CN110274125A - 一种适用于狭小变径管道的无线控制机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于狭小变径管道的无线控制机器人,包括若干个通过柔性钢索串在一起的动力装置,其中两个相邻的动力装置之间连接有无线控制装置,动力装置包括伸缩杆,伸缩杆两端设有两个支撑套筒,支撑套筒的周向边缘上铰接有若干个交替布置的直流无刷电机组和支撑杆,两个支撑套筒上对应的无刷电机组和支撑杆铰接在一起,直流无刷电机组输出端连接有行星减速器,行星减速器外连驱动轮,伸缩杆内设有弹簧,弹簧的两端分别与两个支撑套筒固定连接,其结构简单、可靠性高,可适应管道直径与角度的复杂变化、又可在竖直管道内自由行走,还能实现中远距离的无线操控进行管道作业。
Description
技术领域
本发明涉及机器人设备技术领域,具体涉及一种适用于狭小变径管道的无线控制机器人。
背景技术
长期以来,管道广泛应用于运输、化工、军工等行业,由于管道内部封闭、细小管道空间限制,不便于人工作业,故需依靠管道机器人进行检测。管道机器人是一种在人工遥控或自动控制下,具备传感器等检测设备,可沿管道内部自动行走,进行一系列管道作业的机电一体化设备。现有的管道机器人驱动形式主要有电机驱动式、压电陶瓷式、形状记忆合金式、电磁驱动式方式,运动方式主要有轮式、履带式、足式、螺旋式等。但现有的仍存在如下几个方面的问题:一是现有的管道机器人限于机械结构大小的原因,不能很好的适应狭小管道的直径变化以及进行转弯运动;二是现有的管道机器人,因为本身自重的原因,无法实现在较长的狭小竖直管道内部的行走;三是能够弥补以上两点缺陷的管道机器人,由于自身结构尺寸等原因,无法实现远距离无线操控。因此,面对客观存在的空调管、输气管等狭小变径竖直管道,急需一种既可适应管径变化、又可实现转弯操作、结构简单、可靠性高的管道内无线控制机器人。
发明内容
针对上述存在的技术不足,本发明的目的是提供一种适用于狭小变径管道的无线控制机器人,其结构简单、可靠性高,可适应管道直径与角度的复杂变化、又可在竖直管道内自由行走,还能实现中远距离的无线操控。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
本发明提供一种适用于狭小变径管道的无线控制机器人,包括若干个通过柔性钢索串联在一起的动力装置,其中两个相邻的所述动力装置之间连接有一个无线控制装置,所述无线控制装置分别与所述动力装置信号连接;所述动力装置包括伸缩杆,所述伸缩杆为空心结构并且其两端对称设置有两个支撑套筒,所述支撑套筒的周向边缘上铰接有若干个交替布置且均匀分布的直流无刷电机组和支撑杆,两个所述支撑套筒上对应的所述无刷电机组和所述支撑杆铰接在一起,所述直流无刷电机组的输出端连接有行星减速器,所述行星减速器上固定有齿轮腔体,所述齿轮腔体上对称设置有两个与其转动连接的中轴,所述中轴的其中一端伸出所述齿轮腔体外并设置有驱动轮,所述中轴的另一端伸入所述齿轮腔体内并设置从动锥齿轮,所述行星减速器的输出端设置有与两个所述从动锥齿轮啮合的主动锥齿轮,所述伸缩杆内设置有弹簧,所述弹簧的两端分别与两个所述支撑套筒固定连接。
优选地,所述无线控制装置包括两个支撑板,所述支撑板的周向边缘上设置有若干个均匀分布的导向轮,两个所述支撑板之间固定设置有空心套筒,所述空心套筒内设置有互相电性连接的无线接收发送模块和高功率密度锂电池。
优选地,每个所述支撑套筒上设置的所述直流无刷电机组和所述支撑杆的数量均为3个。
优选地,所述驱动轮的周向边缘上设置有防滑波纹槽。
优选地,所述伸缩杆与所述支撑套筒同轴线设置。
优选地,所述无线控制装置与所述动力装置通过精密万向节进行连接。
本发明的有益效果在于:本装置采用直流无刷电机组与行星减速器的驱动,可以有效减小机器人本体尺寸,同时可以快速地进行前进与后退的转换;采用锥齿轮组传动,可保证驱动轮的转速一致,确保运动稳定性;通过巧妙的设计可以有效地提升管道机器人对于管径变化的适应能力;通过引入无线控制装置,可以扩展管道机器人的应用场景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种适用于狭小变径管道的无线控制机器人的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的动力装置的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的驱动轮、从动锥齿轮、主动锥齿轮以及行星减速器的连接示意图。
附图标记说明:
