CN112283498B - 一种可变径管道机器人管径适应机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变径管道机器人管径适应机构,结构包括:机器人本体、梯形丝杠固定座、梯形丝杠、梯形丝杠螺母、梯形丝杠移动座、梯形丝杠张紧座、连杆AB、连杆CD、连杆EF、支撑杆、连杆FG、张紧支撑杆、履带式或轮式驱动、张紧弹簧一、张紧弹簧二、压力传感器、绝对值编码器组成;机器人管径适应机构能够根据工作场所管道内径的变化,调整行走履带或者行走轮的撑开直径,以使机器人适应外界管道,稳定工作;管径适应机构采用双平行四边形运动机构,能够使行走履带或者行走轮垂直撑开或缩回,从而减小机器人轴向长度,减小机器人尺寸;同时本发明结构设计由于合理且简单,因此易于实现,适合推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,具体地说是一种可变径管道机器人管径适应机构。
背景技术
管道作为城市的生命线,在日常生活中扮演着越来越重要的角色,输送石油、天然气等战略物资,同时也在给排水、市政、电力等行业中起到不可代替的作用。为维护管道的日常正常运行,需对管道进行定期的检测、修复等工作。
专利CN2017112490823公开了一种可变径管道检测机器人,结构包括前驱动机构、基座、度旋转头、U型旋转座、摄像头、照明装置、连接杆、支撑架、液压杆、机体、后驱动机构,机体的底面一端与前驱动机构的顶面中心位置相连接,机体的底面另一端连接于后驱动机构的顶面中心位置,前驱动机构与后驱动机构相互平行,机体的顶面与基座采用机械连接,此发明实现前后驱动轮调整使机器人移动适应三种管径,虽然减少了使用成本,但是拆卸复杂,实际工作应用中的适应性不高。
目前不同用途的管道往往直径各不相同,为自主适应管道直径,减少机器人种类,发明一种适用于管道机器人的管径适应机构,可根据管道不同的直径,机器人自主适应变径,适应于工作管道。
因此本领域技术人员还应及时解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是克服目前很多管道机器人无法自主适应工作管径,不同管径的管道机器人种类繁多,针对这一问题,减少机器人种类,发明一种管道机器人管径适应机构,机器人可根据工作管径,自主柔性的变化机器人驱动直径,以适应管道直径。
本发明是通过以下技术方案来实现:一种可变径管道机器人管径适应机构,结构包括:机器人本体(1)、梯形丝杠固定座(2)、梯形丝杠(3)、梯形丝杠螺母(4)、梯形丝杠移动座(5)、梯形丝杠张紧座(6)、连杆AB (7)、连杆CD (8)、连杆EF(9)、支撑杆(10)、连杆FG(11)、张紧支撑杆(12)、履带式或轮式驱动(13)、张紧弹簧一(14)、张紧弹簧二(15)、压力传感器(16)、绝对值编码器(17)组成;机器人管径适应机构能够根据工作场所管道内径的变化,调整行走履带或者行走轮的撑开直径,以使机器人适应外界管道,稳定工作;管径适应机构采用双平行四边形运动机构,能够使行走履带或者行走轮垂直撑开或缩回,从而减小机器人轴向长度,减小机器人尺寸;
作为优选,所述梯形丝杠固定座(2)固定在机器人本体(1)前后两端,梯形丝杠(3)固定在梯形丝杠固定座(2)上,梯形丝杠螺母(4)与梯形丝杠移动座(5)通过紧固件固定在一起,梯形丝杠张紧座(6)、张紧弹簧2(15)通过紧固件与梯形丝杠移动座(5)连接在一起,梯形丝杠(3)旋转带动梯形丝杆螺母(4)移动,进而带动梯形丝杠移动座(5)、梯形丝杠张紧座(6)跟随移动。
作为优选,所述连杆AB(7)一端固定在梯形丝杠固定座(2),另外一端与连杆EF(9)连接;连杆CD(8)一端固定在履带式或轮式驱动(13),另外一端与连杆EF(9)连接;连杆EF(9)另一端与连杆FG(11)连接,连杆FG(11)固定在梯形丝杠固定座(2)上,支撑杆(10)一端固定在履带式或轮式驱动(13)上,另外一端与张紧支撑杆(12)连接,其中支撑杆(10)中设计有连接孔与连杆EF(9)相连接;
连杆AB(7)、连杆EF(9)、连杆FG(11)、前、后梯形丝杠固定座(2)共同组成下平行四边形机构,连杆CD(8)、支撑杆(10)、连杆EF(9)、履带式或轮式驱动(13)支撑点共同组成上平行四边形;工作过程中,张紧支撑杆(12)跟随梯形丝杠螺母(4)沿梯形丝杠(3)移动,进而带动张紧支撑杆(12)移动,进一步带动上、下平行四边形平行移动,带动履带式或轮式驱动(13)在竖直方向上撑开与收回。
作为优选,所述梯形丝杠移动座(5)、梯形丝杠张紧座(6)之间设计有张紧弹簧二(15),当机器人在管道中运动过程中,出现障碍时,张紧弹簧二(15)被压缩,进而撑开直径变小,机器人进行避障,实现了柔性管径适应。
作为优选,所述支撑杆(10)、张紧支撑杆(12)之间设计有张紧弹簧一(14),当机器人在管道中运动过程中,出现障碍时,张紧弹簧一(14)被压缩,履带式驱动或轮式驱动(13)进行倾斜,机器人进行柔性避障,经过障碍时,管径适应机构在张紧弹簧一(14)的作用下,恢复原状。
作为优选,所述梯形丝杠移动座(5)、梯形丝杠张紧座(6)之间设计有压力传感器(16),在管径撑开时,履带式驱动或轮式驱动(13)支撑在管壁上,当压力值达到设计压力值时,可判断管径适应机构撑开到机器人适合管道内壁行走的状态。
作为优选,所述梯形丝杠(3)一端设计有绝对值编码器(17),根据梯形丝杠(3)导程、旋转速度以及平行四边形变化规律,可计算出电机旋转与管径适应机构直径变化情况,进而可在遥控器进行设计机器人在实际工作中需要达到的直径。
作为优选,所述管径适应机构在履带式或轮式驱动(13)两侧面对称安装,保证能够平稳的进行撑开与收回。同时,3套管径适应机构成机器人本体(1)上成120°均匀布置,保障机器人在管道运动过程中对管壁均匀受力,运行平稳。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:本发明所述的技术方案具有结构简单、工作可靠、维护方便,可以根据工作管径,自主柔性的变化机器人驱动直径,以适应管道直径,同时本发明结构设计由于合理且简单,因此易于实现,适合推广应用。
附图说明
图1是本发明的机器人管径适应机构收缩正视图;
图2是本发明的机器人管径适应机构收缩前视图;
图3是本发明的机器人管径适应机构收缩等轴视图;
图4是本发明的机器人管径适应机构撑开正视图;
图5是本发明的机器人管径适应机构撑开前视图;
图6是本发明的机器人管径适应机构撑开等轴视图;
图7是本发明的机器人管径适应机构组成正视图;
附图标记:
1-机器人本体壳体;2-梯形丝杠固定座;3-梯形丝杠;4-梯形丝杠螺母;5-梯形丝杠移动座;6-梯形丝杠张紧座;7-连杆AB;8-连杆CD;9-连杆EF;10-支撑杆;11-连杆FG;12-张紧支撑杆;13-履带式或轮式驱动;14-张紧弹簧一;15-张紧弹簧二;16-压力传感器;17-绝对值编码器。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1-7所示,所述一种可变径管道机器人管径适应机构,包括:机器人本体1、梯形丝杠固定座2、梯形丝杠3、梯形丝杠螺母4、梯形丝杠移动座5、梯形丝杠张紧座6、连杆AB7、连杆CD 8、连杆EF 9、支撑杆10、连杆FG 11、张紧支撑杆12、履带式或轮式驱动13、张紧弹簧一14、张紧弹簧二15、压力传感器16、绝对值编码器17组成;机器人管径适应机构能够根据工作场所管道内径的变化,调整行走履带或者行走轮的撑开直径,以使机器人适应外界管道,稳定工作;管径适应机构采用双平行四边形运动机构,能够使行走履带或者行走轮垂直撑开或缩回,从而减小机器人轴向长度,减小机器人尺寸;
其特征在于,结构包括梯形丝杠固定座2固定在机器人本体1前后两端,梯形丝杠3固定在梯形丝杠固定座2上,梯形丝杠螺母4与梯形丝杠移动座5通过紧固件固定在一起,梯形丝杠张紧座6、张紧弹簧二15通过紧固件与梯形丝杠移动座5连接在一起,梯形丝杠3旋转带动梯形丝杆螺母4移动,进而带动梯形丝杠移动座5、梯形丝杠张紧座6跟随移动。
连杆AB 7一端固定在梯形丝杠固定座2,另外一端与连杆EF 9连接;连杆CD 8 一端固定在履带式或轮式驱动13,另外一端与连杆EF 9连接;连杆EF 9另一端与连杆FG 11连接,连杆FG 11固定在梯形丝杠固定座 2上,支撑杆10一端固定在履带式或轮式驱动13上,另外一端与张紧支撑杆12连接,其中支撑杆10中设计有连接孔与连杆EF 9相连接;
连杆AB 7、连杆EF 9、连杆FG 11、前、后梯形丝杠固定座2共同组成下平行四边形机构,连杆CD 8、支撑杆10、连杆EF 9、履带式或轮式驱动13支撑点共同组成上平行四边形;工作过程中,张紧支撑杆12跟随梯形丝杠螺母4沿梯形丝杠3移动,进而带动张紧支撑杆12移动,进一步带动上、下平行四边形平行移动,带动履带式或轮式驱动13在竖直方向上撑开与收回。
如图7所示,在梯形丝杠移动座5、梯形丝杠张紧座6之间设计有张紧弹簧二15,当机器人在管道中运动过程中,出现障碍时,张紧弹簧二15被压缩,进而撑开直径变小,机器人进行避障,实现了柔性管径适应。
如图7所示,在支撑杆10、张紧支撑杆12之间设计有张紧弹簧一14,当机器人在管道中运动过程中,出现障碍时,张紧弹簧一14被压缩,履带式驱动或轮式驱动13进行倾斜,机器人进行柔性避障,经过障碍时,管径适应机构在张紧弹簧一14的作用下,恢复原状。
如图7所示,在梯形丝杠移动座5、梯形丝杠张紧座6之间设计有压力传感器16,在管径撑开时,履带式驱动或轮式驱动13支撑在管壁上,当压力值达到设计压力值时,可判断管径适应机构撑开到机器人适合管道内壁行走的状态。
如图7所示,在梯形丝杠3一端设计有绝对值编码器17,根据梯形丝杠3导程、旋转速度以及平行四边形变化规律,可计算出电机旋转与管径适应机构直径变化情况,进而可在遥控器进行设计机器人在实际工作中需要达到的直径。
如图6所示,管径适应机构在履带式或轮式驱动13两侧面对称安装,保证能够平稳的进行撑开与收回。同时,3套管径适应机构成机器人本体1上成120°均匀布置,保障机器人在管道运动过程中对管壁均匀受力,运行平稳。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种可变径管道机器人管径适应机构,其特征在于:该机构包括机器人本体(1)、梯形丝杠固定座(2)、梯形丝杠(3)、梯形丝杠螺母(4)、梯形丝杠移动座(5)、梯形丝杠张紧座(6)、连杆AB (7)、连杆CD (8)、连杆EF(9)、支撑杆(10)、连杆FG(11)、张紧支撑杆(12)、履带式或轮式驱动(13)、张紧弹簧一(14)、张紧弹簧二(15)、压力传感器(16)、绝对值编码器(17)组成;其中梯形丝杠固定座(2)固定在机器人本体(1)前后两端,梯形丝杠(3)固定在两个梯形丝杠固定座(2)上,梯形丝杠螺母(4)与梯形丝杠移动座(5)通过紧固件固定在一起,梯形丝杠张紧座(6)、张紧弹簧二(15)通过紧固件与梯形丝杠移动座(5)连接在一起,梯形丝杠(3)旋转带动梯形丝杆螺母(4)移动,进而带动梯形丝杠移动座(5)、梯形丝杠张紧座(6)跟随移动;
梯形丝杠移动座(5)、梯形丝杠张紧座(6)之间设计有张紧弹簧二(15);支撑杆(10)、张紧支撑杆(12)之间设计有张紧弹簧一(14);梯形丝杠移动座(5)、梯形丝杠张紧座(6)之间设计有压力传感器(16),在管径撑开时,履带式驱动或轮式驱动(13)支撑在管壁上;梯形丝杠(3)一端设计有绝对值编码器(17);
连杆AB(7)一端固定在梯形丝杠固定座(2),另外一端与连杆EF(9)连接;连杆CD(8)一端固定在履带式或轮式驱动(13),另外一端与连杆EF(9)连接;连杆EF(9)另一端与连杆FG(11)连接,连杆FG(11)固定在另外一个梯形丝杠固定座(2)上,支撑杆(10)一端固定在履带式或轮式驱动(13)上,另外一端与张紧支撑杆(12)连接,其中支撑杆(10)中设计有连接孔与连杆EF(9)相连接;
连杆AB(7)、连杆EF(9)、连杆FG(11)、两个梯形丝杠固定座(2)共同组成下平行四边形机构,连杆CD(8)、支撑杆(10)、连杆EF(9)、履带式或轮式驱动(13)支撑点共同组成上平行四边形;工作过程中,张紧支撑杆(12)跟随梯形丝杠螺母(4)沿梯形丝杠(3)移动,进而带动张紧支撑杆(12)移动,进一步带动上、下平行四边形平行移动,带动履带式或轮式驱动(13)在竖直方向上撑开与收回。
2.根据权利要求1所述的一种可变径管道机器人管径适应机构,其特征在于:当机器人在管道中运动过程中,出现障碍时,张紧弹簧二(15)被压缩,进而撑开直径变小,机器人进行避障,实现了柔性管径适应。
3.根据权利要求1所述的一种可变径管道机器人管径适应机构,其特征在于:当机器人在管道中运动过程中,出现障碍时,张紧弹簧一(14)被压缩,履带式驱动或轮式驱动(13)进行倾斜,机器人进行柔性避障,经过障碍时,管径适应机构在张紧弹簧一(14)的作用下,恢复原状。
4.根据权利要求1所述的一种可变径管道机器人管径适应机构,其特征在于:管径适应机构在履带式或轮式驱动(13)两侧面对称安装,3套管径适应机构在机器人本体(1)上成120°均匀布置。
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