CN111425698A - 一种螺旋式前进的微小型管道机器人 - Google Patents

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刘永生
陈一馨
来泺
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Changan University
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    • F16L55/28—Constructional aspects
    • F16L55/30—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables
    • F16L55/32—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables being self-contained
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
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Abstract

本发明提供的一种螺旋式前进的微小型管道机器人，包括摄像头、驱动头、内齿轮圆筒、机架、电机和保持架，其中，摄像头安装在摄像头安装架上，所述摄像头安装架与驱动头连接，驱动头与内齿轮圆筒连接，内齿轮圆筒与电机连接，电机与机架连接，同时，保持架与机架连接；通过机器人携带的摄像头拍摄传回的图像或视频，可以方便地判断管道内壁的真实状态，进而制定出有针对性的维护方案，可大大减小管道巡查的工作量。

Description

一种螺旋式前进的微小型管道机器人
技术领域
本发明属于自动控制领域，具体涉及一种螺旋式前进的微小型管道机器人。
背景技术
自20世纪70年代以来，在化工，核电，石油，给排水，天然气以及制冷行业中，大量使 用各种材质、各种大小的管道。用于传送物料或介质的管道，受管内压力，冲击，腐蚀，污染 等恶劣环境，势必会造成裂纹，机械损伤，点蚀，疲劳，淤堵的情况发生。尤其是当物料是易 燃易爆，具有腐蚀，挥发，有毒，辐射的性质时，检测管道的重要性和难度都是不容小觑的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种螺旋式前进的微小型管道机器人，解决了现有现有的微小管道 内壁的检测和维修将会耗费巨大，维修困难的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种螺旋式前进的微小型管道机器人，包括摄像头、驱动头、内齿轮圆筒、 机架、电机和保持架，其中，摄像头安装在摄像头安装架上，所述摄像头安装架与驱动头连接， 驱动头与内齿轮圆筒连接，内齿轮圆筒与电机连接，电机与机架连接，同时，保持架与机架连 接。
优选地，齿轮套装在电机的输出轴上，同时与内齿轮圆筒的一端啮合连接。
优选地，内齿轮圆筒内设置有中心轴，中心轴的一端穿过驱动头与摄像头安装架连接；另 一端焊接在L形板上，L形板通过螺栓连接在机架上；同时，中心轴上开设有用于容纳摄像头 驱动及信号传输线缆的中心孔。
优选地，驱动头与内齿轮圆筒之间通过螺栓连接，内齿轮圆筒与中心轴之间设置有双向止 推轴承，双向止推轴承套装在中心轴上。
优选地，驱动头包括驱动体，所述驱动体为三棱柱结构，同时，驱动体的周向开设有环形 槽，环形槽内安装有三个轮架，其中三个轮架分别安装在驱动体的三个顶角处；同时，每两个 相邻的轮架之间通过第一弹簧连接；轮架上安装有轮子，轮子轴线与驱动体轴线呈一定夹角， 且轮架、驱动体和轮子之间通过长轴连接。
优选地，驱动体的一个端面开设有用于安装摄像头安装架的圆孔；另一端面焊接有用于压 紧双向止推轴承的轴承端盖。
优选地，保持架包括保持体，保持体的周向均布有三个轮足，轮足的一端伸入保持体内通 过第二弹簧与焊接在保持体中心内部的止推桩连接，轮足的另一端设置有轮轴，轮轴上安装有 轮子。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种螺旋式前进的微小型管道机器人，可以便捷实现微小型管道内壁状态和 缺陷的巡查和维护；通过机器人携带的摄像头拍摄传回的图像或视频，可以方便地判断管道内 壁的真实状态，进而制定出有针对性的维护方案，可大大减小管道巡查的工作量；该结构操作 简单、可靠性高。
附图说明
图1是微小型管道机器人的侧视图；
图2是微小型管道机器人的剖视图；
图中，1.摄像头，2.摄像头安装架，3.驱动头，4.内齿轮圆筒，5.机架，6.电机，7.保持架，8.螺母，9.L形板，10.中心轴，11.双向止推轴承，12.螺钉，13.小齿轮。
图3是机器人驱动头的侧视图；
图中，301.驱动体，302.轮架，303.弹簧，304.轮子，305.长轮轴，306.轴承端盖。
图4是机器人保持架的剖视图；
图中，701.保持体，702.轮足，703.弹簧，704.止推桩，705.轮轴，706.轮子。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1、图2所示，本发明提供的一种螺旋式前进的微小型管道机器人，包括摄像头1、 摄像头安装架2、驱动头3、内齿轮圆筒4、机架5、电机6和保持架7，其中，摄像头1安装 在摄像头安装架2上，摄像头安装架2安装在中心轴10上，驱动头3与内齿轮圆筒4连接， 内齿轮圆筒4与电机6之间通过齿轮13连接，电机6安装在机架5上；保持架7与机架5之 间通过螺栓连接。
其中，齿轮13套装在电机6的输出轴上，通过电机6带动齿轮13转动。
所述齿轮13与内齿轮圆筒4的一端啮合连接；通过齿轮13的转动带动内齿轮圆筒4转动。
所述齿轮13和内齿轮圆筒4呈偏心布置。
所述L型板9的一端通过螺栓连接在机架5上，另一端焊接在中心轴10上，中心轴10设置在内齿轮圆筒4内，且中心轴10的自由端穿过驱动头3通过螺钉12与摄像头安装架2 连接。
所述驱动头3与内齿轮圆筒4之间通过螺栓连接在一起，内齿轮圆筒4与中心轴10之间 设置有双向止推轴承11，双向止推轴承11套装在中心轴10上。
所述双向止推轴承11的外圈与内齿轮圆筒4套在一起，内圈套在中心轴上，可实现中心轴不转的情况 下，内齿轮圆筒以中心轴为中心，在电机的驱动下转动。轴承作用就是让内齿轮圆筒与中心轴同轴心稳定 转动。
所述中心轴10上开设有中心孔，用于容纳摄像头驱动及信号传输线缆。
如图3所示，驱动头3包括驱动体301，所述驱动体301为三棱柱结构，同时，驱动体301 的周向开设有环形槽，环形槽内安装有三个轮架302，其中三个轮架302分别安装在驱动体301 的三个顶角处；同时，每两个相邻的轮架302之间通过第一弹簧303连接。
轮架302上安装有轮子304，轮子304轴线与驱动体301轴线呈一定夹角，同时，轮架302、 驱动体301和轮子304之间通过长轴305连接；轮架302能够在驱动体301内自由移动；长轮 轴305与轮子304间隙配合，保证轮子304自由转动。
驱动体301的一端面开设有圆孔，用于安装摄像头安装架2；驱动体301的另一端面焊接 有轴承端盖306，所述轴承端盖306的一端安装在内齿轮圆筒4内，且用于压紧双向止推轴承 11，防止双向止推轴承11沿轴向方向移动。
如图4所示，保持架7包括保持体701，保持体701的侧壁上沿其圆周方向均布有三个轮 足702，轮足702的一端伸入保持体701内通过第二弹簧703与焊接在保持体701中心内部的 止推桩704连接，其中，第二弹簧703的一端安装在轮足702内，另一端焊接在止推桩704 上。
轮足702的另一端设置有轮轴705，轮轴705上安装有轮子706，轮子706和轮轴705间 隙配合，保证轮子706自由转动，轮轴705和轮足702过盈配合，保证轮轴705不松动。
机架5上设置有两根连接杆，保持体701与两根连接杆连接。
工作流程：
本发明管道机器人操作人员将机器人放在管道内，操作管道机器人控制平台将控制信号通 过控制电缆传输给电机6，电机6输出轴带动齿轮13转动，通过齿轮啮合带动内齿轮圆筒4 转动，进而带动通过螺栓与内齿轮圆筒4连接的驱动头3转动；驱动头3中的轮子304在弹簧 303的作用下，压紧在管道壁上，且轮子304的轴线与驱动体301轴线之间呈一定夹角，因此， 驱动头3转动时，轮子304在管道壁上的运动轨迹为螺旋线型，从而实现管道机器人沿管道轴 线方向的行进。此时，保持架7、机架5、L形板9、中心轴10及摄像头安装架2固接为一体， 成为管道机器人的总骨架。保持架4中的轮子406在第二弹簧403的作用下压紧在管道壁上， 可以保证管道机器人与管道同轴心。摄像头1的控制及信号传输由控制平台通过摄像头驱动及 信号传输线缆来控制。

Claims (7)

1.一种螺旋式前进的微小型管道机器人，其特征在于：包括摄像头(1)、驱动头(3)、内齿轮圆筒(4)、机架(5)、电机(6)和保持架(7)，其中，摄像头(1)安装在摄像头安装架(2)上，所述摄像头安装架(2)与驱动头(3)连接；所述驱动头(3)与内齿轮圆筒(4)连接，内齿轮圆筒(4)与电机(6)连接，电机(6)与机架(5)连接，同时，保持架(7)与机架(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋式前进的微小型管道机器人，其特征在于：齿轮(13)套装在电机(6)的输出轴上，同时与内齿轮圆筒(4)的一端啮合连接。
3.根据权利要求1所述的一种螺旋式前进的微小型管道机器人，其特征在于：内齿轮圆筒(4)内设置有中心轴(10)，中心轴(10)的一端穿过驱动头(3)与摄像头安装架(2)连接；另一端焊接在L形板(9)上，L形板(9)通过螺栓连接在机架(5)上；同时，中心轴(10)上开设有用于容纳摄像头驱动及信号传输线缆的中心孔。
4.根据权利要求3所述的一种螺旋式前进的微小型管道机器人，其特征在于：驱动头(3)与内齿轮圆筒(4)通过螺栓固接，内齿轮圆筒(4)与中心轴(10)通过双向止推轴承(11)装配在一起，双向止推轴承(11)套装在中心轴(10)上。
5.根据权利要求4所述的一种螺旋式前进的微小型管道机器人，其特征在于：驱动头(3)包括驱动体(301)，所述驱动体(301)为三棱柱结构，同时，驱动体(301)的周向开设有环形槽，环形槽内安装有三个轮架(302)，其中三个轮架(302)分别安装在驱动体(301)的三个顶角处；同时，每两个相邻的轮架(302)之间通过第一弹簧(303)连接；轮架(302)上安装有轮子(304)，轮子(304)的轴线与驱动体(301)轴线呈一定夹角，且轮架(302)、驱动体(301)和轮子(304)之间通过长轴(305)连接。
6.根据权利要求5所述的一种螺旋式前进的微小型管道机器人，其特征在于：驱动体(301)的一个端面开设有用于安装摄像头安装架(2)的圆孔；另一端面焊接有用于压紧双向止推轴承(11)的轴承端盖(306)。
7.根据权利要求1所述的一种螺旋式前进的微小型管道机器人，其特征在于：保持架(7)包括保持体(701)，保持体(701)的周向均布有三个轮足(702)，轮足(702)的一端伸入保持体(701)内通过第二弹簧(703)与焊接在保持体(701)中心内部的止推桩(704)连接，轮足(702)的另一端设置有轮轴(705)，轮轴(705)上安装有轮子(706)。
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