CN111043448A - 一种管道机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道机器人，包括机器人车体，其特征在于：机器人车体上设有轮式驱动结构、运动控制与通讯模块、电源模块、升降云台检测结构和传感检测模组，轮式驱动结构、运动控制与通讯模块和电源模块设置于机器人车体内，升降云台检测结构和传感检测模组设置于机器人车体的上部，轮式驱动结构连接运动控制与通讯模块，运动控制与通讯模块连接传感检测模组，传感检测模组连接升降云台检测结构，轮式驱动结构、运动控制与通讯模块、升降云台检测结构和传感检测模组均与电源模块相连接。该机器人将采用螺旋推进和爬行驱动的复合策略，开展面向雨污排水管道运维的管内两栖机器人研发，赋予其管内不同水况和淤泥条件下运动、定位和稳姿等能力。

Description

一种管道机器人

技术领域

本发明涉及一种管道机器人。

背景技术

管道机器人是一种可沿细小管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机的控制下，对管道进行一系列检查，以确保内部没有缺陷，便于对管道进行维护。同时，管道的尺寸大小不一，要全面的对整个管道进行检查，管道机器人的采集机构需要配合伸缩式、旋转式等机构，使其能够适应大范围变化的管径，对管道进行全方位的检测。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种管道机器人。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种管道机器人，包括机器人车体，其特征在于：所述机器人车体上设有轮式驱动结构、运动控制与通讯模块、电源模块、升降云台检测结构和传感检测模组，所述轮式驱动结构、运动控制与通讯模块和电源模块设置于所述机器人车体内，所述升降云台检测结构和传感检测模组设置于所述机器人车体的上部，所述轮式驱动结构连接所述运动控制与通讯模块，所述运动控制与通讯模块连接所述传感检测模组，所述传感检测模组连接所述升降云台检测结构，所述轮式驱动结构、运动控制与通讯模块、升降云台检测结构和传感检测模组均与所述电源模块相连接。

进一步，所述轮式驱动结构包括轮式驱动组件、轮式传动带组件、轮式张紧组件、轮式组件和密封组件，所述轮式驱动结构设置有两组，两组所述轮式驱动结构与机器人车体对称设置，所述轮式驱动组件连接所述轮式传动带组件，所述轮式传动带组件的外部连接有轮式组件，所述轮式传动带组件上设有轮式张紧组件，所述密封组件设置在轮式组件和机器人车体之间。

进一步，所述轮式驱动组件包括电机、减速机、联轴器和电机座，所述电机座固定安装于所述机器人车体内，所述电机座上安装有电机，所述电机的输出轴连接有减速机，所述减速机的输出轴连接有联轴器，所述联轴器连接所述轮式传动带组件。

进一步，所述轮式传动带组件包括车轮轴、主动同步带轮、从动同步带轮、导向同步带轮和同步带，所述车轮轴包括主动轴、从动轴和导向轴，所述主动轴位于机器人车体的侧板的前部，所述从动轴位于机器人车体的侧板的后部，所述导向轴位于机器人车体的侧板的中部，所述主动轴的内端连接所述联轴器，所述主动轴的外端连接有轮式组件，所述主动轴的中部安装有主动同步带轮，所述从动轴的内端连接有轴承固定座，所述从动轴的外端连接有轮式组件，所述从动轴的中部安装有从动同步带轮，所述导向轴的内端连接有轴承固定座，所述导向轴的外端连接有轮式组件，所述从动轴的中部安装有导向同步带轮，所述主动同步带轮、从动同步带轮、导向同步带轮上设有同步带，所述同步带连接所述轮式张紧组件。

进一步，所述轮式张紧组件包括导轮座和多个张紧轮，导轮座设置于机器人车体的侧板的中部内侧，多个张紧轮对称设置于导轮座上，每个张紧轮分别设置于任意两个同步带轮之间，且与同步带滑动连接，所述导轮座的两侧设有竖向设置的安装槽，所述安装槽内设有定位螺钉或者定位销。

进一步，所述轮式组件包括主动车轮、从动车轮、导向车轮和车轮更换组件，所述主动车轮固定安装于所述主动轴的外端，所述从动车轮固定安装于所述从动轴的外端，所述导向车轮固定安装于所述导向轴的外端，所述车轮更换组件设置在主动车轮和从动车轮的外侧。

进一步，所述车轮更换组件为大车轮组件，所述大车轮组件包括前侧大车轮、后侧大车轮、前侧大车轮连接轴和后侧大车轮连接轴，所述前侧大车轮安装于所述前侧大车轮连接轴上，所述前侧大车轮连接轴通过车轮法兰盘安装于所述主动轴上，所述后侧大车轮安装于所述后侧大车轮连接轴上，所述后侧大车轮连接轴通过车轮法兰盘安装于所述从动轴上，所述前侧大车轮和后侧大车轮均包括大车轮轮毂和轮胎，所述大车轮轮毂的中部与所述前侧大车轮连接轴和后侧大车轮连接轴相匹配，所述大车轮轮毂外侧设有所述轮胎。

