CN108506635A - 一种管道机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道机器人，包括支架、至少两个驱动滚筒，以及固定设置在支架上的控制器；每个驱动滚筒包括驱动本体和包裹在驱动本体上的壳体；壳体为筒状，壳体的外周面沿其长度方向固定设置有螺旋叶片；驱动本体包括外筒和设置在外筒中的内筒，电机固定设置在内筒中，电机的输出轴上套设有第一转动件，第一转动件的外周面与外筒的内壁密封固接；内筒的另一端设置有第二连接件，通过第二连接件将内筒与外筒之间转动连接在一起，且第二连接件与内筒和外筒之间均密封连接；外壳套设在外筒上；电机与控制器之间电连接。电机密封固定在内筒中，防水性能好，通过第一连接件、第二连接件使内筒与外筒转动连接，通过在外筒上套制带有螺旋叶片的外壳。

Description

一种管道机器人

技术领域

本发明涉及一种管道机器人。

背景技术

市政管道环境非常恶劣，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，特别是水类管道，还容易堵塞等事故。因此管道的管内探测、清淤是一项十分重要的实用工程，目前管内探测、清污大多还采用人工进行操作，受管道尺寸、环境恶劣等因素限制，导致工作强度大、工作效率低，基于该问题，目前出现了管道机器人。但是现有的管道机器人，多为滚轮驱动，驱动性能差，易打滑，当机器人悬浮在水中时，驱动失效，且防水性能差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管道机器人，解决现有管道机器人驱动性能差，防水性能差的技术问题。

本发明为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种管道机器人，包括支架和转动设置在支架上的至少两个驱动滚筒，以及固定设置在支架上的控制器；每个驱动滚筒包括驱动本体和包裹在驱动本体上的壳体；壳体为筒状，壳体的外周面沿其长度方向固定设置有螺旋叶片；所述驱动本体包括外筒和设置在外筒中的内筒，电机固定设置在内筒中，电机的输出轴上套设有第一转动件，第一转动件的外周面与外筒的内壁密封固接；内筒的另一端设置有第二连接件，通过第二连接件将内筒与外筒之间转动连接在一起，且第二连接件与内筒和外筒之间均密封连接；外壳套设在外筒上；所述电机与控制器之间电连接。

电机密封固定在内筒中，防水性能好，通过第一连接件、第二连接件使内筒与外筒转动连接，通过在外筒上套制带有螺旋叶片的外壳。管道机器人工作时，通过控制器控制电机启动，电机带动驱动滚筒转动，当机器人的滚筒与管道的内壁或淤泥接触时，通过螺旋滚筒转动与管道内壁或淤泥摩擦，驱动管道机器人前进，接触面积大，不会打滑；当机器人的滚筒悬浮在水中时，螺旋滚筒相当于螺旋桨，螺旋滚筒转动向后排水驱动管道机器人前进。螺旋叶片磨损量大、磨损快，当螺旋叶片过量磨损后，驱动能力大打折扣，所以应定期更换。通过将壳体与驱动滚筒分体设计，只要定期更换外壳，而不需要更换驱动滚筒，大大降低成本。

进一步改进，还包括第一筒体，控制器设置于第一筒体中，第一筒体固定在支架上；所述筒体的两端设置有内螺纹，前端盖、后端盖上设置有外螺纹，第一筒体与前端盖、后端盖螺纹连接，螺纹连接，便于拆装，且连接牢靠。所述前端盖包括前腔和透明盖板，前腔中设置有摄像头，透明盖板密封设置在腔体的前端，摄像头与控制器之间电连接。机器人在管道中行进时，摄像头实时拍摄管道中的景象，并传送给地面上的上位机显示，便于直观的了解到管道内的实际情况，管道中环境复杂。因为管道机器人工作环境的特殊性，所以防水是整个机器人的关键所在，第一筒体也不例外，第一筒体中一旦进水，则控制器损坏。第一筒体起到保护、支撑控制器的作用。通过设置前端盖、后端盖便于安装控制器，且分体设计，降低第一筒体的加工成本。

进一步改进，还包括多个连接杆和至少一个支撑环，连接杆的两端设置有外螺纹，所述后端盖的边缘向外延伸，形成第一连接部，第一连接部上开设有多个通孔；所述前端盖的边缘向外延伸，形成第二连接部，第二连接部上开设有多个通孔；所述连接杆与第一连接部、第二连接部上的通孔数量相同；支撑环套设在第一筒体上，且位于前端盖、后端盖之间；每个支撑环的端面上开设有多个通孔，每个连接杆依次穿过第一连接部、支撑环、第二连接部上对应的一个通孔，连接杆的两端通过螺母分别与第一连接部、第二连接部紧固；所述支撑环的外周面开设有多个螺纹通孔，通过螺钉将支撑环与第一筒体紧固。为了防止第一筒体变形，在第一筒体上套设支撑环，类似于抱箍，提高第一筒体强度；通过设置连接杆，进一步将前端盖、后端盖与第一筒体连接为整体，增加整体强度，防止前端盖、后端盖与筒体松开甚至脱落。

