能将机器人牢牢定在管道1内部而不会发生掉落的事故。
采用本发明技术方案所能达到的积极效果：机器人采用独特的上下反向转动摩擦螺纹副原理实现可爬任意方向管道。在机器人前部或者后部可安装清洗、除锈、喷漆、探伤、修补等其他管道检测维护装置或者设备，从而实现多功能管道机器人。
以上所述仅为本发明的常规实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种管道检测维护机器人，其特征在于：所述机器人分前部与后部两部分，所述机器人前部包括破垢冲击钻(2)、内齿轮圈(2)、前箱体(4)、前盖(5)、摩擦轮支撑(10)、摩擦轮(11)、弹簧(9)、电机壳(13)、电机转芯(12)、太阳轮(14)、行星轮(2)；所述电机转芯(2)与太阳轮(2)固定联结，太阳轮与行星轮系驱动内齿轮圈，所述内齿轮圈(2)与破垢冲击钻(2)、前箱体(2)通过螺栓副连接紧固，所述前箱体(4)四周均布六个摩擦轮(11)，所述摩擦轮(11)安装在摩擦轮支撑体(10)上，所述摩擦轮支撑体(10)铰接在前箱体(4)四周，并通过铰接处的弹簧(9)张紧力，使摩擦轮(2)始终紧紧贴着管道(1)内壁；所述电机壳(13)与前箱体(4)通过一对深沟球轴承装配，能够实现电机壳(13)与前箱体(4)的相互转动而限制轴向相对运动，所述电机壳(13)与前盖(5)相连，所述机器人前部的前盖(5)与柔性联轴器(6)并与机器人后部的后盖(7)顺序连接，从而实现机器人前部的旋转运动方向与后部相反；所述机器人后部包括后箱体(8)、后盖(7)、摩擦轮支撑(10)、摩擦轮(11)、弹簧(9)；所述机器人后部的后箱体(8)四周同样均布6个摩擦轮(11)，摩擦轮(11)与后箱体(8)的连接方式与前部一样，只是后部摩擦轮(11)轴线与管道(1)的夹角和前部摩擦轮(11)轴线与管道(1)的夹角相反。机器人前部与后部的旋转方向相反，带动偏置角度相反的前、后部摩擦轮(11)运动，实现摩擦轮(11)与管道(1)内壁做摩擦螺旋副运动，从而带动整个机器人沿着管道(1)内壁上下移动。
2.根据权利要求1所述的一种管道检测维护机器人，其特征在于，所述柔性联轴器(6)可以实现机器人前部和后部发生转弯，从而适应管道(1)的弯道过弯；当遇管道(1)弯道时，机器人前部的摩擦轮(11)在弹簧(9)张力的作用下能够时刻紧贴着管道(1)内壁，实现摩擦轮(11)沿弯道内壁螺旋爬升运动，并且通过柔性联轴器(6)的作用，实现机器人前部和后部可以发生弯曲转弯的同时，机器人前部和后部摩擦轮(11)均能实现在管道内壁的摩擦螺旋副运动，实现无障碍管道(1)内过弯。
3.根据权利要求1所述的一种管道检测维护机器人，其特征在于，所述破垢冲击钻(2)在电机转芯(12)的转动驱动下，能够实现对管道(1)内污垢、堵塞物的清理。
4.根据权利要求1所述的一种管道检测维护机器人，其特征在于，所述摩擦轮支撑体(10)上的两个挡柱用于限制摩擦轮(11)轴线的偏转角度，使得摩擦轮(11)与管道(1)内壁成一定夹角实现摩擦螺旋运动。
5.根据权利要求1所述的一种管道检测维护机器人，其特征在于，所述机器人前部摩擦轮(11)轴线与管道(1)的夹角和后部摩擦轮(11)轴线与管道(1)的夹角相反，使得机器人前、后部形成反向螺纹副原理，即使在电机不运转或者断电的情况下，机器人前部与后部组成的反向螺纹副发生自锁，能将机器人牢牢定在管道(1)内部而不会发生掉落的事故。
6.根据权利要求1所述的一种管道检测维护机器人，其特征在于，机器人前部或者后部可安装清洗、除锈、喷漆、探伤、修补等其他管道检测维护装置或者设备，从而实现多功能管道机器人。
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