CN108612956A - 一种管道机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道机器人，属于机械技术领域。此机器人包含由第一车体、至少两个第一挡片、至少两个第二挡片、至少两个第二连接杆、至少两个第一弹簧、至少两个第一车轮、至少两个电机构成的驱动车以及由第二车体、至少两个第三挡片、至少两个第四挡片、至少两个第三连接杆、至少两个第二弹簧、至少两个第二车轮构成的固定车，具有结构简单、适应能力强、适用范围广、便于制作以及灵活性强等优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种管道机器人，属于机械技术领域。
背景技术
管道机器人是用来在管道环境工作的机械工具，常用于管道检测，管道探伤等领域有着极为重要的作用。
目前的管道机器人的车轮常为简单的车轮结构，有不能够适应多种管道规格的缺陷，如公开号为CN106247081A的实用新型专利，其通过平设车轮实现管道机器人的移动，灵活度较差，且不能适应多种管道的规格，因而在在实际应用中受限；而文献：轮式排水管道检测机器人的运动性能研究[D].哈尔滨工业大学,2013.(作者王恒志)虽然针对管道机器人车轮的规格问题，设计出许多车轮来适应各种管道要求，但这种方法仍旧没有解决现有管道机器人车轮灵活性差的问题，同时，考虑到制作成本以及复杂度，此方法在实际应用中存在明显不足。
因此，急需设计出一种车轮灵活度高，可适应各种管道要求的管道机器人，以满足实际应用中的各种需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种管道机器人。此机器人包含由第一车体、至少两个第一挡片、至少两个第二挡片、至少两个第二连接杆、至少两个第一弹性元件、至少两个第一车轮、至少两个电机构成的驱动车以及由第二车体、至少两个第三挡片、至少两个第四挡片、至少两个第三连接杆、至少两个第二弹性元件、至少两个第二车轮构成的固定车，具有结构简单、适应能力强、适用范围广、便于制作以及灵活性强等优势。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种管道机械人，所述机器人包含至少一个驱动车1、至少一个固定车2 以及至少两个第一连接杆3；所述驱动车1和固定车2通过第一连接杆3相连；
所述驱动车1包含第一车体4、至少两个第一挡片5、至少两个第二挡片6、至少两个第二连接杆7、至少两个第一弹性元件8、至少两个第一车轮9以及至少两个电机10；所述第一车体4为管状；所述第一车体4上分布有至少两个第一穿孔11且第一穿孔11的数量大于或等于第二连接杆7的数量；所述第二连接杆7的一端穿过第一穿孔11与位于第一车体4内侧的第一挡片5相连；所述第二连接杆7的另一端与位于第一车体4外侧的连接有电机10的第一车轮9相连；所述第二挡片6连接于第三连接杆7杆身的中间部分且第二挡片6位于第一车体4的外侧；所述第一弹性元件8环绕于第二连接杆7且位于第二挡片6与第一车体4 之间；所述第一弹性元件8处于初始状态时的长度大于或等于第一挡片5和第二挡片6分别与第三连接杆10的连接点之间的距离；所述第一弹性元件8不能穿过第一穿孔11与第二挡片6；
所述固定车2包含第二车体12、至少两个第三挡片13、至少两个第四挡片14、至少两个第三连接杆15、至少两个第二弹性元件16以及至少两个第二车轮17；所述第二车体12为管状；所述第二车体12上分布有至少两个第二穿孔18且第二穿孔18的数量大于或等于第三连接杆15的数量；所述第三连接杆15的一端穿过第二穿孔18与位于第二车体12内侧的第三挡片13相连；所述第三连接杆15的另一端与位于第二车体12外侧的第二车轮17相连；所述第四挡片14连接于第三连接杆15杆身的中间部分且第四挡片14位于第二车体12的外侧；所述第二弹性元件16环绕于第三连接杆15且位于第四挡片14与第二车体12之间；所述第二弹性元件16处于初始状态时的长度大于或等于第三挡片13和第四挡片14分别与第三连接杆15的连接点之间的距离；所述第二弹性元件16不能穿过第二穿孔17与第四挡片14；
所述第一车体4与第二车体12的中心轴平行。
在本发明的一种实施方式中，所述第二弹性元件16的弹性小于第一弹性元件8。