进一步改进，所述第一转动件为永磁联轴器，包括内转子、隔离套和外转子；内筒的一端设置有用于固定电机的第一法兰盘，第一法兰盘与内筒的端面固定连接，内转子与电机的输出轴通过键连接，隔离套的边缘与第一法兰盘通过螺栓连接，内转子位于隔离套中，外转子套在隔离套上，外转子与隔离套之间存在间隙，外转子的外周面与外筒的内壁密封固连，外转子远离电机的一端转动连接有第一转轴，电机、内转子、隔离套、外转子、外筒、第一转轴同轴设置，第一转轴远离电机的一端设置有外螺纹。永磁联轴器通过永磁体的磁力将电机与第一转动件联接起来的一种新型联轴器，它无需直接的机械联接，而是利用稀土永磁体之间的相互作用，利用磁场可穿透一定的空间距离和物质材料的特性，进行机械能量的传送。通过隔离套将电机密封在内筒中，第一法兰盘与内筒端面密封连接，隔离套边缘与第一法兰盘密封连接，通过双密封结构保证电机被密封与内筒中，滚筒具有良好的密封性能。第一转轴与外转子转动连接，第一转轴的另一端与管道机器人的其他部件固连。

所述外转子的外周面上开设有至少一个环形槽，环形槽中嵌有密封圈，通过设置密封圈，防止外转子与外筒之间漏水。

进一步改进，所述外转子远离电机的一端的中心部位向外延伸形成凸台，凸台的中心沿轴向开设有盲孔，盲孔中设置有耐磨套，且耐磨套套设在第一转轴上。管道机器人在工作时，外转子与第一转轴发生相对转对，所以二者之间的连接件会磨损，属于易耗品，需要不定期更换，采用耐磨套连接外转子和第一转轴，方便更换，耐磨套固定在第一转轴上，但与盲孔的内壁非固连，更换时首先连同耐磨套、第一转轴一起抽出，然后再卸掉耐磨套，这样不会在拆卸耐磨套时因用力过大而破坏整个驱动滚筒的密封性，且成本低，如果采用轴承连接则更换不便，因为轴承的内圈、外圈均需要与之连接的工件固连，且成本高。

进一步改进，所述第二连接件包括端盖，端盖与内筒的端面密封固连，端盖的外端面中心部向外凸起并延伸形成空心轴，电机的电线从空心轴中穿出，电线与空心轴通过密封胶密封连接，空心轴上套设有连接环，连接环与空心轴转动连接，连接环的外周面与外筒的内壁密封固连。端盖与内筒的端面密封连接，电机的电源线、控制信号线从空心轴的空腔中穿出，且与空心轴通过密封胶密封连接，通过隔离套将电机密封在内筒中，空心轴的长度较长，整个空腔中填满了密封胶，保证不会漏水，另外第一法兰盘与内筒端面密封连接，隔离套边缘与第一法兰盘密封连接，通过多道密封结构保证电机被密封与内筒中，保证滚筒具有良好的密封性能。

进一步改进，所述空心轴上套设有两个推力轴承、一个球轴承、一隔离架和一第二法兰盘；所述连接环为筒状，连接环的腔体包括大径部和小径部，小径部的内壁沿径向凸起，形成间隔部，两个推力轴承内嵌于连接环小径部，且位于间隔部的两侧，隔离架内嵌于连接环大径部，其中一个推力轴承的一端与端盖向抵靠，另一端与间隔部的一端面抵靠，另一个推力轴承的一端与隔离部的一端面抵靠，另一端与间隔架的一端相抵靠；所述第二法兰盘靠近电机的一侧端面凹陷形成腔室，球轴承内嵌在腔室中，球轴承的一端与间隔架的另一端抵靠，第二法兰盘与通过螺钉与连接环的端面固连管道机器人在工作时，内筒与外筒发生相对转动，所以电机的电源线、控制信号线只能从与内筒保持相对静止的部件中穿出，同时考虑到密封防水，因此选择将电机的电线从空心轴中穿出，而对该结构进行密封，优选采用向空心轴的腔体中填充密封胶，为了保证密封效果，则空心轴的长度较长。设置两个推力轴承，且连接环内壁的间隔部卡设在两个推力轴承之间，有效的防止连接环沿轴向窜动，通过设置隔离架将推力轴承与球轴承隔开，第二法兰盘通过螺钉与连接环的端面密封连接，球轴承载径向和轴向的压力，保证连接环与空心轴能发生相对转动，且不易沿轴向窜动，同时密封好、具有良好的防水性能。

