CN109465260A - 一种管道清洁机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适应管径变化的管道清洁机器人，所述机器人包括摄像头、照明灯、伸缩主机架、履带爬行轮组以及内壁清洁机构；所述伸缩主机架为圆柱状，所述摄像头和照明灯分别安装在伸缩主机架的柱体前端面，所述的内壁清洁机构连接在伸缩主机架的柱体的尾部；所述履带爬行轮组有三组，分别均匀分布在伸缩主机架的柱体的圆周面上。本发明能够适应管道管径变化，并对管道中的附着物进行清洗，达到清洁管道的目的。

Description

一种管道清洁机器人
技术领域
本发明涉及一种适应管径变化的管道清洁机器人，属于移动机器人领域。
背景技术
管道机器人具有广泛的用途，能够代替人们完成诸多的任务，在各种管道中，机器人发挥着重要的作用。目前，管道机器人主要用于管道检测，以便发现管道裂缝、堵塞等故障。但在譬如化工管道、油气管道中，不单需要检测管道，还需对内壁附着物进行清理，具有管道内壁清洁功能的管道机器人尚属稀缺。此外，当前大多管道机器人仅能在管径固定的管道中工作，在管径变化的管道工作时，机器人出现抓地不牢，行驶不平稳，爬坡难等现象，无法稳定工作。
发明内容
为了解决上述问题，本发名提出一种适应管径变化的管道清洁机器人，解决上述机器人管道清洁功能短缺和在管道管径变化时无法稳定移动的问题。
本发明主要采用的技术方案为：
一种适应管径变化的管道清洁机器人，所述机器人包括摄像头、照明灯、伸缩主机架、履带爬行轮组以及内壁清洁机构；所述伸缩主机架为圆柱状，所述摄像头和照明灯分别安装在伸缩主机架的柱体前端面，所述的内壁清洁机构连接在伸缩主机架的柱体的尾部；所述履带爬行轮组有三组，分别均匀分布在伸缩主机架的柱体的圆周面上。
作为优选方案，上述伸缩主机架包括机架前体和机架后体，两者之间通过电动缸连接，所述电动缸设置在机架后体内，电动缸的的缸体前端穿过机架后体后与机架前体连接，所述机架后体内还设置一个旋转电机，所述旋转电机穿过机架后体的底部端盖与内壁清洁机构连接；所述机架前体的柱体圆周面上均匀分布三组U型连杆，每组U型连杆有个，所述机架后体的柱体圆周面上分布着与机架前体的三组U型连杆对应的三组U型连杆，每组U型连杆有个，每三个U型连杆对应安装一个履带爬行轮组；所有的U型连杆与履带爬行轮组共同组成移动系统；U型连杆与电动缸配合，共同实现适应管道管径变化的要求。
作为优选方案，上述履带爬行轮组包括履带、驱动电机、主动齿轮一、主动齿轮二、从动齿轮、连接履带盖板、普通履带盖板、主动锥齿轮、从动锥齿轮、主动阶梯轴以及从动阶梯轴，所述驱动电机通过螺栓连接固定在连接履带盖板上，主动锥齿轮通过键连接在驱动电机的轴上，从动锥齿轮与主动锥齿轮存在齿轮配合，从动锥齿轮通过键连接在主动阶梯轴上，主动阶梯轴两侧还通过不同的键连接有主动齿轮一、主动齿轮二，主动阶梯轴以及从动阶梯轴两端各自与连接履带盖板、普通履带盖板相配合，从动阶梯轴上的中央位置通过键连接有从动齿轮，履带与主动齿轮一、主动齿轮二、从动齿轮配合，安装在履带爬行轮组的最外侧。
作为优选方案，上述内壁清洁机构包括伸缩刀架以及设置在伸缩刀架上的三组刀具，所述伸缩刀架呈三叉戟状，三组刀具围分别设置在伸缩刀架上，每组刀具包括可替换刀头、刀头连杆、伸缩轴、套筒、套筒弹簧，所述套筒通过螺栓连接在伸缩刀架上，伸缩轴分别与套筒进行同心配合，在套筒与伸缩轴之间，设有套筒弹簧，刀头连杆通过螺栓分别与伸缩刀架，伸缩轴相连接，可替换刀头通过螺帽连接在刀头连杆的另一端。
有益效果：本发明提供一种适应管径变化的管道清洁机器人，设有三组履带爬行轮组，车体的行驶由三个独立的驱动电机驱动，能适应复杂管壁且爬升垂直管道；在伸缩主机架的中间，安装有电动缸，电动缸轴向伸缩，能改变伸缩主机架的轴向长度，进而改变U型连杆与伸缩主机架的角度，从而改变履带爬行轮组与伸缩主机架之间的径向距离，最终使机器人适应管道管径的变化；尾部有内壁清洁机构，能够适应管道管径变化，并对管道中的附着物进行清洗，达到清洁管道的目的。
附图说明
图1是本发明的总体结构的示意图；
图2是本发明的总体结构右视示意图；
图3是伸缩主机架的内部结构示意图；
图4是履带爬行轮组的正视示意图；
图5是履带爬行轮组的内部示意图；
图6是内壁清洁机构的总体结构示意图；
图7是内壁清洁机构中套筒与伸缩轴及套筒弹簧的连接关系示意图。
图8 是内壁清洁机构中套筒与伸缩轴及套筒弹簧的连接关系剖面示意图。
图中：摄像头1，照明灯2，伸缩主机架3，电动缸3-1，旋转电机3-2，主机架端盖3-3，U型连杆3-4，机架前体3-5，机架后体3-6，履带爬行轮组4，履带4-1，从动齿轮4-2，驱动电机4-3，连接履带盖板4-4，普通履带盖板4-5，主动锥齿轮4-6，从动锥齿轮4-7，两个主动齿轮4-8，4-9，主动阶梯轴4-10，从动阶梯轴4-11，内壁清洁机构5，伸缩刀架5-1，可替换刀头5-2，刀头连杆5-3，伸缩轴5-4，套筒5-5，套筒弹簧5-6。
具体实施方式：
为了使本技术领域的人员更好的理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是完整的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1、图2所示，一种适应管径变化的管道清洁机器人，所述机器人包括摄像头1、照明灯2、伸缩主机架3、履带爬行轮组4以及内壁清洁机构5；所述伸缩主机架3为圆柱状，所述摄像头1和照明灯2分别安装在伸缩主机架3的柱体前端面，所述的内壁清洁机构5连接在伸缩主机架3的柱体的尾部；所述履带爬行轮组4有三组，分别均匀分布在伸缩主机架3的柱体的圆周面上。
作为优选方案，如图3所示，上述伸缩主机架3包括机架前体3-5和机架后体3-6，两者之间通过电动缸3-1连接，所述电动缸3-1设置在机架后体3-6内，电动缸3-1的缸体前端穿过机架后体3-6后与机架前体3-5连接，所述机架后体3-6内还设置一个旋转电机3-2，所述旋转电机3-2穿过机架后体3-6的底部端盖与内壁清洁机构5连接；所述机架前体3-5的柱体圆周面上均匀分布三组U型连杆，每组U型连杆有2个，所述机架后体3-6的柱体圆周面上分布着与机架前体3-5的三组U型连杆对应的三组U型连杆，每组U型连杆有1个，每三个U型连杆对应安装一个履带爬行轮组4；所有的U型连杆3-4与履带爬行轮组4共同组成移动系统；U型连杆3-4与电动缸3-1配合，共同实现适应管道管径变化的要求。
作为优选方案，如图4、图5所示，上述履带爬行轮组4包括履带4-1、驱动电机4-3、主动齿轮一4-8、主动齿轮二4-9、从动齿轮4-2、连接履带盖板4-4、普通履带盖板4-5、主动锥齿轮4-6、从动锥齿轮4-7、主动阶梯轴4-10以及从动阶梯轴4-11，所述驱动电机4-3通过螺栓连接固定在连接履带盖板4-4上，主动锥齿轮4-6通过键连接在驱动电机4-3的轴上，从动锥齿轮4-7与主动锥齿轮4-6存在齿轮配合，从动锥齿轮4-7通过键连接在主动阶梯轴4-10上，主动阶梯轴4-10两侧还通过不同的键连接有主动齿轮一4-8、主动齿轮二4-9，主动阶梯轴4-10以及从动阶梯轴4-11两端各自与连接履带盖板4-4、普通履带盖板4-5相配合，从动阶梯轴4-11上的中央位置通过键连接有从动齿轮4-2，履带4-1与主动齿轮一4-8、主动齿轮二4-9、从动齿轮4-2配合，安装在履带爬行轮组的最外侧。
作为优选方案，如图6、图7、图8所示，上述内壁清洁机构5包括伸缩刀架5-1以及设置在伸缩刀架5-1上的三组刀具，所述伸缩刀架5-1呈三叉戟状，三组刀具围分别设置在伸缩刀架5-1上，每组刀具包括可替换刀头5-2、刀头连杆5-3、伸缩轴5-4、套筒5-5、套筒弹簧5-6，所述套筒5-5通过螺栓连接在伸缩刀架5-1上，伸缩轴5-4分别与套筒5-5进行同心配合，在套筒5-5与伸缩轴5-4之间，设有套筒弹簧5-6，刀头连杆5-3通过螺栓分别与伸缩刀架5-1，伸缩轴5-4相连接，可替换刀头5-2通过螺帽连接在刀头连杆5-3的另一端。
本发明的工作原理如下：
本发明中，伸缩主机架3包括机架前体3-5和机架后体3-6，两者之间通过电动缸3-1连接，在履带爬行轮组4内部有一个的驱动电机4-3，履带爬行轮组4由对应的三组U型连杆3-4支撑，其中所有的U型连杆3-4与履带爬行轮组4共同组成移动系统；U型连杆3-4与电动缸3-1配合，共同实现适应管道管径变化的要求；内壁清洁机构5与固定旋转电机3-2连接，共同实现管道的清洁功能；在伸缩主机架前端的摄像头1和照明灯2共同组成管道的探测系统。
机器人在管道中前进时，在履带爬行轮组中的驱动电机4-3带动主动锥齿轮转动，主动锥齿轮驱动从动锥齿轮，从动锥齿轮4-7通过主动轴4-10驱动主动齿轮一4-8，主动齿轮二4-9转动，从而使得履带爬行轮组4转动。三组履带爬行轮组4共同作用，使得车体向前移动。
当管径变大时，电动缸3-1轴向收缩，减小伸缩主机架3的轴向长度，进而增大U型连杆3-4与伸缩主机架的角度，从而增大履带爬行轮组4与伸缩主机架3之间的径向距离，最终使机器人适应管道管径的变化。
当管径变小时，电动缸3-1轴向伸长，增大伸缩主机架3的轴向长度，进而减小U型连杆3-4与伸缩主机架的角度，从而减小履带爬行轮组4与伸缩主机架3之间的径向距离，最终使机器人适应管道管径的变化。
机器人在管道中垂直爬升时，电动缸3-1轴向收缩，减小伸缩主机架3的轴向长度，提高履带爬行轮组4与管壁之间的压力，在驱动电机4-3的驱动下，三组履带爬行轮组相互配合，使车体在管道中垂直爬升。
机器人在清扫管壁时，尾部的内壁清洁机构5在旋转电机3-2的驱动下旋转，在套筒弹簧5-6的作用下与管壁接触并有一定的接触应力以达到清洗管壁的目的。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种适应管径变化的管道清洁机器人，其特征在于：所述机器人包括摄像头、照明灯、伸缩主机架、履带爬行轮组以及内壁清洁机构；所述伸缩主机架为圆柱状，所述摄像头和照明灯分别安装在伸缩主机架的柱体前端面，所述的内壁清洁机构连接在伸缩主机架的柱体的尾部；所述履带爬行轮组有三组，分别均匀分布在伸缩主机架的柱体的圆周面上。
2.根据权利要求1所述的一种适应管径变化的管道清洁机器人，其特征在于，所述伸缩主机架包括机架前体和机架后体，两者之间通过电动缸连接，所述电动缸设置在机架后体内，电动缸的缸体前端穿过机架后体后与机架前体连接，所述机架后体内还设置一个旋转电机，所述旋转电机穿过机架后体的底部端盖与内壁清洁机构连接；所述机架前体的柱体圆周面上均匀分布三组U型连杆，每组U型连杆有个，所述机架后体的柱体圆周面上分布着与机架前体的三组U型连杆对应的三组U型连杆，每组U型连杆有个，每三个U型连杆对应安装一个履带爬行轮组；所有的U型连杆与履带爬行轮组共同组成移动系统；U型连杆与电动缸配合，共同实现适应管道管径变化的要求。
3.根据权利要求1所述的一种适应管径变化的管道清洁机器人，其特征在于，所述履带爬行轮组包括履带、驱动电机、主动齿轮一、主动齿轮二、从动齿轮、连接履带盖板、普通履带盖板、主动锥齿轮、从动锥齿轮、主动阶梯轴以及从动阶梯轴，所述驱动电机通过螺栓连接固定在连接履带盖板上，主动锥齿轮通过键连接在驱动电机的轴上，从动锥齿轮与主动锥齿轮存在齿轮配合，从动锥齿轮通过键连接在主动阶梯轴上，主动阶梯轴两侧还通过不同的键连接有主动齿轮一、主动齿轮二，主动阶梯轴以及从动阶梯轴两端各自与连接履带盖板、普通履带盖板相配合，从动阶梯轴上的中央位置通过键连接有从动齿轮，履带与主动齿轮一、主动齿轮二、从动齿轮配合，安装在履带爬行轮组的最外侧。
4.根据权利要求1所述的一种适应管径变化的管道清洁机器人，其特征在于，所述内壁清洁机构包括伸缩刀架以及设置在伸缩刀架上的三组刀具，所述伸缩刀架呈三叉戟状，三组刀具围分别设置在伸缩刀架上，每组刀具包括可替换刀头、刀头连杆、伸缩轴、套筒、套筒弹簧，所述套筒通过螺栓连接在伸缩刀架上，伸缩轴分别与套筒进行同心配合，在套筒与伸缩轴之间，设有套筒弹簧，刀头连杆通过螺栓分别与伸缩刀架，伸缩轴相连接，可替换刀头通过螺帽连接在刀头连杆的另一端。
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