在本发明的一种实施方式中，所述第一弹性元件8与第二弹性元件16为弹簧。
在本发明的一种实施方式中，所述第一弹性元件8与第二弹性元件16为压缩弹簧。
在本发明的一种实施方式中，所述第一车轮9的驱动轴的中心轴与第二连接杆7的中心轴垂直。
在本发明的一种实施方式中，所述第一车轮9的纵剖面与第二连接杆7的中心轴平行；
所述纵剖面是指沿着物体走向进行切割所得到的剖面形态。
在本发明的一种实施方式中，所述第二车轮17的驱动轴的中心轴与第三连接杆15的中心轴垂直。
在本发明的一种实施方式中，所述第二车轮17的纵剖面与第三连接杆15的中心轴平行；
所述纵剖面是指沿着物体走向进行切割所得到的剖面形态。
在本发明的一种实施方式中，所述第一连接杆3的数量为三根。
在本发明的一种实施方式中，所述第一连接杆3的数量为三根时，此三根第一连接杆3 围成一个等边三角形。
在本发明的一种实施方式中，所述第一挡片5、第二挡片6、第二连接杆7、第一弹性元件8、第一车轮9、第一电机10、第二车体12、第三挡片13、第四挡片14、第三连接杆15、第二弹性元件16以及第二车轮17的数量为三个。
在本发明的一种实施方式中，所述第一挡片5、第二挡片6、第二连接杆7、第一弹性元件8、第一车轮9、第一电机10、第二车体12、第三挡片13、第四挡片14、第三连接杆15、第二弹性元件16以及第二车轮17的数量为三个时，任意两根第二连接杆7的中心轴的夹角为120°。
在本发明的一种实施方式中，所述第一挡片5、第二挡片6、第二连接杆7、第一弹性元件8、第一车轮9、第一电机10、第二车体12、第三挡片13、第四挡片14、第三连接杆15、第二弹性元件16以及第二车轮17的数量为三个时，任意两根第二连接杆15的中心轴的夹角为120°。
在本发明的一种实施方式中，所述第一挡片5、第二挡片6、第二连接杆7、第一弹性元件8、第一车轮9、第一电机10、第二车体12、第三挡片13、第四挡片14、第三连接杆15、第二弹性元件16以及第二车轮17的数量为三个时，三根第二连接杆7的中心轴旋转60°后与三根第三连接杆15的中心轴重合。
在本发明的一种实施方式中，所述第一穿孔11的数量等于第一车轮9的数量。
在本发明的一种实施方式中，所述第二穿孔18的数量等于第二车轮17的数量。
在本发明的一种实施方式中，所述第一车体4与第二车体12同轴。
本发明提供了上述一种管道机器人在管道检测、管道探伤以及管道清洁方面的应用。
有益效果：
(1)本发明的这种管道机器人具有结构简单、便于制作、成本低廉，可大量制作，满足市场需求；
(2)本发明利用连接杆、挡片与弹簧的设计，改善了以往管道机器人车轮结构死板的缺点，实现了车轮在管道内进行自由的伸缩，以增加本发明管道机器人的灵活性以及对不同规格的管道适应能力；
(3)本发明利用连接杆、挡片与弹簧的设计，使得本发明的管道机器人在各种管道环境下均能够平稳运行。
附图说明
图1为本发明的整体示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明驱动车的整体示意图；
图4为本发明固定车的整体示意图；
其中，1为驱动车、2为固定车、3为第一连接杆、4为第一车体、5为第一挡片、6为第二挡片、7为第二连接杆、8为第一弹性元件、9为第一车轮、10为电机、11为第一穿孔、12为第二车体、13为第三挡片、14为第四挡片、15为第三连接杆、16为第二弹性元件、17 为第二车轮以及18为第二穿孔。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明进行进一步的阐述。
如图1-4，本发明的管道机械人包含至少一个驱动车1、至少一个固定车2以及至少两个第一连接杆3；所述驱动车1和固定车2通过第一连接杆3相连；
所述驱动车1包含第一车体4、至少两个第一挡片5、至少两个第二挡片6、至少两个第二连接杆7、至少两个第一弹性元件8、至少两个第一车轮9以及至少两个电机10；所述第一车体4为管状；所述第一车体4上分布有至少两个第一穿孔11且第一穿孔11的数量大于或等于第二连接杆7的数量；所述第二连接杆7的一端穿过第一穿孔11与位于第一车体4内侧的第一挡片5相连；所述第二连接杆7的另一端与位于第一车体4外侧的连接有电机10的第一车轮9相连；所述第二挡片6连接于第三连接杆7杆身的中间部分且第二挡片6位于第一车体4的外侧；所述第一弹性元件8环绕于第二连接杆7且位于第二挡片6与第一车体4 之间；所述第一弹性元件8处于初始状态时的长度大于或等于第一挡片5和第二挡片6分别与第三连接杆10的连接点之间的距离；所述第一弹性元件8不能穿过第一穿孔11与第二挡片6；