所述空心轴为二阶阶梯轴，靠近电机的一端直径较大，大径段上套设有轴套，并通过销钉与空心轴紧固，推力轴承、球轴承和隔离架均套设在轴套上；小径段上套设有机械密封，机械密封的静环的端面与空心轴的阶梯面向抵靠，第二法兰盘套在静环上。将空心轴设置为阶梯轴，便于通过台阶面来固定机械密封，通过设置机械密封进一步保证密封性能。设置轴套，防止空心轴磨损，且便于更换，成本低。

所述连接环的外周面上开设有至少一个环形槽，环形槽中嵌有密封圈，通过设置密封圈，防止外转子与外筒之间漏水。

所述间隔部为环状，便于加工，且与推力轴承的接触面大、隔离效果好。

所述外转子外侧设置有第一挡环，第一挡环的端面与外转子抵靠，且第一档环与外筒通过螺钉紧固；所述第二法兰盘外设置有第二挡环，第二挡环的端面与第二法兰盘抵靠，且第二档环与外筒通过螺钉紧固。通过设置第一档环、第二档环，限定内筒与外筒的位置，防止二者沿轴向发生错位而影响密封效果。

空心轴的末端设置有外螺纹。

进一步改进，所述支架包括底板和固定在底板上的驱动滚筒连接件，底板与支撑环通过螺钉连接；所述驱动滚筒连接件为中空的管件，包括中间段和设置在中间段两端的弯曲段，两个弯曲段关于中间段的垂直平分线对称，且弯曲段的末端相对设置；所述中间段分为两段，通过三通与底板连接，弯曲段的末端设置有内螺纹，两弯曲段分别与驱动滚筒的第一转轴、空心轴螺纹连接。所述第一筒体上开设有通孔，底板上与驱动滚筒连接件连接处开设有通孔，驱动滚筒连接件，电机的导线从空心轴的空腔中穿出后依次进入驱动滚筒连接件空腔中，并经底板、第一筒体上的通孔进入机器人本体中与控制器之间电连接，实现控制器对电机的控制；并用密封胶对底板、第一筒体上的通孔进行密封。支架结构简单、质量轻，将导线布置在管件中、密封，防止漏水，同时避免了滚筒转动时导线易与转轴或者外部的障碍物等缠绕的问题。

进一步改进，所述第一筒体的底部设置有流量传感器，流量传感器与控制器之间电连接。机器人在管道中工作时，通过流量传感器可以检测到管道中水的流速，并在地面上的上位机中显示。

进一步改进，所述第一筒体顶部设置有提手。管道机器人整体质量较轻、体积不大，通过设置提手，可以拎着搬运，方便、省事。

进一步改进，所述壳体沿轴向分为两半。所述壳体上开设有用于固定壳体和驱动滚筒的螺纹孔，通过螺钉固定壳体和驱动滚筒，便于拆装。所述壳体的两端设置有封头板，防止水或污物等进入壳体与驱动滚筒之间的间隙中。所述壳体为锥梭形，包括三段：中间的直筒段和两端的圆台壳体段，三段一体成型。锥梭形设计，管道机器人在工作工程中，壳体的中部与管壁接触，两端翘起，防止卡堵，利于管道机器人前进。

进一步改进，所述壳体外周面凸凹不平，具有螺旋凹槽和螺旋凸起，经过壳体轴线的平面与壳体外周面的交线为正弦曲线；所述螺旋叶片位于凸起上。因为管道内会存在部分淤泥，管道机器人在在管道中行走时，壳体的部下会陷入淤泥中，壳体外周面与淤泥充分接触，通过将壳体表面设计为凸凹不平，增加了壳体与管道内比的接触面，增大摩擦力，防止打滑，提高驱动性能。

进一步改进，所述螺旋叶片端面轮廓成顶部的水平线和两侧对称的弧线；在螺旋叶片端面所在的平面中，以两侧弧线的对称轴为y轴，螺旋凸起的顶点连线为x轴，建立轴角坐标系，

则螺旋叶片端面轮廓所对应函数为：

其中，y、x的单位均为厘米。

所述螺旋叶片的螺距为2-10cm，适当增大螺距可以提高管道机器人前进速度；螺距过大则与管道内壁的接触面积小，摩擦力不足。螺旋叶片的高度不能太高，也不能太矮，太矮，磨损快，则需要经常更换；螺旋叶片的高度太大，壳体体积大，管道机器人整体重心变高，稳定性差。螺旋叶片的宽度太宽，则重量重，驱动性能下降；宽度太宽太小，则易磨损，且强度不够，碰撞到硬物易断裂。

所以满足上式关系的螺旋叶片，使用寿命长，结构稳定，与壳体连接牢靠。

螺旋叶片的高度太低，磨损快，则需要经常更换；螺旋叶片的高度太大，壳体体积大，管道机器人整体重心变高，稳定性差。螺旋叶片的宽度太宽，则重量重，驱动性能下降；宽度太宽太小，则易磨损，且强度不够，碰撞到硬物易断裂。