1、直流无刷电机组,2、行星减速器,3、支撑套筒,4、驱动轮,5、支撑杆,6、空心套筒,7、从动锥齿轮,8、主动锥齿轮,9、弹簧,10、齿轮腔体,11、无线控制装置,12、导向轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示,一种适用于狭小变径管道的无线控制机器人,包括若干个通过柔性钢索串联在一起的动力装置,其中靠近柔性钢索中部的两个相邻的所述动力装置之间连接有一个无线控制装置11,所述无线控制装置11分别与所述动力装置信号连接;所述动力装置包括伸缩杆,所述伸缩杆为空心结构并且其两端对称设置有两个支撑套筒3,所述支撑套筒3的周向边缘上铰接有若干个交替布置且均匀分布的直流无刷电机组1和支撑杆5,两个所述支撑套筒3上对应的所述无刷电机组1和所述支撑杆5铰接在一起,所述直流无刷电机组1的输出端连接有行星减速器2,所述行星减速器2上固定有齿轮腔体10,所述齿轮腔体10上对称设置有两个与其转动连接的中轴,所述中轴的其中一端伸出所述齿轮腔体10外并设置有驱动轮4,所述中轴的另一端伸入所述齿轮腔体10内并设置从动锥齿轮7,所述行星减速器2的输出端设置有与两个所述从动锥齿轮7啮合的主动锥齿轮8,所述伸缩杆内设置有弹簧9,所述弹簧9的两端分别与两个所述支撑套筒3固定连接,在直流无刷电机组1和支撑杆5的长度限制下,当伸缩杆两端的支撑套筒3距离最小或者距离最大时,弹簧9均处于拉伸状态。
所述无线控制装置11包括两个支撑板,所述支撑板的周向边缘上设置有若干个均匀分布的导向轮12,两个所述支撑板之间固定设置有空心套筒6,所述空心套筒6内设置有互相电性连接的无线接收发送模块和高功率密度锂电池。
每个所述支撑套筒3上设置的所述直流无刷电机组1和所述支撑杆5的数量均为3个。
所述驱动轮4的周向边缘上设置有防滑波纹槽。
所述伸缩杆与所述支撑套筒3同轴线设置。
所述无线控制装置11与所述动力装置通过精密万向节进行连接。
工作开始阶段,由于弹簧9处于拉伸状态,其需要向自然状态变化,对两端的支撑套筒3起到一定的拉力,促使直流无刷电机组1向外伸展,驱动轮4抵在管壁上对管壁施展压力从而产生摩擦力,本装置依靠这个摩擦力实现动力装置的支撑和爬升运动;当机器人行进至管径收缩部位,因为驱动轮4紧贴管壁运动,会使驱动轮4向管径中心方向收缩,配合支撑杆5使两个支撑套筒3向相互远离的方向运动,此时弹簧9被进一步拉伸;当通过管径收缩部位后,在弹簧9的拉力作用下,两个支撑套筒3向合拢靠近的方向运动,驱动支撑杆5使直流无刷电机组1和驱动轮4向管壁方向扩展,促使驱动轮4与管壁之间存在压紧力;本装置开始工作后,无线接收发送模块接收到控制信号,并转换为电机控制信号,通过信号线缆传输至动力装置上,控制两端的直流无刷电机组1做方向相反的正反转运动,从而控制两端的驱动轮做正反转运动,进而实现动力装置的前进和后退。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种适用于狭小变径管道的无线控制机器人,其特征在于:包括若干个通过柔性钢索串联在一起的动力装置,其中两个相邻的所述动力装置之间连接有一个无线控制装置(11),所述无线控制装置(11)分别与所述动力装置信号连接;所述动力装置包括伸缩杆,所述伸缩杆为空心结构并且其两端对称设置有两个支撑套筒(3),所述支撑套筒(3)的周向边缘上铰接有若干个交替布置且均匀分布的直流无刷电机组(1)和支撑杆(5),两个所述支撑套筒(3)上相互对应的所述无刷电机组(1)和所述支撑杆(5)铰接在一起,所述直流无刷电机组(1)的输出端连接有行星减速器(2),所述行星减速器(2)上固定有齿轮腔体(10),所述齿轮腔体(10)上对称设置有两个与其转动连接的中轴,所述中轴的其中一端伸出所述齿轮腔体(10)外并设置有驱动轮(4),所述中轴的另一端伸入所述齿轮腔体(10)内并设置有从动锥齿轮(7),所述行星减速器(2)的输出端设置有与两个所述从动锥齿轮(7)啮合的主动锥齿轮(8),所述伸缩杆内设置有弹簧(9),所述弹簧(9)的两端分别与两个所述支撑套筒(3)固定连接。
2.如权利要求1所述的一种适用于狭小变径管道的无线控制机器人,其特征在于:所述无线控制装置(11)包括两个支撑板,所述支撑板的周向边缘上设置有若干个均匀分布的导向轮(12),两个所述支撑板之间固定设置有空心套筒(6),所述空心套筒(6)内设置有相互电性连接的无线接收发送模块和高功率密度锂电池。
3.如权利要求1所述的一种适用于狭小变径管道的无线控制机器人,其特征在于:每个所述支撑套筒(3)上设置的所述直流无刷电机组(1)和所述支撑杆(5)的数量均为3个。
4.如权利要求1所述的一种适用于狭小变径管道的无线控制机器人,其特征在于:所述驱动轮(4)的周向边缘上设置有防滑波纹槽。
5.如权利要求1所述的一种适用于狭小变径管道的无线控制机器人,其特征在于:所述伸缩杆与所述支撑套筒(3)同轴线设置。
6.如权利要求1所述的一种适用于狭小变径管道的无线控制机器人,其特征在于:所述无线控制装置(11)与所述动力装置通过精密万向节进行连接。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190924 |