进一步，所述车轮更换组件为水田车轮组件，所述水田车轮组件包括前侧水田轮、后侧水田轮、前侧水田轮连接轴和后侧水田轮连接轴，所述前侧水田轮安装于所述前侧水田轮连接轴上，所述前侧水田轮连接轴通过车轮法兰盘安装于所述主动轴上，所述后侧水田轮安装于所述后侧水田轮连接轴上，所述后侧水田轮连接轴通过车轮法兰盘安装于所述从动轴上，所述前侧水田轮和后侧水田轮均包括水田轮轮毂和镶齿轮部，所述水田轮轮毂的中部与所述前侧水田轮连接轴和后侧水田轮连接轴相匹配，所述水田轮轮毂外侧设有所述镶齿轮部。

进一步，所述密封组件包括第一密封圈、第二密封圈、密封圈紧固件、车轴密封件和轴承端盖，所述车轴密封件和轴承端盖的内部轴孔与所述车轮轴相匹配，所述车轴密封件和轴承端盖的外端面与所述机器人车体相匹配，所述车轴密封件位于所述机器人车体的外部，所述轴承端盖位于所述机器人车体的内部，所述车轴密封件的外部设有所述第一密封圈，所述第一密封圈与所述机器人车体相匹配，所述车轴密封件的内部设有第二密封圈，所述第二密封圈的外部设有密封圈紧固件。

进一步，所述升降云台检测结构包括升降支座、升降组件、升降驱动组件和云台基座；升降支座包括升降上支座和升降下支座，升降组件设置于升降上支座和升降下支座之间，升降支座沿其长度方向设有卡槽，升降组件与卡槽滑动连接，升降上支座与云台基座固定连接，所述升降下支座的下部连接所述机器人车体；升降驱动组件固设于云台基座底端且与升降组件连接，所述云台基座上设有传感检测模组。

进一步，所述升降组件为剪叉式升降结构，包括交叉铰接排列的剪叉杆和设置在剪叉杆之间的导推杆；剪叉杆一端与升降支座铰接，剪叉杆另一端设有导推杆，导推杆与卡槽滑动连接，且靠近升降上支座的导推杆与升降驱动组件固定连接。

进一步，所述剪叉杆包括两组，第一组剪叉杆一端与升降上支座铰接，另一端设有导推杆；第二组剪叉杆一端与升降下支座铰接，另一端设有导推杆；所述导推杆两端设有导轮，导轮与卡槽滑动连接。

进一步，所述升降驱动组件包括推杆电机、电机盖和电机固定座，电机固定座固接于云台基座底端，推杆电机设置于电机固定座内，推杆电机的伸缩杆与靠近升降上支座的导推杆固定连接，推杆电机的端部固设有电机盖。

进一步，所述传感检测模组包括水下视觉设备、检测声呐、导航声呐和声定位接收器，所述水下视觉设备、检测声呐、导航声呐和声定位接收器均安装于所述云台基座上，

所述水下视觉设备：用于通过升降云台检测结构，对水下视觉设备进行位置和位姿的调整，对水下的巡检信息采集与传输；

所述检测声呐：用于通过升降云台检测结构，对检测声呐进行位置和位姿的调整，负责检测管道截面信息；

所述导航声呐：用于通过升降云台检测结构，对导航声呐进行位置和位姿的调整，进行路线导航；

所述声定位接收器：用于通过升降云台检测结构，对声定位接收器进行位置和位姿的调整，进行声呐定位。

进一步，所述电源模块包括直流电源、功率源组件和测控源组件，所述功率源组件包括电机、驱动器和光源，所述直流电源连接所述驱动器，所述驱动器连接所述电机，所述直流电源连接所述光源；所述测控源组件包括电源转换板和电源转化芯片，所述电源转换板包括第一电源转换板、第二电源转换板和第三电源转换板，所述第一电源转换板连接主控板和声呐，所述第二电源转换板连接网络交换机、视觉和相机，所述第三电源转换板通过电源转化芯片连接IMU惯性导航单元和直流载波板。

进一步，所述机器人车体的前侧设有可拆卸的前配重舱，所述前配重舱内设有前配重块，所述机器人车体的后侧设有可拆卸的后配重舱，所述后配重舱内设有后配重块。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明为一种管道机器人，该机器人将采用螺旋推进和爬行驱动的复合策略，开展面向雨污排水管道运维的管内两栖机器人研发，赋予其管内不同水况和淤泥条件下运动、定位和稳姿等能力，具有以下优点：

