CN112984273A - 一种具有防倾倒功能的管道越障机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有防倾倒功能的管道越障机器人，属于管道机器人技术领域，用于解决管道机器人在管道内部容易倾倒以及越障能力差的问题。包括第二车厢和两个防倾倒机构，第二车厢的侧面设置有第一车厢，第一车厢和第二车厢之间设置有伸展机构，第一车厢和第二车厢上均开设有滑动槽，第二车厢的内部设置有升降机构，防倾倒机构包括齿轮，齿轮转动设置在滑动槽的内部，齿轮的两侧均啮合有齿条，两个齿条的端部均固定有安装板，安装板的上方固定有固定块，固定块的内部转动设置有转动轴，转动轴的下方固定有第一电动推杆，第一电动推杆的下方固定有支撑轮，第一车厢和第二车厢内部均设置有齿轮电机；本发明可以避免管道机器人在管道内部倾倒。

Description

一种具有防倾倒功能的管道越障机器人

技术领域

本发明属于管道机器人技术领域，涉及一种具有防倾倒功能的管道越障机器人。

背景技术

城市管道是排除城市污水和雨水的重要途径，也是城市公用设施的组成部分，甚至成为城市稳定发展的基础设施。但是，在长期的使用过程中，就会在管道内产生结垢、淤泥的沉积以及其它杂质，也会由于水流长期的冲刷管壁，导致管壁的磨损变薄、产生裂纹、甚至破损的情况，因此，采用管道机器人用于管道的检测，发现管道内外的问题，及时清理和修复。

现有技术中的管道机器人一般采用轮式爬行器的结构，该结构越障能力差，而且大多数的管道机器人本身没有防止倾倒的支撑机构，在使用过程中很容易发生倾倒问题，影响机器人的检测工作，因此我们提出一种管道越障防倾倒的管道机器人。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种具有防倾倒功能的管道越障机器人，该装置要解决的技术问题是：如何避免管道机器人在管道内部倾倒以及增加管道机器人的越障能力。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种具有防倾倒功能的管道越障机器人，包括第二车厢和两个防倾倒机构，所述第二车厢的侧面设置有第一车厢，第一车厢和第二车厢之间设置有伸展机构，第一车厢和第二车厢上均开设有滑动槽，第二车厢的内部设置有升降机构，防倾倒机构包括齿轮，齿轮转动设置在滑动槽的内部，齿轮的两侧均啮合有齿条，且两个齿条相互对称，两个齿条的端部均固定有安装板，安装板的上方固定有固定块和旋转电机，固定块的内部转动设置有转动轴，转动轴与旋转电机的输出轴转动连接，转动轴的下方固定有第一电动推杆，第一电动推杆的下方固定有支撑轮，第一车厢和第二车厢内部均设置有齿轮电机，且两个齿轮电机的输出轴均与对应位置的齿轮连接。

本发明的工作原理是：防倾倒：将管道机器人放入管道的内部，旋转电机通过输出轴带动转动轴转动，转动轴带动第一电动推杆转动，第一电动推杆带动支撑轮转动，第一电动推杆伸展带动支撑轮移动，支撑轮倾斜抵触在管道内壁上，从而防止管道机器人倾倒；

越障：当管道机器人前方遇到障碍物时，前侧的第一电动推杆升高，从而带动第一车厢升高，第二车厢带动第一车厢移动，从而将第一车厢移动到障碍物的上方，第一电动推杆收缩，第一车厢落到障碍物上，后侧的第一电动推杆升高，从而带动第二车厢升高，第一车厢带动第二车厢移动到障碍物上，完成越障，当遇到障碍物过大时，伸展机构带动第一车厢移动，增加第一车厢和第二车厢的距离，从而方便第一车厢和第二车厢移动到障碍物上。

所述第二车厢的下方设置有两个第二车轮和两个第三车轮，两个第三车轮的内部均设置有轮毂电机，第二车厢的内部固定有挡板，挡板将第二车厢的内部分隔成电机仓、电池仓和安装仓，其中一个齿轮电机固定在电机仓的内部，电池仓的内部固定有蓄电池，第二车厢的端部开设有滑动孔。

采用以上结构，电机仓方便安装电机，蓄电池为管道机器人提供动力，第三车轮通过轮毂电机进行移动。

所述第一车厢的下方设置有两个第一车轮，两个第一车轮的内部均固定有轮毂电机。

采用以上结构，第一车轮通过轮毂电机进行移动，齿轮电机带动齿轮转动，齿轮带动齿条移动，齿条带动安装板移动，安装板带动固定块移动，固定块带动转动轴移动，转动轴带动第一电动推杆移动，第一电动推杆带动支撑轮移动，从而可以延长支撑轮与第一车厢和第二车厢的距离。

所述升降机构包括两个第二电动推杆，第二电动推杆固定在安装仓的内部，两个第二电动推杆的端部均贯穿伸出第二车厢，两个第二电动推杆的上方固定有夹紧板，夹紧板上开设有夹紧槽，夹紧槽的内部滑动设置有两个夹板，夹紧板上固定有两个挤压块，两个挤压块上均螺纹连接有挤压螺杆，两个挤压螺杆的端部分别转动设置在对应位置的夹板侧面，夹紧板上可拆卸的设有若干防撞块。

采用以上结构，将镜头放置在夹紧槽的内部，使用扳手带动挤压螺杆旋转，挤压螺杆带动夹板移动，从而对镜头进行夹紧，第二电动推杆带动夹紧板升高，从而可以增加镜头的摄像范围，防撞块避免升降时镜头撞击到管道顶部。

所述伸展机构包括滑动杆和伸展电机，伸展电机固定在安装仓的内部，滑动杆的侧面固定有两个限位块，滑动杆和限位块均滑动设置在滑动孔的内部，滑动杆的端部转动设置在第一车厢的侧面，滑动杆的内部螺纹连接有伸展螺杆，伸展螺杆的端部与伸展电机的输出轴固定连接。

采用以上结构，伸展电机通过输出轴带动伸展螺杆旋转，伸展螺杆带动滑动杆移动，滑动杆移动带动第一车厢移动，从而增加第一车厢和第二车厢的距离。

与现有技术相比，本具有防倾倒功能的管道越障机器人具有以下优点：

1、防倾倒机构、第一车厢和第二车厢配合，可以对管道机器人两侧进行支撑，避免管道机器人在管道内部移动时发生倾倒，可以使第一车厢和第二车厢在移动时进行升高和降低，从而可以跨越障碍物；

2、伸展机构通过滑动杆和伸展螺杆配合，可以增加第一车厢和第二车厢的距离，降低了重心，方便第一车厢和第二车厢移动到障碍物上；

3、升降机构通过第二电动推杆和夹紧板配合，可以镜头进行升降，增加镜头的摄像范围。

附图说明

图1是本发明收纳状态的立体结构示意图；

图2是本发明伸展状态的立体结构示意图；

图3是本发明中防倾倒机构的立体结构示意图；

图4是本发明的剖面结构示意图；

图5是本发明中升降机构的立体结构示意图；

图中：1-防倾倒机构、101-齿条、102-旋转电机、103-安装板、104-固定块、105-转动轴、106-第一电动推杆、107-支撑轮、108-齿轮电机、109-齿轮、2-第一车厢、201-第一车轮、202-第一滑动槽、3-第二车厢、301-第二车轮、302-第三车轮、303-第二滑动槽、304-滑动孔、305-电机仓、306-挡板、307-电池仓、308-蓄电池、4-升降机构、401-夹板、402-防撞块、403-第二电动推杆、404-夹紧板、405-夹紧槽、406-挤压螺杆、407-挤压块、5-伸展机构、501-滑动杆、502-限位块、503-伸展电机、504-伸展螺杆、6-滑动槽、7-齿轮电机。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

请参阅图1-5，本实施例提供了一种具有防倾倒功能的管道越障机器人，包括第二车厢3和两个防倾倒机构1，第二车厢3的侧面设置有第一车厢2，第一车厢2和第二车厢3之间设置有伸展机构5，第一车厢2和第二车厢3上均开设有滑动槽6，第二车厢3的内部设置有升降机构4，防倾倒机构1包括齿轮108，齿轮108转动设置在滑动槽6的内部，齿轮108的两侧均啮合有齿条101，且两个齿条101相互对称，两个齿条101的端部均固定有安装板103，安装板103的上方固定有固定块104和旋转电机102，固定块104的内部转动设置有转动轴105，转动轴105与旋转电机102的输出轴转动连接，转动轴105的下方固定有第一电动推杆106，第一电动推杆106的下方固定有支撑轮107，第一车厢2和第二车厢3内部均设置有齿轮电机7，且两个齿轮电机7的输出轴均与对应位置的齿轮108连接；防倾倒：将管道机器人放入管道的内部，旋转电机102通过输出轴带动转动轴105转动，转动轴105带动第一电动推杆106转动，第一电动推杆106带动支撑轮107转动，第一电动推杆106伸展带动支撑轮107移动，支撑轮107倾斜抵触在管道内壁上，从而防止管道机器人倾倒；

