CN110043751B - 一种管道内部缺陷扫描机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管道内部缺陷扫描机器人，包括行走机构和固定在所述行走机构上随所述行走机构运动的激光扫描装置；所述行走机构包括机架，所述机架的上下两端外侧分别设置有能移动的支撑板，两块所述支撑板均通过变径机构与所述机架连接并能在所述变径机构作用下向内、外移动，每块所述支撑板的左右两侧均设置有一对驱动轮和随动轮。本发明针对管道内部缺陷检测问题，所述的管道内部缺陷扫描机器人可实现大变径，具备结构对称、密封性良好和高驱动力的特点，能够进入复杂的变径管道和垂直管道完成工作，甚至管道存有积水的环境中工作。

Description

一种管道内部缺陷扫描机器人
技术领域
本发明涉及管道检测机器，特别涉及一种可实现大变径，具备结构对称、密封性好和高驱动力的特点，可实现管道内部缺陷检测的轮式管道机器人。
背景技术
目前，随着管道机器人的发展，对管道机器人能够实现的功能也有着越来越高的要求，但多数管道机器人无法实现变径，而且实现的功能比较简单，最常见的小车式管道机器人携带摄像头完成管道内部的监测，但精度较低，且功能单一。摄像头对管道只能进行精度较低的观测，面对复杂的管道时尤其面对垂直管时，甚至存在积水的管道，则显得性能不足。
综上所述，现有技术存在的问题是：携带摄像头的管道机器人面对高精度的管道时，检测精度较低，而且普通的车辆式管道机器人无法实现变径，进入复杂的变径管道尤其面对垂直管时将无法完成工作，因此市场上迫切需要一款能够实现变径并具备高精度扫描检测的管道机器人。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种管道内部缺陷扫描机器人，具备结构对称、密封性良好和高驱动力的特点，可实现变径并具备高精度扫描检测的管道新型装置。
本发明所采用的技术方案是：一种管道内部缺陷扫描机器人，包括行走机构和固定在所述行走机构上随所述行走机构运动的激光扫描装置；
所述行走机构包括机架，所述机架的上下两端外侧分别设置有能移动的支撑板，两块所述支撑板均通过变径机构与所述机架连接并能在所述变径机构作用下向内、外移动，每块所述支撑板的左右两侧均设置有一对驱动轮和随动轮。
进一步的，所述变径机构包括气缸、气缸法兰、导轨滑块、同步连杆；所述气缸固定在所述机架内，所述气缸的伸缩杆端部通过气缸法兰与所述支撑板的内底面固定连接；所述导轨滑块和所述同步连杆相互配合连接，所述导轨滑块固定在所述机架内、并布置在所述气缸的侧面，所述同步连杆能相对于固定的所述导轨滑块移动、且所述同步连杆的端部与所述支撑板的内底面固定连接。
进一步的，每块所述支撑板均配备有两套在空间上呈交错分布的所述变径机构；两块所述支撑板的四套所述变径机构在空间上呈对称分布。
进一步的，四个所述驱动轮在空间上呈交错分布；每个所述驱动轮均固定连接在驱动电机的输出法兰上；所述驱动电机固定连接在电机座上，且通过导线与驱动电机驱动器相连接；所述电机座固定连接在所述支撑板上。
进一步的，所述随动轮固定连接在轴承的内圈上，所述轴承的外圈与轴承座固定连接，所述轴承座固定连接在所述支撑板上。
进一步的，所述机架的上下两端、位于所述支撑板的内侧设置有密封板，所述密封板上开设有能通过所述变径机构的气缸伸缩杆和同步连杆的通孔。
进一步的，所述机架的上下两端之间的空间中心位置设置有密封套筒。
进一步的，所述激光扫描装置包括扫描头、连接杆、旋转杆、夹板；所述连接杆穿设在所述机架内部的密封套筒内，所述连接杆的一端与所述扫描头固定连接，另一端与所述旋转杆相连接，由所述旋转杆驱动转动；所述夹板设置有两块，每块所述夹板的曲率与所述旋转杆的曲率相同，两块所述夹板从两侧将所述旋转杆夹紧固定，所述夹板固定连接在所述机架上。
本发明的有益效果是：利用气缸来实现变径的方式，不仅能够实现大变径同时避免了该管道新型装置与管壁接触式的刚性冲击，能够输出可靠安全的驱动力。且通过控制气缸的工作气压来实现驱动力大小的改变，更加有利于适应复杂的变径管道和垂直管道，该管道新型装置整体具备结构对称、密封性良好和高驱动力的特点，整体结构紧凑其小巧的外形更加有利于弯管的通过性，良好的密封性使其能够在管道存有积水的环境中工作。
附图说明
图1是本发明提供的管道内部缺陷扫描机器人整体外观结构图；
图2是本发明提供的激光扫描装置结构示意图；
图3是本发明提供的行走机构结构示意图；
图4是本发明提供的行走机构部分结构示意图；
图5是本发明提供的行走机构的壳体内部结构图；
图6是本发明提供的管道内部缺陷扫描机器人工作状态示意图；
附图标注：1-激光扫描装置；2-行走机构；
101-扫描头；102-连接杆；103-旋转杆；104-夹板；
201-驱动轮；202-驱动电机；203-电机座；204-随动轮；205-轴承；206-轴承座；207-支撑板；208-机架；209-密封板；210-密封套筒；211-驱动电机驱动器；212-气缸；213-气缸法兰；214-导轨滑块；215-同步连杆。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1所示，一种管道内部缺陷扫描机器人，包括激光扫描装置1和行走机构2，所述激光扫描装置1固定在所述行走机构2上随所述行走机构2运动。
如图2所示，所述激光扫描装置1包括扫描头101、连接杆102、旋转杆103、夹板104。
所述连接杆102穿设在所述行走机构2的机架208内部的密封套筒210内；所述连接杆102的一端与所述扫描头101固定连接，另一端与所述旋转杆103相连接，由所述旋转杆103驱动转动。所述夹板104设置有两块，每块所述夹板104的曲率与所述旋转杆103的曲率相同，两块所述夹板104从两侧将所述旋转杆103夹紧固定，所述夹板104上设置有螺钉，所述螺钉与所述机架208上的螺纹孔配合，将所述夹板104固定连接在所述机架上，从而将所述激光扫描装置1固定连接在所述行走机构2上。
如图3、图4和图5所示，所述行走机构2包括驱动轮201、驱动电机202、电机座203、随动轮204、轴承205、轴承座206、支撑板207、机架208、密封板209、密封套筒210、驱动电机驱动器211、变径机构。
所述支撑板207设置有两块，分别通过所述变径机构连接在所述机架208的上下两端外侧，并能在所述变径机构的作用下向内(朝向所述机架)、向外(背离所述机架)移动。每块所述支撑板207均配备有两套在空间上呈交错分布(即，位于所述机架208的对角)的所述变径机构，两块所述支撑板207的四套所述变径机构在空间上呈对称分布(即，位于所述机架208的四角)，对于某一块所述支撑板207的其中一个所述变径机构来说，与之相邻的两个所述变径机构带动另一块所述支撑板207向内、向外移动，使得支撑板207与管壁接触产生挤压，利用驱动电机202产生的摩擦力在管道内行走。所述变径机构包括气缸212、气缸法兰213、导轨滑块214、同步连杆215；所述气缸212固定在所述机架208内，相邻两个所述气缸212之间，其中一个所述气缸212的底面与另一个所述气缸212的顶面重合；所述气缸法兰213固定在所述气缸212的伸缩杆顶部对应的螺纹上，且，所述气缸法兰213与所述支撑板207的内底面固定连接；所述导轨滑块214和所述同步连杆215相互配合连接，所述导轨滑块214固定在所述机架208内、并布置在所述气缸212的侧面(四块所述导轨滑块214在空间上呈对称分布)，所述同步连杆215能相对于固定的所述导轨滑块214移动、且所述同步连杆215的端部与所述支撑板207的内底面固定连接。
每块所述支撑板207的左右两侧均设置有一对所述驱动轮201和随动轮204，共设置有四个所述驱动轮201和四个所述随动轮204。每个所述驱动轮201均使用螺钉固定连接在所述驱动电机202的输出法兰上；所述驱动电机202固定连接在所述电机座203上，且通过导线与所述驱动电机驱动器211相连接；所述电机座203使用螺钉固定连接在所述支撑板207对应的螺纹孔上，且，所述电机座203在空间上呈交错分布，即，属于同一块所述支撑板207的两个所述电机座203位于该支撑板207的对角，位于同一侧(所述机架208左侧或右侧)且分别属于两块所述支撑板207的两个所述电机座203位于该侧的对角。所述随动轮204固定连接在所述轴承205的内圈上，所述轴承205的外圈与所述轴承座206固定连接，所述轴承座206使用螺钉固定连接在所述支撑板207对应的螺纹孔上。
所述机架208的上下两端、位于所述支撑板207的内侧通过螺钉固定连接所述密封板209，所述密封板209上开设有能通过所述气缸212伸缩杆和同步连杆215的通孔。所述机架208的上下两端之间的空间中心位置通过螺钉固定连接所述密封套筒210，所述密封套筒210内部穿设所述连接杆102。
本发明的工作原理：
如图6所示，根据所需要工作的管道，事先将行走机构2的电机座203与轴承座206调节到支撑板207对应的螺纹孔，在管道内工作时，行走机构2的气缸212的伸缩将驱动轮201与随动轮204挤压到管壁上，由于事先电机座203与轴承座206的调节，驱动轮201与随动轮204在管道四周均匀分布，受力良好。行走机构2在驱动电机202的作用下带动激光扫描装置1实现在管道内的行走，激光扫描装置1对管道内壁进行扫描，完成缺陷检测的工作。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种管道内部缺陷扫描机器人，其特征在于，包括行走机构(2)和固定在所述行走机构(2)上随所述行走机构(2)运动的激光扫描装置(1)；
所述行走机构(2)包括机架(208)，所述机架(208)的上下两端外侧分别设置有能移动的支撑板(207)，两块所述支撑板(207)均通过变径机构与所述机架(208)连接并能在所述变径机构作用下向内、外移动，每块所述支撑板(207)均配备有两套在空间上呈交错分布的所述变径机构；两块所述支撑板(207)的四套所述变径机构在空间上呈对称分布；
所述变径机构包括气缸(212)、气缸法兰(213)、导轨滑块(214)、同步连杆(215)；所述气缸(212)固定在所述机架(208)内，所述气缸(212)的伸缩杆端部通过气缸法兰(213)与所述支撑板(207)的内底面固定连接；所述导轨滑块(214)和所述同步连杆(215)相互配合连接，所述导轨滑块(214)固定在所述机架(208)内、并布置在所述气缸(212)的侧面，所述同步连杆(215)能相对于固定的所述导轨滑块(214)移动、且所述同步连杆(215)的端部与所述支撑板(207)的内底面固定连接；
每块所述支撑板(207)的左右两侧均设置有一对驱动轮(201)和随动轮(204)，共设置有四个所述驱动轮(201)和四个所述随动轮(204)，其中，四个所述驱动轮(201)在空间上呈交错分布，每个所述驱动轮(201)均固定连接在与该驱动轮(201)对应的驱动电机(202)的输出法兰上；
所述机架(208)的上下两端之间的空间中心位置设置有密封套筒(210)；所述激光扫描装置(1)包括扫描头(101)、连接杆(102)和旋转杆(103)，所述连接杆(102)穿设在所述密封套筒(210)内，所述连接杆(102)的一端与所述扫描头(101)固定连接，另一端与所述旋转杆(103)相连接，由所述旋转杆(103)驱动转动。
2.根据权利要求1所述的一种管道内部缺陷扫描机器人，其特征在于，所述驱动电机(202)固定连接在电机座(203)上，且通过导线与驱动电机驱动器(211)相连接；所述电机座(203)固定连接在所述支撑板(207)上。
3.根据权利要求1所述的一种管道内部缺陷扫描机器人，其特征在于，所述随动轮(204)固定连接在轴承(205)的内圈上，所述轴承(205)的外圈与轴承座(206)固定连接，所述轴承座(206)固定连接在所述支撑板(207)上。
4.根据权利要求1所述的一种管道内部缺陷扫描机器人，其特征在于，所述机架(208)的上下两端、位于所述支撑板(207)的内侧设置有密封板(209)，所述密封板(209)上开设有能通过所述变径机构的气缸(212)伸缩杆和同步连杆(215)的通孔。
5.根据权利要求1所述的一种管道内部缺陷扫描机器人，其特征在于，所述激光扫描装置(1)还包括夹板(104)，所述夹板(104)设置有两块，每块所述夹板(104)的曲率与所述旋转杆(103)的曲率相同，两块所述夹板(104)从两侧将所述旋转杆(103)夹紧固定，所述夹板(104)固定连接在所述机架(208)上。
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