1)在完成管内不同水况和淤泥条件下运动学和动力学建模仿真的基础上，实现两栖机器人机械本体的设计；

2)在研发机器人测控模块的基础上，利用机器视觉和声呐实现不同水况下管内机器人运行状态的监控，并完成机器人的远程运动控制；

3)实现系统的集成，并进行实验研究。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明中一种管道机器人的外部结构示意图；

图2为本发明中机器人车体的内部结构示意图；

图3为本发明中机器人车体的侧视结构示意图；

图4为本发明中图3中A向剖面结构示意图；

图5为本发明中图4中I处的结构示意图；

图6为本发明中图2中去掉机器人车体的结构示意图；

图7为本发明中轮式驱动结构的结构示意图；

图8为本发明中轮式驱动结构的侧视结构示意图；

图9为本发明中图8中B向的结构示意图；

图10为本发明中轮式组件的结构示意图；

图11为本发明中密封组件的结构示意图；

图12为本发明中水田车轮组件安装于管道机器人的结构示意图；

图13为本发明中水田车轮组件安装于管道机器人的前视结构示意图；

图14为本发明中水田轮的结构示意图；

图15为本发明中升降云台检测结构的结构示意图；

图16为本发明中升降云台检测结构的主视结构示意图；

图17为本发明中升降云台检测结构的俯视结构示意图；

图18为本发明中一种管道机器人的控制示意图；

图19为本发明中电源模块的结构示意图。

图中：1-机器人车体；2-轮式驱动结构；3-电源模块；4-升降云台检测结构；5-传感检测模组；

21-轮式驱动组件；22-轮式传动带组件；23-轮式张紧组件；24-轮式组件；25-密封组件；

211-电机；212-减速机；213-联轴器；214-电机座；

221-主动轴；222-从动轴；223-导向轴；224-主动同步带轮；225-从动同步带轮；226-导向同步带轮；227-同步带；228-轴承固定座。

231-导轮座；232-张紧轮；233-安装槽；234-定位螺钉；

241-主动车轮；242-从动车轮；243-导向车轮；

251-前侧大车轮；252-后侧大车轮；253-前侧大车轮连接轴；254-后侧大车轮连接轴；255-大车轮轮毂；256-轮胎；

261-前侧水田轮；262-后侧水田轮；263-前侧水田轮连接轴；264-后侧水田轮连接轴；265-水田轮轮毂；266-镶齿轮部；

271-第一密封圈；272-第二密封圈；273-密封圈紧固件；274-车轴密封件；275-轴承端盖；276-圆形安装槽；277-环形凸起；

41-升降支座；42-升降组件；43-升降驱动组件；44-云台基座；

411-升降上支座；412-升降下支座；413-卡槽；

421-剪叉杆；422-导推杆；

431-推杆电机；432-电机盖；433-电机固定座；

51-检测声呐；52-导航声呐；53-IMU惯性导航单元；

61-前配重舱；62-后配重舱；63-第一固定孔；64-第二固定孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1至图19所示，一种管道机器人，包括机器人车体1，所述机器人车体1上设有轮式驱动结构2、运动控制与通讯模块、电源模块3、升降云台检测结构4和传感检测模组5，所述轮式驱动结构2、运动控制与通讯模块和电源模块3设置于所述机器人车体1内，所述升降云台检测结构4和传感检测模组5设置于所述机器人车体1的上部，所述轮式驱动结构2连接所述运动控制与通讯模块，所述运动控制与通讯模块连接所述传感检测模组5，所述传感检测模组5连接所述升降云台检测结构4，所述轮式驱动结构2、运动控制与通讯模块、升降云台检测结构4和传感检测模组5均与所述电源模块3相连接。机器人车体1通过对轮式驱动结构2、运动控制与通讯模块、电源模块3、升降云台检测结构4和传感检测模组5进行合理的布局，轮式驱动结构2设置有2组，2组轮式驱动结构2分别控制管道机器人两端的车轮，2组轮式驱动结构2呈对称设置，形成有中部的空余空间，用于放置电源模块3，使整个机器人车体1内部的布局更具合理化。另外将升降云台检测结构4和传感检测模组5，更加方便地进行检测工作。

在本实施例中，所述传感检测模组5包括水下视觉设备、检测声呐51、导航声呐52和声定位接收器，所述水下视觉设备、检测声呐51、导航声呐52和声定位接收器均安装于所述云台基座上，

所述水下视觉设备：用于通过升降云台检测结构4，对水下视觉设备进行位置和位姿的调整，对水下的巡检信息采集与传输；

所述检测声呐51：用于通过升降云台检测结构4，对检测声呐51进行位置和位姿的调整，负责检测管道截面信息；

所述导航声呐52：用于通过升降云台检测结构4，对导航声呐52进行位置和位姿的调整，进行路线导航；

所述声定位接收器：用于通过升降云台检测结构4，对声定位接收器进行位置和位姿的调整，进行声呐定位。

具体地，机器人车体1内设有IMU惯性导航单元53，所述IMU惯性导航单元53与水下视觉设备、检测声呐51、导航声呐52和声定位接收器相结合，IMU惯性导航单元53具有数据测量频率高，数据全面等优点，能够实时提供管道机器人的姿态、位置、速度以及加速度等信息，并且不需要借助外部设备，是一款自动定位系统，能够很好的应用于封闭环境下的管道检测；通过IMU惯性导航单元53检测的管道机器人的各个加速度值及角速度值能快速的得出管道机器人的运动状态。

在本实施例中，所述电源模块3包括直流电源、功率源组件和测控源组件，所述功率源组件包括电机、驱动器和光源，所述直流电源连接所述驱动器，所述驱动器连接所述电机，所述直流电源连接所述光源；所述测控源组件包括电源转换板和电源转化芯片，所述电源转换板包括第一电源转换板、第二电源转换板和第三电源转换板，所述第一电源转换板连接主控板和声呐，所述第二电源转换板连接网络交换机、视觉和相机，所述第三电源转换板通过电源转化芯片连接IMU惯性导航单元和直流载波板。通过将电源模块3的供电模块分为功率源和测控源，两者的线路分别设置。

在本实施例中，直流电源采用的直流48V的直流电源，对于功率源组件而言，直流48V的直流电源直接对电机、驱动器和光源供电，其中这里说的电机包括轮式驱动结构2的两台电机和升降云台检测结构4的推杆电机，驱动器由于轮式驱动结构2的电机设置有两台，因而驱动器设置有两台。

对于测控源组件而言，需要用到相应的电源转化板，将高电压的直流48V的直流电源转化为低电压的直流电源，比如通过第一电源转换板，将直流48V的直流电源转化为直流24V的直流电源，给主控板和声呐供电，这里的声呐包括测声呐、导航声呐52和声定位接收器。比如通过第二电源转换板，将直流48V的直流电源转化为直流12V的直流电源，给网络交换机、视觉和相机供电。比如通过第三电源转换板和电源转化芯片，将直流48V的直流电源转化为直流5V的直流电源，给IMU惯性导航单元53和直流载波板供电，具体的，通过第三电源转换板，将高电压的直流48V的直流电源转化为低电压的直流7V的直流电源，电源转化芯片为LDO芯片，然后通过LDO芯片转化为可供IMU惯性导航单元53和直流载波板使用的直流5V的直流电源。

具体地，所述主控板上设有运动控制与通讯模块，网络交换机和第一电力载波通讯模块，运动控制与通讯模块连接有网络交换机，所述网络交换机连接有第一电力载波通讯模块，所述运动控制与通讯模块、网络交换机和第一电力载波通讯模块均连接所述电源模块3。利用电力载波通讯技术实现湿端的管道机器人与干端上位机的远程通讯，并基于该通讯模式，采用嵌入式系统完成机器人控制器的开发，实现两栖机器人不同水况和淤泥环境下的运动控制。同时，也基于该通讯模式，将视觉和声呐检测结果上传给上位机。

进而的，上述介绍的是管道机器人的部分，该部分属于湿端，湿端是指直接接触管道机器人的下部部分，其中湿端通过兼具收放功能的通讯电缆连接干端，所述干端包括收放机构、储线器、操作手柄和上位机。所述操作手柄和上位机位于操控台内。

所述收放机构包括收放导向轮、收放驱动动轮、收放从动轮和测力测长装置，通过收放导向轮、收放驱动动轮、收放从动轮的作用保证通讯电缆的有效收放，通过设置测力测长装置，可有效监测管道机器人与上部干端的距离及其当前收放通讯电缆的驱动力。所述储线器用于对通讯电缆的储存和收放。

上位机连接操作手柄，所述上位机为一台计算机设备，上位机上设有直流电源，上位机上设有无线通讯口或者有线通讯口，所述无线通讯口或者有线通讯口通过串口通讯连接有声定位发生器，所述声定位发生器连接湿端的声定位接收器。上位机通讯口连接有储线器附近的无线通讯口或者有线通讯口，该无线通讯口或者有线通讯口连接有第二电力载波通讯模块，所述第二电力载波通讯模块连接所述通讯电缆。

在本实施例中，所述轮式驱动结构2包括轮式驱动组件21、轮式传动带组件22、轮式张紧组件23、轮式组件24和密封组件25，所述轮式驱动结构2设置有两组，两组所述轮式驱动结构2与机器人车体1对称设置，所述轮式驱动组件21连接所述轮式传动带组件22，所述轮式传动带组件22的外部连接有轮式组件24，所述轮式传动带组件22上设有轮式张紧组件23，所述密封组件25设置在轮式组件24和机器人车体1之间。

在本实施例中，所述轮式驱动组件21包括电机211、减速机212、联轴器213和电机座214，所述电机座214固定安装于所述机器人车体1内，所述电机座214上安装有电机211，所述电机211的输出轴连接有减速机212，所述减速机212的输出轴连接有联轴器213，所述联轴器213连接所述轮式传动带组件22。轮式驱动组件21通过电机211带动减速机212做高速旋转运动，电机211可以为步进电机211或者伺服电机211，减速机212为齿轮减速机212或者蜗轮蜗杆减速机212，在减速机212的作用下，增大减速机212的输出轴的输出扭矩，进而通过联轴器213的联接作用，带动轮式传动带组件22运动。

在本实施例中，所述轮式传动带组件22包括车轮轴、主动同步带轮224、从动同步带轮225、导向同步带轮226和同步带227，所述车轮轴包括主动轴221、从动轴222和导向轴223，所述主动轴221位于机器人车体1的侧板的前部，所述从动轴222位于机器人车体1的侧板的后部，所述导向轴223位于机器人车体1的侧板的中部，所述主动轴221的内端连接所述联轴器213，所述主动轴221的外端连接有轮式组件24，所述主动轴221的中部安装有主动同步带轮224，所述从动轴222的内端连接有轴承固定座228，所述从动轴222的外端连接有轮式组件24，所述从动轴222的中部安装有从动同步带轮225，所述导向轴223的内端连接有轴承固定座228，所述导向轴223的外端连接有轮式组件24，所述从动轴222的中部安装有导向同步带轮226，所述主动同步带轮224、从动同步带轮225、导向同步带轮226上设有同步带227，所述同步带227连接所述轮式张紧组件23。轮式传动带组件22为一种同步带227传动方式，通过轮式驱动组件21带动主动同步带轮224运动，从而带动主动车轮运动，在从动同步带轮225、同步带227和从动同步带轮225的作用下，带动从动车轮运动，并通过导向同步带轮226和导向轴223的作用，带动导向车轮车轮运动，使三个车轮同步转动，具有准确的同步传动功能，具有不需要润滑、无滑差、无污染、噪音少这些特性。

在本实施例中，所述轮式张紧组件23包括导轮座231和多个张紧轮232，导轮座231设置于机器人车体1的侧板的中部内侧，多个张紧轮232对称设置于导轮座231上，每个张紧轮232分别设置于任意两个同步带227轮之间，且与同步带227滑动连接，所述导轮座231的两侧设有竖向设置的安装槽233，所述安装槽233内设有定位螺钉234或者定位销。在同步带227随着同步带轮转动的过程中，可通过调节导轮座231的高度，达到调节同步带227的松紧度的目的，使同步带227能够保持一定的初始拉力，避免同步带227在工作一段时间后，会产生永久变形而松弛，影响同步带227的工作能力。

在本实施例中，所述轮式组件24包括主动车轮241、从动车轮242、导向车轮243和车轮更换组件，所述主动车轮241固定安装于所述主动轴221的外端，所述从动车轮242固定安装于所述从动轴222的外端，所述导向车轮243固定安装于所述导向轴223的外端，所述车轮更换组件设置在主动车轮241和从动车轮242的外侧。

在本实施例中，所述车轮更换组件为大车轮组件，所述大车轮组件包括前侧大车轮251、后侧大车轮252、前侧大车轮连接轴253和后侧大车轮连接轴254，所述前侧大车轮251安装于所述前侧大车轮连接轴253上，所述前侧大车轮连接轴253通过车轮法兰盘安装于所述主动轴221上，所述后侧大车轮252安装于所述后侧大车轮连接轴254上，所述后侧大车轮连接轴254通过车轮法兰盘安装于所述从动轴222上，所述前侧大车轮251和后侧大车轮252均包括大车轮轮毂255和轮胎256，所述大车轮轮毂255的中部与所述前侧大车轮连接轴253和后侧大车轮连接轴254相匹配，所述大车轮轮毂255外侧设有所述轮胎256。

在本实施例中，所述车轮更换组件为水田车轮组件，所述水田车轮组件包括前侧水田轮261、后侧水田轮262、前侧水田轮连接轴263和后侧水田轮连接轴264，所述前侧水田轮261安装于所述前侧水田轮连接轴263上，所述前侧水田轮连接轴263通过车轮法兰盘安装于所述主动轴221上，所述后侧水田轮262安装于所述后侧水田轮连接轴264上，所述后侧水田轮连接轴264通过车轮法兰盘安装于所述从动轴222上，所述前侧水田轮261和后侧水田轮262均包括水田轮轮毂265和镶齿轮部266，所述水田轮轮毂265的中部与所述前侧水田轮连接轴263和后侧水田轮连接轴264相匹配，所述水田轮轮毂265外侧设有所述镶齿轮部266。

通过设置大车轮组件和水田车轮组件，形成两种驱动方式，大车轮组件为螺旋推进，水田车轮组件爬行驱动，开展面向雨污排水管道运维的管内两栖机器人研发，赋予其管内不同水况和淤泥条件下运动、定位和稳姿等能力，在完成管内不同水况和淤泥条件下运动学和动力学建模仿真的基础上，实现两栖机器人机械本体的设计能力；在研发机器人测控模块的基础上，利用机器视觉和声呐实现不同水况下管内机器人运行状态的监控，并完成机器人的远程运动控制。

在本实施例中，所述密封组件25包括第一密封圈271、第二密封圈272、密封圈紧固件273、车轴密封件274和轴承端盖275，所述车轴密封件274和轴承端盖275的内部轴孔与所述车轮轴相匹配，所述车轴密封件274和轴承端盖275的外端面与所述机器人车体1相匹配，所述车轴密封件274位于所述机器人车体1的外部，所述轴承端盖275位于所述机器人车体1的内部，所述车轴密封件274的外部设有所述第一密封圈271，所述第一密封圈271与所述机器人车体1相匹配，所述车轴密封件274的内部设有第二密封圈272，所述第二密封圈272的外部设有密封圈紧固件273。

具体的，车轴密封件274的外侧中部设有圆形安装槽276，所述第一圆形安装槽276内设有第二密封圈272，所述第二密封圈272通过密封圈紧固件273和螺钉对轴进行密封。

具体的，第二密封圈272为动态密封圈，通过车轴密封件274与车轴密封，属于动密封，防止水从车轴和车轴密封件274的缝隙进入到机器人车体1内。

具体的，车轴密封件274的内侧外沿设有环形凸起277，所述机器人车体1的外侧壁上设有与环形凸起277相匹配的环形安装槽，所述环形安装槽内设有第一密封圈271，机器人车体1和车轴密封件274之间通过螺钉紧密固定，这样通过第一密封圈271和车轴密封件274对机器人车体1进行密封。

具体的，第一密封圈271为静密封圈，是通过车轴密封件274与机器人车体1密封，防止水从机器人车体1跟车轴密封件274的缝隙进入到机器人车体1内。

在本实施例中，所述升降云台检测结构4包括升降支座41、升降组件42、升降驱动组件43和云台基座44；升降支座41包括升降上支座411和升降下支座412，升降组件42设置于升降上支座411和升降下支座412之间，升降支座41沿其长度方向设有卡槽413，升降组件42与卡槽413滑动连接，升降上支座411与云台基座44固定连接，所述升降下支座412的下部连接所述机器人车体1；升降驱动组件43固设于云台基座44底端且与升降组件42连接，所述云台基座44上设有传感检测模组5。传感检测模组5对管道内的信号进行采集，管道机器人的运动控制与通讯模块对采集到的信号进行处理分析后，控制推杆电机211的工作，通过推杆电机211内的伸缩杆的伸缩运动，从而调整升降组件42的升降，可以使传感检测模组5达到最佳的检测高度。

在本实施例中，所述升降组件42为剪叉式升降结构，包括交叉铰接排列的剪叉杆421和设置在剪叉杆421之间的导推杆422；剪叉杆421一端与升降支座41铰接，剪叉杆421另一端设有导推杆422，导推杆422与卡槽413滑动连接，且靠近升降上支座411的导推杆422与升降驱动组件43固定连接。

在本实施例中，所述剪叉杆421包括两组，第一组剪叉杆421一端与升降上支座411铰接，另一端设有导推杆422；第二组剪叉杆421一端与升降下支座412铰接，另一端设有导推杆422；所述导推杆422两端设有导轮，导轮与卡槽413滑动连接。

在本实施例中，所述升降驱动组件43包括推杆电机431、电机盖432和电机固定座433，电机固定座433固接于云台基座44底端，推杆电机431设置于电机固定座433内，推杆电机431的伸缩杆与靠近升降上支座411的导推杆422固定连接，推杆电机431的端部固设有电机盖432。

在本实施例中，所述机器人车体1的前侧设有可拆卸的前配重舱61，所述前配重舱61内设有前配重块，所述机器人车体1的后侧设有可拆卸的后配重舱62，所述后配重舱62内设有后配重块。前配重舱61和后配重舱62均为可拆卸部件，根据管道内的水流状况，在前配重舱61和后前配重舱61内匹配相应的配重块。