所述固定车2包含第二车体12、至少两个第三挡片13、至少两个第四挡片14、至少两个第三连接杆15、至少两个第二弹性元件16以及至少两个第二车轮17；所述第二车体12为管状；所述第二车体12上分布有至少两个第二穿孔18且第二穿孔18的数量大于或等于第三连接杆15的数量；所述第三连接杆15的一端穿过第二穿孔18与位于第二车体12内侧的第三挡片13相连；所述第三连接杆15的另一端与位于第二车体12外侧的第二车轮17相连；所述第四挡片14连接于第三连接杆15杆身的中间部分且第四挡片14位于第二车体12的外侧；所述第二弹性元件16环绕于第三连接杆15且位于第四挡片14与第二车体12之间；所述第二弹性元件16处于初始状态时的长度大于或等于第三挡片13和第四挡片14分别与第三连接杆15的连接点之间的距离；所述第二弹性元件16不能穿过第二穿孔17与第四挡片14；
所述第一车体4与第二车体12的中心轴平行。
作为优选，所述第二弹性元件16的弹性小于第一弹性元件8。
作为优选，所述第一弹性元件8与第二弹性元件16为弹簧。
作为优选，所述第一弹性元件8与第二弹性元件16为压缩弹簧。
作为优选，所述第一车轮9的驱动轴的中心轴与第二连接杆7的中心轴垂直。
作为优选，所述第一车轮9的纵剖面与第二连接杆7的中心轴平行；所述纵剖面是指沿着物体走向进行切割所得到的剖面形态。
作为优选，所述第二车轮17的驱动轴的中心轴与第三连接杆15的中心轴垂直。
作为优选，所述第二车轮17的纵剖面与第三连接杆15的中心轴平行；所述纵剖面是指沿着物体走向进行切割所得到的剖面形态。
作为优选，所述第一连接杆3的数量为三根。
作为优选，所述第一连接杆3的数量为三根时，此三根第一连接杆3围成一个等边三角形。
作为优选，所述第一挡片5、第二挡片6、第二连接杆7、第一弹性元件8、第一车轮9、第一电机10、第二车体12、第三挡片13、第四挡片14、第三连接杆15、第二弹性元件16 以及第二车轮17的数量为三个。
作为优选，所述第一挡片5、第二挡片6、第二连接杆7、第一弹性元件8、第一车轮9、第一电机10、第二车体12、第三挡片13、第四挡片14、第三连接杆15、第二弹性元件16 以及第二车轮17的数量为三个时，任意两根第二连接杆7的中心轴的夹角为120°。
作为优选，所述第一挡片5、第二挡片6、第二连接杆7、第一弹性元件8、第一车轮9、第一电机10、第二车体12、第三挡片13、第四挡片14、第三连接杆15、第二弹性元件16 以及第二车轮17的数量为三个时，任意两根第二连接杆15的中心轴的夹角为120°。
作为优选，所述第一挡片5、第二挡片6、第二连接杆7、第一弹性元件8、第一车轮9、第一电机10、第二车体12、第三挡片13、第四挡片14、第三连接杆15、第二弹性元件16 以及第二车轮17的数量为三个时，三根第二连接杆7的中心轴旋转60°后与三根第三连接杆 15的中心轴重合。
作为优选，所述第一穿孔11的数量等于第一车轮9的数量。
作为优选，所述第二穿孔18的数量等于第二车轮17的数量。
作为优选，所述第一车体4与第二车体12同轴。
本发明的实施方式如下：
将本发明的管道机器人放入管道内并驱动电机10(可通过驱动装置，如单片机进行驱动)，电机10可带动第一车轮9沿着管壁进行双向运动，当管壁内径变小时，第一车轮9和第二车轮17受到压迫，第一弹性元件8和第二弹性元件16压缩，即可适应管壁内径大小，使管道机器人的运动不受阻碍；当管壁内径变大时，第一弹性元件8和第二弹性元件16会恢复形变，再次适应管壁内径大小，使管道机器人运动不受阻碍；当管道内存在障碍物时，第一车轮9 和第二车轮17受到不同程度的压迫，第一弹性元件8和第二弹性元件16产生不同程度的压缩，即可适应管壁内复杂环境，使管道机器人平稳运行。