进一步改进，所述螺旋叶片的顶面设置有防滑纹，防止打滑空转，增加摩擦力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、电机密封固定在内筒中，防水性能好，通过第一连接件、第二连接件使内筒与外筒转动连接，通过在外筒上套制带有螺旋叶片的外壳。管道机器人工作时，通过控制器控制电机启动，电机带动驱动滚筒转动，当机器人的滚筒与管道的内壁或淤泥接触时，通过螺旋滚筒转动与管道内壁或淤泥摩擦，驱动管道机器人前进，接触面积大，不会打滑；当机器人的滚筒悬浮在水中时，螺旋滚筒相当于螺旋桨，螺旋滚筒转动向后排水驱动管道机器人前进。螺旋叶片磨损量大、磨损快，当螺旋叶片过量磨损后，驱动能力大打折扣，所以应定期更换。通过将壳体与驱动滚筒分体设计，只要定期更换外壳，而不需要更换驱动滚筒，大大降低成本。

2、通过设置永磁联轴器，隔离套将电机密封在内筒中，利用磁场可穿透一定的空间距离和物质材料的特性，进行机械能量的传送，第一法兰盘与内筒端面密封连接，隔离套边缘与第一法兰盘密封连接，通过双密封结构保证电机被密封与内筒中，滚筒具有良好的密封性能。

3、通过将壳体与驱动滚筒分体设计，只要定期更换外壳，而不需要更换驱动滚筒，大大降低成本。

附图说明

图1为本发明所述管道机器人的立体图。

图2为图1的仰视图。

图3为图1的俯视图。

图4为本发明所述驱动滚筒的结构图。

图5为图4的A-A剖视图。

图6为图5的B部放大视图。

图7为阶梯空心轴的结构图。

图8为连接环的结构图。

图9为永磁联轴器的结构图。

图10为图9的剖视图。

图11为第一筒体即组件的结构图。

图12为前端盖示意图。

图13为后端盖结构图。

图14为支撑环结构图。

图15为实施例一中驱动滚筒的壳体结构图。

图16为流量传感器的结构图。

图17为底板结构图。

图18为锥形护罩结构图。

图19为实施例二中驱动滚筒的壳体结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一：

如图1-18所示，一种管道机器人，包括支架和转动设置在支架上的两个驱动滚筒，以及固定设置在支架上的控制器，控制器设置于第一筒体21中，第一筒体固定在支架上；所述第一筒体21的两端设置有内螺纹，前端盖22、后端盖23上设置有外螺纹，第一筒体与前端盖、后端盖螺纹连接，螺纹连接，便于拆装，且连接牢靠。所述前端盖包括前腔和透明盖板，前腔中设置有摄像头，透明盖板密封设置在腔体的前端，摄像头与控制器之间电连接。

在其他实施例中，第一筒体可以为一端整体封闭、另一端无盖的结构，或者两端均为整体封闭结构，筒壁上开设有口。

在本实施例中，每个驱动滚筒包括驱动本体和包裹在驱动本体上的壳体20；壳体为筒状，壳体的外周面沿其长度方向固定设置有螺旋叶片201；所述壳体沿轴向分为两半。壳体的外周面的叶片为连续螺旋状。所述壳体20内壁设置有多个与驱动滚筒相配合的定位件，驱动滚筒上对应位置开设有定位卡槽，装配时将定位件插入定位卡槽中，防止管道机器人工作时，壳体与驱动滚筒发生相对转动。所所述螺旋叶片201的螺距为10cm，螺旋叶片的高度为3cm，螺旋叶片的宽度为2cm。所述壳体的两端设置有封头板，防止水或污物等进入壳体与驱动滚筒本体之间的间隙中。在本实施例中，所述壳体为锥梭形，包括三段：中间的直筒段和两端的圆台壳体段，三段一体成型。锥梭形设计，管道机器人在工作工程中，壳体的中部与管壁接触，两端翘起，防止卡堵，利于管道机器人前进。所述壳体的外周面的叶片为连续螺旋状。在本实施例中，所述螺旋叶片的顶面设置有防滑纹，防止打滑空转，增加摩擦力。

在本实施例中，所述壳体20为碳纤维材质制成，耐磨，强度高，韧性好，不易锈蚀。在其他实施例中，壳体为不锈钢或者树脂制成。

在其他实施例中，螺旋叶片201的顶面可以没有防滑纹，壳体的外周面的叶片可以为非连续螺旋状。

在其他实施例中，壳体20可以为一体成型或者眼垂直其轴线方向分为两体。

所述驱动本体包括外筒1和设置在外筒中的内筒2，电机3固定设置在内筒中，电机3的输出轴上套设有第一转动件，第一转动件的外周面与外筒的内壁密封固接；内筒2的另一端设置有第二连接件，通过第二连接件将内筒与外筒之间转动连接在一起，且第二连接件与内筒和外筒之间均密封连接；外壳套设在外筒上；所述电机与控制器之间电连接。