具体的，前配重舱61设计成导流型，方便进行在有水环境下进行运动。前配重舱61的两侧均设有一排第一固定孔63，所述第一固定孔63内设有固定螺钉，通过固定螺钉，使前配重舱61安装在机器人车体1的前侧。

具体的，后配重舱62设计成矩形，匹配机器人车体1的整体外形。后配重舱62的两侧均设有一排第二固定孔64，所述第二固定孔64内设有固定螺钉，通过固定螺钉，使后配重舱62安装在机器人车体1的前侧。

具体地，前配重舱61和后配重舱62的顶部设有设有上顶板，所述上顶板对整个机器人车体1的上部进行固定密封。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (16)

1.一种管道机器人，包括机器人车体，其特征在于：所述机器人车体上设有轮式驱动结构、运动控制与通讯模块、电源模块、升降云台检测结构和传感检测模组，所述轮式驱动结构、运动控制与通讯模块和电源模块设置于所述机器人车体内，所述升降云台检测结构和传感检测模组设置于所述机器人车体的上部，所述轮式驱动结构连接所述运动控制与通讯模块，所述运动控制与通讯模块连接所述传感检测模组，所述传感检测模组连接所述升降云台检测结构，所述轮式驱动结构、运动控制与通讯模块、升降云台检测结构和传感检测模组均与所述电源模块相连接。

2.根据权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于：所述轮式驱动结构包括轮式驱动组件、轮式传动带组件、轮式张紧组件、轮式组件和密封组件，所述轮式驱动结构设置有两组，两组所述轮式驱动结构与机器人车体对称设置，所述轮式驱动组件连接所述轮式传动带组件，所述轮式传动带组件的外部连接有轮式组件，所述轮式传动带组件上设有轮式张紧组件，所述密封组件设置在轮式组件和机器人车体之间。

3.根据权利要求2所述的一种管道机器人，其特征在于：所述轮式驱动组件包括电机、减速机、联轴器和电机座，所述电机座固定安装于所述机器人车体内，所述电机座上安装有电机，所述电机的输出轴连接有减速机，所述减速机的输出轴连接有联轴器，所述联轴器连接所述轮式传动带组件。

4.根据权利要求3所述的一种管道机器人，其特征在于：所述轮式传动带组件包括车轮轴、主动同步带轮、从动同步带轮、导向同步带轮和同步带，所述车轮轴包括主动轴、从动轴和导向轴，所述主动轴位于机器人车体的侧板的前部，所述从动轴位于机器人车体的侧板的后部，所述导向轴位于机器人车体的侧板的中部，所述主动轴的内端连接所述联轴器，所述主动轴的外端连接有轮式组件，所述主动轴的中部安装有主动同步带轮，所述从动轴的内端连接有轴承固定座，所述从动轴的外端连接有轮式组件，所述从动轴的中部安装有从动同步带轮，所述导向轴的内端连接有轴承固定座，所述导向轴的外端连接有轮式组件，所述从动轴的中部安装有导向同步带轮，所述主动同步带轮、从动同步带轮、导向同步带轮上设有同步带，所述同步带连接所述轮式张紧组件。

5.根据权利要求4所述的一种管道机器人，其特征在于：所述轮式张紧组件包括导轮座和多个张紧轮，导轮座设置于机器人车体的侧板的中部内侧，多个张紧轮对称设置于导轮座上，每个张紧轮分别设置于任意两个同步带轮之间，且与同步带滑动连接，所述导轮座的两侧设有竖向设置的安装槽，所述安装槽内设有定位螺钉或者定位销。

6.根据权利要求4所述的一种管道机器人，其特征在于：所述轮式组件包括主动车轮、从动车轮、导向车轮和车轮更换组件，所述主动车轮固定安装于所述主动轴的外端，所述从动车轮固定安装于所述从动轴的外端，所述导向车轮固定安装于所述导向轴的外端，所述车轮更换组件设置在主动车轮和从动车轮的外侧。

7.根据权利要求6所述的一种管道机器人，其特征在于：所述车轮更换组件为大车轮组件，所述大车轮组件包括前侧大车轮、后侧大车轮、前侧大车轮连接轴和后侧大车轮连接轴，所述前侧大车轮安装于所述前侧大车轮连接轴上，所述前侧大车轮连接轴通过车轮法兰盘安装于所述主动轴上，所述后侧大车轮安装于所述后侧大车轮连接轴上，所述后侧大车轮连接轴通过车轮法兰盘安装于所述从动轴上，所述前侧大车轮和后侧大车轮均包括大车轮轮毂和轮胎，所述大车轮轮毂的中部与所述前侧大车轮连接轴和后侧大车轮连接轴相匹配，所述大车轮轮毂外侧设有所述轮胎。