本发明进一步设置第二弹性元件16的弹性小于第一弹性元件8，此设置使得第二车轮17 与管壁贴合的更紧密，第二车轮17起到很好的支撑固定于管壁的作用，使管道机器人平稳运行。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种管道机械人，其特征在于，所述机器人包含至少一个驱动车(1)、至少一个固定车(2)以及至少两个第一连接杆(3)；所述驱动车(1)和固定车(2)通过第一连接杆(3)相连；
所述驱动车(1)包含第一车体(4)、至少两个第一挡片(5)、至少两个第二挡片(6)、至少两个第二连接杆(7)、至少两个第一弹性元件(8)、至少两个第一车轮(9)以及至少两个电机(10)；所述第一车体(4)为管状；所述第一车体(4)上分布有至少两个第一穿孔(11)且第一穿孔(11)的数量大于或等于第二连接杆(7)的数量；所述第二连接杆(7)的一端穿过第一穿孔(11)与位于第一车体(4)内侧的第一挡片(5)相连；所述第二连接杆(7)的另一端与位于第一车体(4)外侧的连接有电机(10)的第一车轮(9)相连；所述第二挡片(6)连接于第三连接杆(7)杆身的中间部分且第二挡片(6)位于第一车体(4)的外侧；所述第一弹性元件(8)环绕于第二连接杆(7)且位于第二挡片(6)与第一车体(4)之间；所述第一弹性元件(8)处于初始状态时的长度大于或等于第一挡片(5)和第二挡片(6)分别与第三连接杆(7)的连接点之间的距离；所述第一弹性元件(8)不能穿过第一穿孔(11)与第二挡片(6)；
所述固定车(2)包含第二车体(12)、至少两个第三挡片(13)、至少两个第四挡片(14)、至少两个第三连接杆(15)、至少两个第二弹性元件(16)以及至少两个第二车轮(17)；所述第二车体(12)为管状；所述第二车体(12)上分布有至少两个第二穿孔(18)且第二穿孔(18)的数量大于或等于第三连接杆(15)的数量；所述第三连接杆(15)的一端穿过第二穿孔(18)与位于第二车体(12)内侧的第三挡片(13)相连；所述第三连接杆(15)的另一端与位于第二车体(12)外侧的第二车轮(17)相连；所述第四挡片(14)连接于第三连接杆(15)杆身的中间部分且第四挡片(14)位于第二车体(12)的外侧；所述第二弹性元件(16)环绕于第三连接杆(15)且位于第四挡片(14)与第二车体(12)之间；所述第二弹性元件(16)处于初始状态时的长度大于或等于第三挡片(13)和第四挡片(14)分别与第三连接杆(15)的连接点之间的距离；所述第二弹性元件(16)不能穿过第二穿孔(17)与第四挡片(14)；
所述第一车体(4)与第二车体(12)的中心轴平行。
2.如权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于，所述第一车轮(9)的驱动轴的中心轴与第二连接杆(7)的中心轴垂直。
3.如权利要求1或2所述的一种管道机器人，其特征在于，所述第二车轮(17)的驱动轴的中心轴与第三连接杆(15)的中心轴垂直。
4.如权利要求1-3任一所述的一种管道机器人，其特征在于，所述第一连接杆(3)的数量为三根。
5.如权利要求4所述的一种管道机器人，其特征在于，所述三根第一连接杆(3)围成一个等边三角形。
6.如权利要求1-5任一所述的一种管道机器人，其特征在于，所述第一挡片(5)、第二挡片(6)、第二连接杆(7)、第一弹性元件(8)、第一车轮(9)、第一电机(10)、第二车体(12)、第三挡片(13)、第四挡片(14)、第三连接杆(15)、第二弹性元件(16)以及第二车轮(17)的数量为三个。
7.如权利要求6所述的一种管道机器人，其特征在于，所述三根第二连接杆(7)中，任意两根第二连接杆(7)的中心轴的夹角为120°。
8.如权利要求6或7所述的一种管道机器人，其特征在于，所述三根第三连接杆(15)中，任意两根第三连接杆(15)的中心轴的夹角为120°。
9.如权利要求1-8任一所述的一种管道机器人，其特征在于，所述第一车体(4)与第二车体(12)的同轴。
10.权利要求1-9任一所述的一种管道机器人在管道检测、管道探伤以及管道清洁方面的应用。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181002 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |