CN109945924A - 一种管道机器人用可调式球形机体结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管道机器人用可调式球形机体结构，包括球形机体、行走机构、定位杆、检测机构、转台机构、接线端子及控制系统，其中球形机体包括承载龙骨、承载槽、驱动导轨、主防护侧壁、辅助防护侧壁、弹性密封圈，定位杆嵌于承载槽，行走机构数量与辅助防护侧壁数量一致，检测机构环绕球形机体外表面，控制系统与承载龙骨连接并位于承载龙骨球心位置，且控制系统分别与行走机构、检测机构、转台机构、接线端子及球形机体的驱动导轨电气连接。本发明一方面可有效满足对多种管径及管路结构的管道设备内部进行连续运行作业，另一方面也有效的提高了管道检测机器人在不同环境管道设备内进行检测作业的需要。

Description

一种管道机器人用可调式球形机体结构

技术领域

本发明涉一种管道机器人用可调式球形机体结构，属机器人技术领域。

背景技术

当前在对管道设备内部进行检测作业时，基于球人体结构的检测机器人设备得到了广泛的应用，但在实际使用中发现，当前所使用的基于球体结构的管道检测机器人虽然种类繁多，但一方面均不同程度存在结构图调整灵活性差的缺陷，从各造成当前的球形管道机器人往往仅能适应特定结构管道设备检测作业的需要，从而极大的限制了管道机器人设备使用的灵活性和通用性，另一方面当前的球形管道机器人设备也不同成程度存在自身承载能力差，结构密封性不好等缺陷，从而导致当前的管道机器人设备在运行时，不能根据使用需要灵活专配多种不同类型的检测设备，及满足在诸如高温环境、高湿环境、高化学腐蚀性环境等负载环境总使用的需要，从而极大的限制了当前管道机器人设备的环境适应性和可靠性，

因此，针对这一现状迫切需要开发一种全新的管道机器人主体结构，以满足实际使用的需要。

发明内容

为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种管道机器人用可调式球形机体结构。

为了实现上面提到的效果，提出了一种管道机器人用可调式球形机体结构，其包括以下内容：

一种管道机器人用可调式球形机体结构，包括球形机体、行走机构、定位杆、检测机构、转台机构、接线端子及控制系统，其中球形机体包括承载龙骨、承载槽、驱动导轨、主防护侧壁、辅助防护侧壁、弹性密封圈，其中承载龙骨为球状空心框架结构，承载槽至少四条，嵌于承载龙骨内并环绕承载龙骨球心均布，承载槽均沿承载龙骨直径方向分布分布，承载槽轴线与承载龙骨球心相交，且相邻两个承载槽轴线间呈30°—90°夹角，承载槽长度为承载龙骨半径长度的40%—80%，且承载槽前端与承载龙骨外表面平齐分布，承载槽为“凵”字型槽状结构，承载槽侧壁内表面均布至少两条驱动导轨，各驱动导轨均与承载槽轴线平行分布，弹性密封圈均嵌于各承载槽前端面并与承载槽同轴分布，定位杆嵌于承载槽内与承载槽同轴分布，并与驱动导轨滑动连接，且定位杆有效长度至少10%部分嵌于承载槽内，定位杆前端面通过转台机构与一个辅助防护侧壁相互连接，主防护侧壁和辅助防护侧壁均若干，并均为与承载龙骨同心分布的弧形板状结构，其中主防护侧壁环绕承载龙骨轴线包覆在承载龙骨外表面，辅助防护侧壁后端面与定位杆相互连接，且当定位杆全部嵌入承载槽内时，辅助防护侧壁后端面与承载龙骨外表面相抵，且主防护侧壁、辅助防护侧壁相互连接并构成与承载龙骨同心的闭合球状结构，且主防护侧壁、辅助防护侧壁后端面均设弹性密封层，并通过弹性密封层与承载龙骨外表面相抵，行走机构数量与辅助防护侧壁数量一致，每个辅助防护侧壁前端面均设一个行走机构，且行走机构与辅助防护侧壁同轴分布，检测机构至少两个，环绕球形机体外表面均布在主防护侧壁外侧面并通过转台机构与主防护侧壁连接，控制系统与承载龙骨连接并位于承载龙骨球心位置，且控制系统分别与行走机构、检测机构、转台机构、接线端子及球形机体的驱动导轨电气连接，且接线端子至少一个并嵌于控制系统外表面。

进一步的，所述的行走机构包括底座、行走轮及弹性垫块，其中所述底座嵌于辅助防护侧壁前端面，且高出辅助防护侧壁前端面0—5毫米，所述行走轮至少两个，环绕底座轴线均布并以底座轴线对称分布，所述弹性垫块至少三个，环绕底座轴线均布在底座后端面。

进一步的，所述的定位杆后端面与承载槽槽底间间通过承压弹簧相互连接，且所述承压弹簧与承载槽间同轴分布，所述的承压弹簧与定位杆间设压力传感器，且压力传感器与控制系统电气连接。

进一步的，所述的转台机构上设至少一个角度传感器和至少一个测距传感器，所述角度传感器和测距传感器分别与控制系统电气连接。

进一步的，所述的检测机构包括托盘、温度湿度传感器、气压传感器、气体传感器、有机物传感器、监控摄像头、照明灯及水质传感器，其中所述托盘后端面与转台机构连接并同轴分布，前端面分别与温度湿度传感器、气压传感器、气体传感器、有机物传感器、监控摄像头、照明灯及水质传感器相互连接，且所述温度湿度传感器、气压传感器、气体传感器、有机物传感器、监控摄像头、照明灯及水质传感器环绕托盘轴线均布。

进一步的，所述的控制电路包括承载壳体、GPS定位电路、陀螺仪、辅助电源、接线端子及主控电路，其中所述的承载壳体为密闭腔体结构，所述GPS定位电路、陀螺仪、辅助电源均嵌于承载壳体，所述接线端子至少一个，嵌于承载壳体外表面，所述主控电路分别于GPS定位电路、陀螺仪、辅助电源、接线端子电气连接，并通过接线端子分别于行走机构、检测机构、转台机构、接线端子及球形机体的驱动导轨及外部电路电气连接。

进一步的，所述的接线端子包括至少一个电源接口、至少一个串口通讯接口及至少一个无线通讯接口。

进一步的，所述的主控电路包括基于单片机基础的数据处理电路、数据通讯总线、驱动电路、无线数据通讯模块、串口数据通讯模块、I/O端口模块及电源适配器模块，其中所述数据通讯总线分别与基于单片机基础的数据处理电路、驱动电路、无线数据通讯模块、串口数据通讯模块、I/O端口模块及电源适配器电气连接。

进一步的，其特征在于承载壳体外表面另设数据通讯天线，且所述数据通讯天线与主控电路电气连接。

本发明结构简单，使用灵活方便，通用性和环境适应相好，一方面可有效满足对多种管径及管路结构的管道设备内部进行连续运行作业，从而极大的提高管道机器人设备使用的灵活性和通用性，另一方面具有良好的承载能力和密封能力，从而有效满足对多种不同类型管道检测设备承载作业的需要，同时也有效的提高了管道检测机器人在不同环境管道设备内进行检测作业的需要，从而极大的提高了管道机器人设备运行的可靠性和便捷性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明结构示意图；

图2为检测机构结构示意图；

图3为控制系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1—3所述的一种管道机器人用可调式球形机体结构，包括球形机体1、行走机构2、定位杆3、检测机构4、转台机构5、接线端子6及控制系统7，其中球形机体1包括承载龙骨101、承载槽102、驱动导轨103、主防护侧壁104、辅助防护侧壁105、弹性密封圈106，其中承载龙骨101为球状空心框架结构，承载槽102至少四条，嵌于承载龙骨101内并环绕承载龙骨101球心均布，承载槽102均沿承载龙骨101直径方向分布分布，承载槽102轴线与承载龙骨101球心相交，且相邻两个承载槽102轴线间呈30°—90°夹角，承载槽102长度为承载龙骨101半径长度的40%—80%，且承载槽102前端与承载龙骨101外表面平齐分布，承载槽102为“凵”字型槽状结构，承载槽102侧壁内表面均布至少两条驱动导轨103，各驱动导轨103均与承载槽102轴线平行分布，弹性密封圈106均嵌于各承载槽102前端面并与承载槽102同轴分布，定位杆3嵌于承载槽102内与承载槽102同轴分布，并与驱动导轨103滑动连接，且定位杆3有效长度至少10%部分嵌于承载槽102内，定位杆3前端面通过转台机构5与一个辅助防护侧壁105相互连接，主防护侧壁104和辅助防护侧壁105均若干，并均为与承载龙骨101同心分布的弧形板状结构，其中主防护侧壁104环绕承载龙骨101轴线包覆在承载龙骨101外表面，辅助防护侧壁105后端面与定位杆3相互连接，且当定位杆3全部嵌入承载槽102内时，辅助防护侧壁105后端面与承载龙骨101外表面相抵，且主防护侧壁104、辅助防护侧壁105相互连接并构成与承载龙骨101同心的闭合球状结构，且主防护侧壁104、辅助防护侧壁105后端面均设弹性密封层8，并通过弹性密封层8与承载龙骨101外表面相抵，行走机构2数量与辅助防护侧壁105数量一致，每个辅助防护侧壁105前端面均设一个行走机构2，且行走机构2与辅助防护侧壁105同轴分布，检测机构4至少两个，环绕球形机体1外表面均布在主防护侧壁104外侧面并通过转台机构5与主防护侧壁104连接，控制系统7与承载龙骨101连接并位于承载龙骨101球心位置，且控制系统7分别与行走机构2、检测机构4、转台机构5、接线端子6及球形机体1的驱动导轨103电气连接，且接线端子6至少一个并嵌于控制系统7外表面。

其中，所述的行走机构2包括底座21、行走轮22及弹性垫块23，其中所述底座21嵌于辅助防护侧壁105前端面，且高出辅助防护侧105壁前端面0—5毫米，所述行走轮22至少两个，环绕底座21轴线均布并以底座21轴线对称分布，所述弹性垫块23至少三个，环绕底座21轴线均布在底座21后端面。

此外，所述的定位杆3后端面与承载槽102槽底间间通过承压弹簧10相互连接，且所述承压弹簧10与承载槽102间同轴分布，所述的承压弹簧10与定位杆3间设压力传感器11，且压力传感器11与控制系统7电气连接。

进一步优化的，所述的转台机构5上设至少一个角度传感器12和至少一个测距传感器13，所述角度传感器12和测距传感器13分别与控制系统7电气连接。

同时，所述的检测机构4包括托盘48、温度湿度传感器41、气压传感器42、气体传感器43、有机物传感器44、监控摄像头45、照明灯46及水质传感器47，其中所述托盘48后端面与转台机构5连接并同轴分布，前端面分别与温度湿度传感器41、气压传感器42、气体传感器43、有机物传感器44、监控摄像头45、照明灯46及水质传感器47相互连接，且所述温度湿度传感器41、气压传感器42、气体传感器43、有机物传感器44、监控摄像头45、照明灯46及水质传感器47环绕托盘48轴线均布。

本实施例中，所述的控制电路包括承载壳体、GPS定位电路、陀螺仪、辅助电源、接线端子及主控电路，其中所述的承载壳体为密闭腔体结构，所述GPS定位电路、陀螺仪、辅助电源均嵌于承载壳体，所述接线端子至少一个，嵌于承载壳体外表面，所述主控电路分别于GPS定位电路、陀螺仪、辅助电源、接线端子电气连接，并通过接线端子分别于行走机构、检测机构、转台机构、接线端子及球形机体的驱动导轨及外部电路电气连接。