电机密封固定在内筒中，防水性能好，通过第一连接件、第二连接件使内筒与外筒转动连接，通过在外筒上套制带有螺旋叶片的外壳。管道机器人工作时，通过控制器控制电机启动，电机带动驱动滚筒转动，当机器人的滚筒与管道的内壁或淤泥接触时，通过螺旋滚筒转动与管道内壁或淤泥摩擦，驱动管道机器人前进，接触面积大，不会打滑；当机器人的滚筒悬浮在水中时，螺旋滚筒相当于螺旋桨，螺旋滚筒转动向后排水驱动管道机器人前进。螺旋叶片磨损量大、磨损快，当螺旋叶片过量磨损后，驱动能力大打折扣，所以应定期更换。通过将壳体与驱动滚筒分体设计，只要定期更换外壳，而不需要更换驱动滚筒，大大降低成本。

在本实施例中，两个驱动滚筒位于第一筒体21的下方，在同一断面上，两个驱动滚筒位的圆心分别与第一筒体圆心的连线之间的夹角为120度。两个驱动滚筒的两端均设置有锥形护罩28，锥形护罩28的尖部朝外，每个驱动滚筒两端的锥形护罩分别套在第一转轴6、空心轴71上，锥形护罩与驱动滚筒之间存在间隙。两个驱动滚筒同一端的锥形护罩之间设置有支撑杆29，防止两个驱动滚筒受重力的分力向外扩张，使夹角变大，导致稳定性降低。

在其他实施例中，驱动滚筒的数量可以为三个或四个，设置多个驱动滚筒管道档机器人遇到障碍发生侧翻后，保证有两个驱动滚筒与管道接触，仍然能继续工作，稳定相强，但是重量大、成本较高。

在其他实施例中，相邻两个驱动滚筒位的圆心分别与第一筒体圆心的连线之间的夹角可以为60-150度种的任一夹角。

在本实施例中，还包括六个连接杆24和两个支撑环25，连接杆24的两端设置有外螺纹，所述后端盖的边缘向外延伸，形成第一连接部，第一连接部上开设有多个通孔；所述前端盖的边缘向外延伸，形成第二连接部，第二连接部上开设有多个通孔；所述连接杆与第一连接部、第二连接部上的通孔数量相同；支撑环套设在第一筒体上，且位于前端盖、后端盖之间；每个支撑环的端面上开设有多个通孔251，每个连接杆依次穿过第一连接部、支撑环、第二连接部上对应的一个通孔，连接杆的两端通过螺母分别与第一连接部、第二连接部紧固；所述支撑环的外周面开设有多个螺纹通孔252，通过螺钉将支撑环与第一筒体紧固。为了防止第一筒体变形，在第一筒体上套设支撑环，类似于抱箍，提高第一筒体强度；通过设置连接杆，进一步将前端盖、后端盖与第一筒体连接为整体，增加整体强度，防止前端盖、后端盖与筒体松开甚至脱落。

在本实施例中，第一连接部、第二连接部的边缘轮廓为正六边形。在其他实施例中，可以第一连接部、第二连接部的边缘轮廓可以为其他形状，连接杆、通孔的数量也可以为一、二、三、四、五、七或者更多个。

在其他实施例中，支撑环为一、三或者更多个。

在本实施例中，所述第一转动件为永磁联轴器5，包括内转子51、隔离套52和外转子53；内筒2的一端设置有用于固定电机的第一法兰盘4，第一法兰盘与内筒的端面固定连接，内转子51与电机3的输出轴通过键连接，隔离套52的边缘与第一法兰盘通过螺栓连接，内转子51位于隔离套中，外转子53套在隔离套上，外转子与隔离套之间存在间隙，外转子的外周面与外筒的内壁密封固连，外转子远离电机的一端转动连接有第一转轴6，电机3、内转子51、隔离套52、外转子53、外筒1、第一转轴6同轴设置，第一转轴远离电机的一端设置有外螺纹。永磁联轴器通过永磁体的磁力将电机与第一转动件联接起来的一种新型联轴器，它无需直接的机械联接，而是利用稀土永磁体之间的相互作用，利用磁场可穿透一定的空间距离和物质材料的特性，进行机械能量的传送。通过隔离套将电机密封在内筒中，第一法兰盘与内筒端面密封连接，隔离套边缘与第一法兰盘密封连接，通过双密封结构保证电机被密封与内筒中，滚筒具有良好的密封性能。第一转轴与外转子转动连接，第一转轴的另一端与管道机器人的其他部件固连。

在其他实施例中，可以没有第一法兰盘，直接机将隔离套与内筒连接，使隔离套的边缘与内筒的端面通过螺栓连接，只要保证电机被密封固定在内筒中即可。

在其他实施例中，可以采用其他连接件代替永磁联轴器，只要能够通过电机驱动外筒转动，且密封性能好即可，比如轴承等，将轴承套设在电机输出轴上，轴承外圈与外筒的内壁固连。

在本实施例中，所述外转子的外周面上开设有两个环形槽，环形槽中嵌有密封圈，通过设置密封圈，防止外转子与外筒之间漏水。在其他实施例中，O型密封圈可以为一、三、四或者更多个。

在本实施例中，所述外转子53远离电机3的一端的中心部位向外延伸形成凸台54，凸台54的中心沿轴向开设有盲孔55，盲孔55中设置有耐磨套17，且耐磨套17套设在第一转轴6上。管道机器人在工作时，外转子与第一转轴发生相对转对，所以二者之间的连接件会磨损，属于易耗品，需要不定期更换，采用耐磨套连接外转子和第一转轴，方便更换，耐磨套固定在第一转轴上，但与盲孔的内壁非固连，更换时首先连同耐磨套、第一转轴一起抽出，然后再卸掉耐磨套，这样不会在拆卸耐磨套时因用力过大而破坏整个驱动滚筒的密封性，且成本低，如果采用轴承连接则更换不便，因为轴承的内圈、外圈均需要与之连接的工件固连，且成本高。

在其他实施例中，凸台、盲孔可以没有，直接将第一转轴通过外球面轴承与外转子转动连接。另外，在其他实施例中，可以选用轴承替代耐磨套，能过达到转子与第一转轴相对转对的目的，只不过不易拆装。

在本实施例中，所述第二连接件包括端盖7，端盖7与内筒2的端面密封固连，端盖7的外端面中心部向外凸起并延伸形成空心轴71，电机的电线从空心轴中穿出，电线与空心轴通过密封胶密封连接，空心轴71上套设有连接环9，连接环与空心轴转动连接，连接环9的外周面与外筒的内壁密封固连。端盖与内筒的端面密封连接，电机的电源线、控制信号线从空心轴的空腔中穿出，且与空心轴通过密封胶密封连接，通过隔离套将电机密封在内筒中，空心轴的长度较长，整个空腔中填满了密封胶，保证不会漏水，另外第一法兰盘与内筒端面密封连接，隔离套边缘与第一法兰盘密封连接，通过多道密封结构保证电机被密封与内筒中，保证滚筒具有良好的密封性能。

在本实施例中，所述空心轴71上套设有两个推力轴承11、一个球轴承13、一隔离架12和一第二法兰盘10；所述连接环9为筒状，连接环的腔体包括大径部92和小径部91，小径部91的内壁沿径向凸起，形成间隔部93，两个推力轴承11内嵌于连接环小径部91，且位于间隔部93的两侧，隔离架12内嵌于连接环大径部92，其中一个推力轴承11的一端与端盖向7抵靠，另一端与间隔部的一端面抵靠，另一个推力轴承的一端与隔离部的一端面抵靠，另一端与间隔架的一端相抵靠；所述第二法兰盘靠近电机的一侧端面凹陷形成腔室，球轴承13内嵌在腔室中，球轴承的一端与间隔架12的另一端抵靠，第二法兰盘10与通过螺钉与连接环的端面固连管道机器人在工作时，内筒与外筒发生相对转动，所以电机的电源线、控制信号线只能从与内筒保持相对静止的部件中穿出，同时考虑到密封防水，因此选择将电机的电线从空心轴中穿出，而对该结构进行密封，优选采用向空心轴的腔体中填充密封胶，为了保证密封效果，则空心轴的长度较长。设置两个推力轴承，且连接环内壁的间隔部卡设在两个推力轴承之间，有效的防止连接环沿轴向窜动，通过设置隔离架将推力轴承与球轴承隔开，第二法兰盘通过螺钉与连接环的端面密封连接，球轴承载径向和轴向的压力，保证连接环与空心轴能发生相对转动，且不易沿轴向窜动，同时密封好、具有良好的防水性能。所述推力轴承、球轴承均为陶瓷材质。隔离架为圆环状。

在其他实施例中，可以采用其他部件替换空心轴，只要保证电机的电源线、控制信号线只能从与内筒保持相对静止的部件中穿出，且密封性好即可。

在本实施例中，所述空心轴71为二阶阶梯轴，靠近电机的一端直径较大，大径段上套设有轴套，并通过销钉与空心轴71紧固，推力轴承11、球轴承13和隔离架12均套设在轴套8上；小径段上套设有机械密封16，机械密封16的静环的端面与空心轴71的阶梯面向抵靠，第二法兰盘10套在静环上。将空心轴设置为阶梯轴，便于通过台阶面来固定机械密封，通过设置机械密封进一步保证密封性能。设置轴套，防止空心轴磨损，且便于更换，成本低。

在本实施例中，所述连接环9的外周面上开设有两个环形槽，环形槽中嵌有密封圈，通过设置密封圈，防止外转子与外筒之间漏水。在其他实施例中，O型密封圈可以为一、三、四或者更多个。

