CN108662351A - 一种非对称变径轮式防水管道机器人 - Google Patents

一种非对称变径轮式防水管道机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种非对称变径轮式防水管道机器人，包括防水行走机构、变径机构、摄像检测装置和防卡死装置，其特征在于：多个防水行走机构周向分布在变径机构的圆周，摄像检测装置固定于变径机构的一端，变径机构连接有防卡死装置，单个防水行走机构为四轮的行走机构。本发明解决了现有管道机器人需要适应管径变化以及现有变径结构对称变径方式僵硬不灵活的问题，同时解决了管道机器人的密封防水问题以及避免在管道中检测时的卡死问题。

Description

一种非对称变径轮式防水管道机器人
技术领域
本发明涉及机器人领域，涉及一种当无法通过人工对有积水管道进行检测时采用的非对称变径轮式防水管道机器人。
背景技术
现有的管道机器人变径结构都是采用平行四边形结构，变径范围小并且变径方式比较僵硬不够灵活，而且机器人在前进的同时适应管道管径变化时对机器人的驱动力要求非常大。
在管道积水情况下的，管道机器人研制的关键问题是管道机器人的防水密封。研究表明:在有积水的管道内进行检测时，机器人由于密封问题而发生的故障比由于电子器件等问题而发生的故障高。管道机器人的密封分为静密封和动密封两种，静密封相对来说容易解决，动密封的问题比较难解决，轴的动密封，即轴伸出壳体处的密封。轴在旋转时，由于轴与机壳间存在间隙，此处会产生泄漏，而且介质压力越高、轴的转速越高，越容易产生泄漏。同时，由于管道机器人尺寸一般较小，现有的管道机器人很难实现在管道积水情况下的防水功能需求。
发明内容
发明目的
解决了现有管道机器人需要适应管径变化的问题以及现有变径结构对称变径方式僵硬不灵活的问题，同时解决了管道机器人的密封防水问题以及避免在管道中检测时的卡死问题。
技术方案
一种非对称变径轮式防水管道机器人，包括防水行走机构、变径机构、摄像检测装置和防卡死装置，其特征在于：多个防水行走机构周向分布在变径机构的圆周，摄像检测装置固定于变径机构的一端，变径机构连接有防卡死装置，单个防水行走机构为四轮的行走机构。
所述变径机构有一个中间轴，中心座固定在中间轴上，中间轴中间部位设有固定在中间轴上的固定环，固定环两边各有一个弹簧支撑着套在中间轴上的直线轴承，轴承挡板固定在轴承固定座上，固定座套于直线轴承上，轴承挡板、固定座与直线轴承能够一起在中间轴上滑动，长支撑架铰接在轴承固定座相上，短支撑架一端铰接在两个长支撑架之间，短支撑架另一端铰接在中心座上，变径机构外周均匀分布防水行走机构。
所述长支撑架与轴承固定座的铰接处套有铜套以防止磨损。
所述变径机构外周均匀分布三个防水行走机构。
所述防水行走机构包括有电机筒，电机筒与两个齿轮箱固定，每个齿轮箱的外侧有齿轮箱外端盖固定在齿轮箱上，电机筒与齿轮箱之间有齿轮箱圆垫片，齿轮箱与齿轮箱外端盖相互接触的地方有齿轮箱方垫片，轴贯穿齿轮箱，轴贯穿齿轮箱的两个侧壁装有轴承，轴设有轴肩，轴承内圈靠轴上的轴肩固定，轴承轴向靠防水内端盖固定，防水内端盖在齿轮箱侧有一圈凸起，防水内端盖的凸起与齿轮箱接触的外圈设有端盖垫片，防水外端盖在防水内端盖侧也有一圈凸起，防水外端盖的凸起与防水内端盖接触的内圈设有密封圈，电机筒内部固定有电机，电机的输出轴通过顶丝固定有锥齿轮以传递扭矩给一侧的轴，轴两端铰接有轮。
所述防卡死装置包括固定叉、滚轮和拉线，将固定叉固定在一侧的轴承固定座上，固定叉中间设有滚轮，拉线一端固定在另一侧的轴承固定座上，拉线另一端绕过滚轮并伸出固定叉。
所述摄像检测装置包括摄像头和联轴器，摄像头固定于中间轴端部，中间轴另一端固定有联轴器，用于连接检测装置，摄像头连接有导线。
优点及效果
解决了现有管道机器人需要适应管径变化的问题以及现有变径结构对称变径方式僵硬不灵活的问题，同时解决了管道机器人的密封防水问题以及在管道中行进时的卡死问题。变径机构左右对称而中间用固定环分隔保证两端变径的独立性，即当前后两端所处不同大小的管径时，可进行非对称变径。轴承固定座左右滑动改变支撑架角度来实现变径，轴承固定座内部的直线轴承使滑动摩擦系数更小；前后两组长支撑架短支撑架组合保证了它的平稳性；中心座利用顶丝固定更加容易调整间隙。该装置解决了机器人在防水方面的难题，可以在液体环境中工作。防水行走机构上的齿轮箱垫片、端盖垫片以及内、外防水端盖、密封圈共同作用达到了防水的功能。防卡死装置利用滚轮可以让左右两个轴承固定座同时向中间收缩，保证整体结构在管道中行进卡死时能够顺利被拖拽出管道。
附图说明
图1为整体示意图；
图2为变径后结构图；
图3为变径前结构图；