进一步优化的，所述的接线端子6包括至少一个电源接口、至少一个串口通讯接口及至少一个无线通讯接口。

此外，所述的主控电路包括基于单片机基础的数据处理电路、数据通讯总线、驱动电路、无线数据通讯模块、串口数据通讯模块、I/O端口模块及电源适配器模块，其中所述数据通讯总线分别与基于单片机基础的数据处理电路、驱动电路、无线数据通讯模块、串口数据通讯模块、I/O端口模块及电源适配器电气连接。

与此同时，其特征在于承载壳体外表面另设数据通讯天线9，且所述数据通讯天线9与主控电路电气连接。

本发明在运行中，一方面通过承载龙骨、主防护侧壁、辅助防护侧壁及定位杆共同实现对多种管道检测设备进行承载定位的目的，其中各检测设备均嵌于承载龙骨内或安装在主防护侧壁外表面，另一方面通过承载龙骨、主防护侧壁、辅助防护侧壁可共同构成密切腔体结构，从而有效的实现在高湿度、高化学腐蚀等恶劣运行环境中有效对管道机器人设备的控制系统、管道检测设备等部件进行密封防护，在满足对管道检测作业的同时，有效的降低恶劣管道环境对管道检测机器人设备自身及安装在管道机器人设备上的检测设备造成的顺还，极大的提高了管道检测机器人设备运行的可靠性和环境适应性。

此外，在运行过程中，可通过调整定位杆在承载槽的位置，有效实现调整行走机构与承载龙骨间的间距，从而达到满足不同管径管路设备内部检测作业的需要。

本发明结构简单，使用灵活方便，通用性和环境适应相好，一方面可有效满足对多种管径及管路结构的管道设备内部进行连续运行作业，从而极大的提高管道机器人设备使用的灵活性和通用性，另一方面具有良好的承载能力和密封能力，从而有效满足对多种不同类型管道检测设备承载作业的需要，同时也有效的提高了管道检测机器人在不同环境管道设备内进行检测作业的需要，从而极大的提高了管道机器人设备运行的可靠性和便捷性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种管道机器人用可调式球形机体结构，其特征在于：所述的管道机器人用可调式球形机体结构包括球形机体、行走机构、定位杆、检测机构、转台机构、接线端子及控制系统，其中所述球形机体包括承载龙骨、承载槽、驱动导轨、主防护侧壁、辅助防护侧壁、弹性密封圈，其中所述承载龙骨为球状空心框架结构，所述承载槽至少四条，嵌于承载龙骨内并环绕承载龙骨球心均布，所述承载槽均沿承载龙骨直径方向分布分布，承载槽轴线与承载龙骨球心相交，且相邻两个承载槽轴线间呈30°—90°夹角，所述承载槽长度为承载龙骨半径长度的40%—80%，且承载槽前端与承载龙骨外表面平齐分布，所述承载槽为“凵”字型槽状结构，承载槽侧壁内表面均布至少两条驱动导轨，各驱动导轨均与承载槽轴线平行分布，所述弹性密封圈均嵌于各承载槽前端面并与承载槽同轴分布，所述定位杆嵌于承载槽内与承载槽同轴分布，并与驱动导轨滑动连接，且定位杆有效长度至少10%部分嵌于承载槽内，所述定位杆前端面通过转台机构与一个辅助防护侧壁相互连接，所述主防护侧壁和辅助防护侧壁均若干，并均为与承载龙骨同心分布的弧形板状结构，其中所述主防护侧壁环绕承载龙骨轴线包覆在承载龙骨外表面，所述辅助防护侧壁后端面与定位杆相互连接，且当定位杆全部嵌入承载槽内时，辅助防护侧壁后端面与承载龙骨外表面相抵，且主防护侧壁、辅助防护侧壁相互连接并构成与承载龙骨同心的闭合球状结构，且所述主防护侧壁、辅助防护侧壁后端面均设弹性密封层，并通过弹性密封层与承载龙骨外表面相抵，所述行走机构数量与辅助防护侧壁数量一致，每个辅助防护侧壁前端面均设一个行走机构，且所述行走机构与辅助防护侧壁同轴分布，所述检测机构至少两个，环绕球形机体外表面均布在主防护侧壁外侧面并通过转台机构与主防护侧壁连接，所述控制系统与承载龙骨连接并位于承载龙骨球心位置，且所述控制系统分别与行走机构、检测机构、转台机构、接线端子及球形机体的驱动导轨电气连接，且所述接线端子至少一个并嵌于控制系统外表面。

2.根据权利要求1所述的一种管道机器人用可调式球形机体结构，其特征在于，所述的行走机构包括底座、行走轮及弹性垫块，其中所述底座嵌于辅助防护侧壁前端面，且高出辅助防护侧壁前端面0—5毫米，所述行走轮至少两个，环绕底座轴线均布并以底座轴线对称分布，所述弹性垫块至少三个，环绕底座轴线均布在底座后端面。

3.根据权利要求1所述的一种管道机器人用可调式球形机体结构，其特征在于，所述的定位杆后端面与承载槽槽底间间通过承压弹簧相互连接，且所述承压弹簧与承载槽间同轴分布，所述的承压弹簧与定位杆间设压力传感器，且压力传感器与控制系统电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种管道机器人用可调式球形机体结构，其特征在于，所述的转台机构上设至少一个角度传感器和至少一个测距传感器，所述角度传感器和测距传感器分别与控制系统电气连接。

5.根据权利要求1所述的一种管道机器人用可调式球形机体结构，其特征在于，所述的检测机构包括托盘、温度湿度传感器、气压传感器、气体传感器、有机物传感器、监控摄像头、照明灯及水质传感器，其中所述托盘后端面与转台机构连接并同轴分布，前端面分别与温度湿度传感器、气压传感器、气体传感器、有机物传感器、监控摄像头、照明灯及水质传感器相互连接，且所述温度湿度传感器、气压传感器、气体传感器、有机物传感器、监控摄像头、照明灯及水质传感器环绕托盘轴线均布。

6.根据权利要求1所述的一种管道机器人用可调式球形机体结构，其特征在于，所述的控制电路包括承载壳体、GPS定位电路、陀螺仪、辅助电源、接线端子及主控电路，其中所述的承载壳体为密闭腔体结构，所述GPS定位电路、陀螺仪、辅助电源均嵌于承载壳体，所述接线端子至少一个，嵌于承载壳体外表面，所述主控电路分别于GPS定位电路、陀螺仪、辅助电源、接线端子电气连接，并通过接线端子分别于行走机构、检测机构、转台机构、接线端子及球形机体的驱动导轨及外部电路电气连接。

7.根据权利要求6所述的一种管道机器人用可调式球形机体结构，其特征在于，所述的接线端子包括至少一个电源接口、至少一个串口通讯接口及至少一个无线通讯接口。

8.根据权利要求6所述的一种管道机器人用可调式球形机体结构，其特征在于，所述的主控电路包括基于单片机基础的数据处理电路、数据通讯总线、驱动电路、无线数据通讯模块、串口数据通讯模块、I/O端口模块及电源适配器模块，其中所述数据通讯总线分别与基于单片机基础的数据处理电路、驱动电路、无线数据通讯模块、串口数据通讯模块、I/O端口模块及电源适配器电气连接。

9.根据权利要求6所述的一种管道机器人用可调式球形机体结构，其特征在于承载壳体外表面另设数据通讯天线，且所述数据通讯天线与主控电路电气连接。