在本实施例中，所述间隔部93为环状，便于加工，且与推力轴承的接触面大、隔离效果好。在其他实施例中，间隔部可以为多个不连续的块状凸起。

所述外转子53外侧设置有第一挡环15，第一挡环15的端面与外转子抵靠，且第一档环15与外筒1通过螺钉紧固；所述第二法兰盘10外设置有第二挡环14，第二挡环14的端面与第二法兰盘10抵靠，且第二档环与外筒通过螺钉紧固。通过设置第一档环、第二档环，限定内筒与外筒的位置，防止二者沿轴向发生错位而影响密封效果。所述空心轴的末端设置有外螺纹。

在本实施例中，所述支架包括底板30和固定在底板上的驱动滚筒连接件27，底板30与支撑环25通过螺钉连接；所述驱动滚筒连接件27为中空的管件，包括中间段和设置在中间段两端的弯曲段，两个弯曲段关于中间段的垂直平分线对称，且弯曲段的末端相对设置；所述中间段分为两段，通过三通与底板连接，弯曲段的末端设置有内螺纹，两弯曲段分别与驱动滚筒的第一转轴6、空心轴71螺纹连接。所述筒体上开设有通孔，底板上与驱动滚筒连接件连接处开设有通孔，驱动滚筒连接件，电机的导线从空心轴的空腔中穿出后依次进入驱动滚筒连接件空腔中，并经底板、外筒上的通孔进入机器人本体中与控制器之间电连接，实现控制器对电机的控制；并用密封胶对底板、外筒上的通孔进行密封。支架结构简单、质量轻，将导线布置在管件中、密封，防止漏水，同时避免了滚筒转动时导线易与转轴或者外部的障碍物等缠绕的问题。

在本实施例中，所述第一筒体21的底部设置有流量传感器31，流量传感器31与控制器之间电连接。机器人在管道中工作时，通过流量传感器可以检测到管道中水的流速，并在地面上的上位机中显示。

在本实施例中，所述第一筒体顶部设置有提手26。管道机器人整体质量较轻、体积不大，通过设置提手，可以拎着搬运，方便、省事。

实施例二：

在本实施例中，如图19所示，所述壳体20外周面凸凹不平，具有螺旋凹槽和螺旋凸起，经过壳体轴线的平面与壳体外周面的交线为正弦曲线；所述螺旋叶片201位于凸起上。

因为管道内会存在部分淤泥，管道机器人在在管道中行走时，壳体的部下会陷入淤泥中，壳体外周面与淤泥充分接触，通过将壳体表面设计为凸凹不平，增加了壳体与管道内比的接触面，增大摩擦力，防止打滑，提高驱动性能。

在本实施例中，所述螺旋叶片端面轮廓成顶部的水平线和两侧对称的弧线；

在螺旋叶片端面所在的平面中，以两侧弧线的对称轴为y轴，螺旋凸起的顶点连线为x轴，建立轴角坐标系，

则螺旋叶片端面轮廓所对应函数为：

其中，y、x的单位均为厘米。

所述螺旋叶片的螺距为2-10cm，适当增大螺距可以提高管道机器人前进速度；螺距过大则与管道内壁的接触面积小，摩擦力不足。螺旋叶片的高度不能太高，也不能太矮，太矮，磨损快，则需要经常更换；螺旋叶片的高度太大，壳体体积大，管道机器人整体重心变高，稳定性差。螺旋叶片的宽度太宽，则重量重，驱动性能下降；宽度太宽太小，则易磨损，且强度不够，碰撞到硬物易断裂。

其他部分已实施例一中相同。

本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims (10)

1.一种管道机器人，其特征在于，包括支架和转动设置在支架上的至少两个驱动滚筒，以及固定设置在支架上的控制器；

每个驱动滚筒包括驱动本体和包裹在驱动本体上的壳体；壳体为筒状，壳体的外周面沿其长度方向固定设置有螺旋叶片；所述驱动本体包括外筒和设置在外筒中的内筒，电机固定设置在内筒中，电机的输出轴上套设有第一转动件，第一转动件的外周面与外筒的内壁密封固接；内筒的另一端设置有第二连接件，通过第二连接件将内筒与外筒之间转动连接在一起，且第二连接件与内筒和外筒之间均密封连接；外壳套设在外筒上；

所述电机与控制器之间电连接。

2.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，还包括第一筒体、前端盖和后端盖，控制器设置于第一筒体中，第一筒体固定在支架上；

所述筒体的两端设置有内螺纹，前端盖、后端盖上设置有外螺纹，第一筒体与前端盖、后端盖螺纹连接；

所述前端盖包括前腔和透明盖板，前腔中设置有摄像头，透明盖板密封设置在腔体的前端，摄像头与控制器之间电连接。

3.根据权利要求2所述的管道机器人，其特征在于，还包括多个连接杆和至少一个支撑环，连接杆的两端设置有外螺纹，所述后端盖的边缘向外延伸，形成第一连接部，第一连接部上开设有多个通孔；

所述前端盖的边缘向外延伸，形成第二连接部，第二连接部上开设有多个通孔；

所述连接杆与第一连接部、第二连接部上的通孔数量相同；

支撑环套设在第一筒体上，且位于前端盖、后端盖之间；每个支撑环的端面上开设有多个通孔，每个连接杆依次穿过第一连接部、支撑环、第二连接部上对应的一个通孔，连接杆的两端通过螺母分别与第一连接部、第二连接部紧固；

所述支撑环的外周面开设有多个螺纹通孔，通过螺钉将支撑环与第一筒体紧固。

4.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述第一转动件为永磁联轴器，包括内转子、隔离套和外转子；内筒的一端设置有用于固定电机的第一法兰盘，第一法兰盘与内筒的端面固定连接，内转子与电机的输出轴通过键连接，隔离套的边缘与第一法兰盘通过螺栓连接，内转子位于隔离套中，外转子套在隔离套上，外转子与隔离套之间存在间隙，外转子的外周面与外筒的内壁密封固连，外转子远离电机的一端转动连接有第一转轴，电机、内转子、隔离套、外转子、外筒、第一转轴同轴设置，第一转轴远离电机的一端设置有外螺纹；

所述外转子的外周面上开设有至少一个环形槽，环形槽中嵌有密封圈。

5.根据权利要求4所述的管道机器人，其特征在于，所述外转子远离电机的一端的中心部位向外延伸形成凸台，凸台的中心沿轴向开设有盲孔，盲孔中设置有耐磨套，且耐磨套套设在第一转轴上。

6.根据权利要求5所述的管道机器人，其特征在于，所述第二连接件包括端盖，端盖与内筒的端面密封固连，端盖的外端面中心部向外凸起并延伸形成空心轴，电机的电线从空心轴中穿出，电线与空心轴通过密封胶密封连接，空心轴上套设有连接环，连接环与空心轴转动连接，连接环的外周面与外筒的内壁密封固连。

7.根据权利要求6所述的管道机器人，其特征在于，所述空心轴上套设有两个推力轴承、一个球轴承、一隔离架和一第二法兰盘；

所述连接环为筒状，连接环的腔体包括大径部和小径部，小径部的内壁沿径向凸起，形成间隔部，两个推力轴承内嵌于连接环小径部，且位于间隔部的两侧，隔离架内嵌于连接环大径部，其中一个推力轴承的一端与端盖向抵靠，另一端与间隔部的一端面抵靠，另一个推力轴承的一端与隔离部的一端面抵靠，另一端与间隔架的一端相抵靠；

所述第二法兰盘靠近电机的一侧端面凹陷形成腔室，球轴承内嵌在腔室中，球轴承的一端与间隔架的另一端抵靠，第二法兰盘与通过螺钉与连接环的端面固连；

所述空心轴为二阶阶梯轴，靠近电机的一端直径较大，大径段上套设有轴套，并通过销钉与空心轴紧固，推力轴承、球轴承和隔离架均套设在轴套上；小径段上套设有机械密封，机械密封的静环的端面与空心轴的阶梯面向抵靠，第二法兰盘套在静环上；

所述外转子外侧设置有第一挡环，第一挡环的端面与外转子抵靠，且第一档环与外筒通过螺钉紧固；

所述第二法兰盘外侧设置有第二挡环，第二挡环的端面与第二法兰盘抵靠，且第二档环与外筒通过螺钉紧固；

所述空心轴的末端设置有外螺纹。

8.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述支架包括底板和固定在底板上的驱动滚筒连接件，底板与支撑环通过螺钉连接；

所述驱动滚筒连接件为中空的管件，包括中间段和设置在中间段两端的弯曲段，两个弯曲段关于中间段的垂直平分线对称，且弯曲段的末端相对设置；

所述中间段分为两段，通过三通与底板连接，弯曲段的末端设置有内螺纹，两弯曲段分别与驱动滚筒的第一转轴、空心轴螺纹连接；

所述第一筒体上开设有通孔，底板上与驱动滚筒连接件连接处开设有通孔，驱动滚筒连接件，电机的导线从空心轴的空腔中穿出后依次进入驱动滚筒连接件空腔中，并经底板、第一筒体上的通孔进入机器人本体中与控制器之间电连接，实现控制器对电机的控制；并用密封胶对底板、第一筒体上的通孔进行密封。

9.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述壳体外周面凸凹不平，具有螺旋凹槽和螺旋凸起，经过壳体轴线的平面与壳体外周面的交线为正弦曲线；所述螺旋叶片位于凸起上；

所述螺旋叶片端面轮廓成顶部的水平线和两侧对称的弧线；

在螺旋叶片端面所在的平面中，以两侧弧线的对称轴为y轴，螺旋凸起的顶点连线为x轴，建立轴角坐标系，

则螺旋叶片端面轮廓所对应函数为：

其中，y、x的单位均为厘米。

10.根据权利要求9所述的管道机器人，其特征在于，所述第一筒体顶部设置有提手；

所述第一筒体的底部设置有流量传感器，流量传感器与控制器之间电连接。