8.根据权利要求6所述的一种管道机器人，其特征在于：所述车轮更换组件为水田车轮组件，所述水田车轮组件包括前侧水田轮、后侧水田轮、前侧水田轮连接轴和后侧水田轮连接轴，所述前侧水田轮安装于所述前侧水田轮连接轴上，所述前侧水田轮连接轴通过车轮法兰盘安装于所述主动轴上，所述后侧水田轮安装于所述后侧水田轮连接轴上，所述后侧水田轮连接轴通过车轮法兰盘安装于所述从动轴上，所述前侧水田轮和后侧水田轮均包括水田轮轮毂和镶齿轮部，所述水田轮轮毂的中部与所述前侧水田轮连接轴和后侧水田轮连接轴相匹配，所述水田轮轮毂外侧设有所述镶齿轮部。

9.根据权利要求4所述的一种管道机器人，其特征在于：所述密封组件包括第一密封圈、第二密封圈、密封圈紧固件、车轴密封件和轴承端盖，所述车轴密封件和轴承端盖的内部轴孔与所述车轮轴相匹配，所述车轴密封件和轴承端盖的外端面与所述机器人车体相匹配，所述车轴密封件位于所述机器人车体的外部，所述轴承端盖位于所述机器人车体的内部，所述车轴密封件的外部设有所述第一密封圈，所述第一密封圈与所述机器人车体相匹配，所述车轴密封件的内部设有第二密封圈，所述第二密封圈的外部设有密封圈紧固件。

10.根据权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于：所述升降云台检测结构包括升降支座、升降组件、升降驱动组件和云台基座；升降支座包括升降上支座和升降下支座，升降组件设置于升降上支座和升降下支座之间，升降支座沿其长度方向设有卡槽，升降组件与卡槽滑动连接，升降上支座与云台基座固定连接，所述升降下支座的下部连接所述机器人车体；升降驱动组件固设于云台基座底端且与升降组件连接，所述云台基座上设有传感检测模组。

11.根据权利要求10所述的一种管道机器人，其特征在于：所述升降组件为剪叉式升降结构，包括交叉铰接排列的剪叉杆和设置在剪叉杆之间的导推杆；剪叉杆一端与升降支座铰接，剪叉杆另一端设有导推杆，导推杆与卡槽滑动连接，且靠近升降上支座的导推杆与升降驱动组件固定连接。

12.根据权利要求11所述的一种管道机器人，其特征在于：所述剪叉杆包括两组，第一组剪叉杆一端与升降上支座铰接，另一端设有导推杆；第二组剪叉杆一端与升降下支座铰接，另一端设有导推杆；所述导推杆两端设有导轮，导轮与卡槽滑动连接。

13.根据权利要求11所述的一种管道机器人，其特征在于：所述升降驱动组件包括推杆电机、电机盖和电机固定座，电机固定座固接于云台基座底端，推杆电机设置于电机固定座内，推杆电机的伸缩杆与靠近升降上支座的导推杆固定连接，推杆电机的端部固设有电机盖。

14.根据权利要求11所述的一种管道机器人，其特征在于：所述传感检测模组包括水下视觉设备、检测声呐、导航声呐和声定位接收器，所述水下视觉设备、检测声呐、导航声呐和声定位接收器均安装于所述云台基座上，所述水下视觉设备：用于通过升降云台检测结构，对水下视觉设备进行位置和位姿的调整，对水下的巡检信息采集与传输；

所述检测声呐：用于通过升降云台检测结构，对检测声呐进行位置和位姿的调整，负责检测管道截面信息；

所述导航声呐：用于通过升降云台检测结构，对导航声呐进行位置和位姿的调整，进行路线导航；

所述声定位接收器：用于通过升降云台检测结构，对声定位接收器进行位置和位姿的调整，进行声呐定位。

15.根据权利要求11所述的一种管道机器人，其特征在于：所述电源模块包括直流电源、功率源组件和测控源组件，所述功率源组件包括电机、驱动器和光源，所述直流电源连接所述驱动器，所述驱动器连接所述电机，所述直流电源连接所述光源；所述测控源组件包括电源转换板和电源转化芯片，所述电源转换板包括第一电源转换板、第二电源转换板和第三电源转换板，所述第一电源转换板连接主控板和声呐，所述第二电源转换板连接网络交换机、视觉和相机，所述第三电源转换板通过电源转化芯片连接IMU惯性导航单元和直流载波板。

16.根据权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于：所述机器人车体的前侧设有可拆卸的前配重舱，所述前配重舱内设有前配重块，所述机器人车体的后侧设有可拆卸的后配重舱，所述后配重舱内设有后配重块。

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