图4为变径机构示意图；
图5为防水行走机构示意图；
图6为电机端盖连接局部示意图；
图7为端盖防水局部示意图；
图8中心座固定局部示意图；
图9为防卡死装置结构整体示意图；
图10为防卡死装置结构局部放大图。
附图标记说明：
1.防水行走机构、2.变径机构、3.摄像检测装置、4.固定环、5.弹簧、6.直线轴承、7.轴承固定座、8.轴承挡板、9.螺钉、10.中心座、11.中间轴、12.销轴、13.螺母、14.长支撑架、15.短支撑架、16.铜套、17.顶丝、18.电机、19.轮、20.防水外端盖、21.螺钉、22.密封圈、23.防水内端盖、24.端盖垫片、25.轴承、26.轴、27.锥齿轮、28.顶丝、29.螺钉、30.电机筒、31.齿轮箱圆垫片、32.齿轮箱方垫片、33.齿轮箱外端盖、34.齿轮箱、35.摄像头、36.固定叉、37.滚轮、38.拉线、39.联轴器、40.防卡死装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，包括防水行走机构1、变径机构2、摄像检测装置3、防卡死装置40。防水行走机构1包括电机18、轮19、防水外端盖20、螺钉21、密封圈22、防水内端盖23、端盖垫片24、轴承25、轴26、锥齿轮27、顶丝28、螺钉29、电机筒30、齿轮箱圆垫片31、齿轮箱方垫片32、齿轮箱外端盖33、齿轮箱34。变径机构2包括固定环4、弹簧5、直线轴承6、轴承固定座7、轴承挡板8、螺钉9、中心座10、中间轴11、销轴12、螺母13、长支撑架14、短支撑架15、铜套16、顶丝17。摄像检测装置3包括摄像头35、联轴器39。防卡死装置40包括固定叉36、滚轮37、拉线38。
防水行走机构1通过螺钉29将电机筒30与两个齿轮箱34固定，每个齿轮箱34的外侧有齿轮箱外端盖33通过螺钉29固定在齿轮箱34上。电机筒30与齿轮箱34之间有齿轮箱圆垫片31，齿轮箱34与齿轮箱外端盖33相互接触的地方有齿轮箱方垫片32，通过齿轮箱圆垫片31和齿轮箱方垫片32实现齿轮箱前后两端防水。轴26贯穿齿轮箱34，轴26贯穿齿轮箱34的两个侧壁装有轴承25，轴26设有轴肩，轴承25内圈靠轴26上的轴肩固定，轴承25轴向靠防水内端盖23固定，防水内端盖23在齿轮箱34侧有一圈凸起，防水内端盖23的凸起与齿轮箱34接触的外圈设有端盖垫片24，用来防止液体渗漏。防水外端盖20在防水内端盖23侧也有一圈凸起，防水外端盖20的凸起与防水内端盖23接触的内圈设有密封圈22，用来防止液体从轴26处渗漏。电机筒30内部固定有电机18，电机18的输出轴通过顶丝28固定有锥齿轮27以传递扭矩给一侧的轴26，轴26两端铰接有轮19。
机器人工作时电机18的输出轴转动带动锥齿轮27转动进而将转矩提供给轴26然后使轮19转动，齿轮箱圆垫片31以及齿轮箱方垫片32来防止液体从电机筒30端部以及齿轮箱端部渗漏，防水外端盖20、密封圈22、防水内端盖23和端盖垫片24共同作用防止液体从齿轮箱两侧渗漏，摄像头35用来检测管道。
变径机构2采用顶丝17将中心座10固定在中间轴11上。中间轴11中间部位设有固定在中间轴11上的固定环4，固定环4两边各有一个弹簧5支撑着套在中间轴11上的直线轴承6。轴承挡板8通过螺钉9固定在轴承固定座7上，轴承固定座7套于直线轴承6上，轴承挡板8、轴承固定座7与直线轴承6能够一起在中间轴11上滑动，直线轴承6与轴承固定座7因为弹簧的弹力作用不发生相对运动，长支撑架14通过销轴12与螺母13和轴承固定座7相连，短支撑架15一端固定在两个长支撑架14之间，短支撑架15另一端固定在中心座10上，短支撑架15的两端同样通过销轴12与螺母13分别和中心座10以及长支撑架14中间相连，销轴12与长支撑架14连接处套有铜套16以防止磨损。变径机构2外周均匀分布三个防水行走机构1并通过销轴12以及螺母13连接。当防水行走机构1受到压迫时会将力通过长支撑架14和短支撑架15传递给变径机构2中的轴承固定座7，进而压迫直线轴承6向中间滑移使整体机构圆周尺寸减小；当防水行走机构1不受压迫时，在弹簧5作用下直线轴承6向外滑移从而改变长支撑架14以及短支撑架15的角度使整体机构圆周尺寸变大。
摄像头35固定于中间轴11端部，中间轴11通过联轴器39连接后方的检测装置，摄像头35和后方的检测装置连接有导线，导线的另一端伸至管道外，防卡死装置40将固定叉36固定在一侧的轴承固定座7上，固定叉36中间设有滚轮37，拉线38一端固定在另一侧的轴承固定座7上，拉线38另一端绕过滚轮37并伸至管道外。当整个装置在管道中卡住时，可以在管道外拽拉线38，通过滚轮37使两个轴承固定座7都受力从而向内收缩使装置能够脱出管道。

Claims (7)

1.一种非对称变径轮式防水管道机器人，包括防水行走机构、变径机构、摄像检测装置和防卡死装置，其特征在于：多个防水行走机构周向分布在变径机构的圆周，摄像检测装置固定于变径机构的一端，变径机构连接有防卡死装置，单个防水行走机构为四轮的行走机构。
2.根据权利要求1所述的非对称变径轮式防水管道机器人，其特征在于：所述变径机构有一个中间轴，中心座固定在中间轴上，中间轴中间部位设有固定在中间轴上的固定环，固定环两边各有一个弹簧支撑着套在中间轴上的直线轴承，轴承挡板固定在轴承固定座上，轴承固定座套于直线轴承上，轴承挡板、轴承固定座与直线轴承能够一起在中间轴上滑动，长支撑架铰接在轴承固定座上，短支撑架一端铰接在两个长支撑架之间，短支撑架另一端铰接在中心座上，变径机构外周均匀分布防水行走机构。
3.根据权利要求2所述的非对称变径轮式防水管道机器人，其特征在于：所述长支撑架与轴承固定座的铰接处套有铜套以防止磨损。
4.根据权利要求2所述的非对称变径轮式防水管道机器人，其特征在于：所述变径机构外周均匀分布三个防水行走机构。
5.根据权利要求1所述的非对称变径轮式防水管道机器人，其特征在于：所述防水行走机构包括有电机筒，电机筒与两个齿轮箱固定，每个齿轮箱的外侧有齿轮箱外端盖固定在齿轮箱上，电机筒与齿轮箱之间有齿轮箱圆垫片，齿轮箱与齿轮箱外端盖相互接触的地方有齿轮箱方垫片，轴贯穿齿轮箱，轴贯穿齿轮箱的两个侧壁装有轴承，轴设有轴肩，轴承内圈靠轴上的轴肩固定，轴承轴向靠防水内端盖固定，防水内端盖在齿轮箱侧有一圈凸起，防水内端盖的凸起与齿轮箱接触的外圈设有端盖垫片，防水外端盖在防水内端盖侧也有一圈凸起，防水外端盖的凸起与防水内端盖接触的内圈设有密封圈，电机筒内部固定有电机，电机的输出轴通过顶丝固定有锥齿轮以传递扭矩给一侧的轴，轴两端铰接有轮。
6.根据权利要求2所述的非对称变径轮式防水管道机器人，其特征在于：所述防卡死装置包括固定叉、滚轮和拉线，将固定叉固定在一侧的轴承固定座上，固定叉中间设有滚轮，拉线一端固定在另一侧的轴承固定座上，拉线另一端绕过滚轮并伸出固定叉。
7.根据权利要求2所述的非对称变径轮式防水管道机器人，其特征在于：所述摄像检测装置包括摄像头和联轴器，摄像头固定于中间轴端部，中间轴另一端固定有联轴器，用于连接检测装置，摄像头连接有导线。
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