越障：当管道机器人前方遇到障碍物时，前侧的第一电动推杆106升高，从而带动第一车厢2升高，第二车厢3带动第一车厢2移动，从而将第一车厢2移动到障碍物的上方，第一电动推杆106收缩，第一车厢2落到障碍物上，后侧的第一电动推杆106升高，从而带动第二车厢3升高，第一车厢2带动第二车厢3移动到障碍物上，完成越障，当遇到障碍物过大时，伸展机构5带动第一车厢2移动，增加第一车厢2和第二车厢3的距离，从而方便第一车厢2和第二车厢3移动到障碍物上。

第二车厢3的下方设置有两个第二车轮301和两个第三车轮302，两个第三车轮302的内部均设置有轮毂电机，第二车厢3的内部固定有挡板306，挡板306将第二车厢3的内部分隔成电机仓305、电池仓307和安装仓，其中一个齿轮电机7固定在电机仓305的内部，电池仓307的内部固定有蓄电池303，第二车厢3的端部开设有滑动孔304；电机仓305方便安装电机，蓄电池303为管道机器人提供动力，第三车轮302通过轮毂电机进行移动。

第一车厢2的下方设置有两个第一车轮201，两个第一车轮201的内部均固定有轮毂电机；第一车轮201通过轮毂电机进行移动，齿轮电机7带动齿轮108转动，齿轮108带动齿条101移动，齿条101带动安装板103移动，安装板103带动固定块104移动，固定块104带动转动轴105移动，转动轴105带动第一电动推杆106移动，第一电动推杆106带动支撑轮107移动，从而可以延长支撑轮107与第一车厢2和第二车厢3的距离。

升降机构4包括两个第二电动推杆403，第二电动推杆403固定在安装仓的内部，两个第二电动推杆403的端部均贯穿伸出第二车厢3，两个第二电动推杆403的上方固定有夹紧板404，夹紧板404上开设有夹紧槽405，夹紧槽405的内部滑动设置有两个夹板401，夹紧板404上固定有两个挤压块407，两个挤压块407上均螺纹连接有挤压螺杆406，两个挤压螺杆406的端部分别转动设置在对应位置的夹板401侧面，夹紧板404上可拆卸的设有若干防撞块402；将镜头放置在夹紧槽405的内部，使用扳手带动挤压螺杆406旋转，挤压螺杆406带动夹板401移动，从而对镜头进行夹紧，第二电动推杆403带动夹紧板404升高，从而可以增加镜头的摄像范围，防撞块402避免升降时镜头撞击到管道顶部。

伸展机构5包括滑动杆501和伸展电机503，伸展电机503固定在安装仓的内部，滑动杆501的侧面固定有两个限位块502，滑动杆501和限位块502均滑动设置在滑动孔304的内部，滑动杆501的端部转动设置在第一车厢2的侧面，滑动杆501的内部螺纹连接有伸展螺杆504，伸展螺杆504的端部与伸展电机503的输出轴固定连接；伸展电机503通过输出轴带动伸展螺杆504旋转，伸展螺杆504带动滑动杆501移动，滑动杆501移动带动第一车厢2移动，从而增加第一车厢2和第二车厢3的距离。

本发明的工作原理：

防倾倒：将管道机器人放入管道的内部，旋转电机102通过输出轴带动转动轴105转动，转动轴105带动第一电动推杆106转动，第一电动推杆106带动支撑轮107转动，第一电动推杆106伸展带动支撑轮107移动，支撑轮107倾斜抵触在管道内壁上，从而防止管道机器人倾倒；

越障：当管道机器人前方遇到障碍物时，伸展电机503通过输出轴带动伸展螺杆504旋转，伸展螺杆504带动滑动杆501移动，滑动杆501移动带动第一车厢2移动，从而增加第一车厢2和第二车厢3的距离，方便第一车厢2和第二车厢3移动到障碍物上，前侧的第一电动推杆106升高，从而带动第一车厢2升高，第一车厢2带动第一车轮201升高，第三车轮302带动第二车厢3移动，第二车厢3带动第一车厢2移动，从而将第一车厢2移动到障碍物的上方，前侧的第一电动推杆106收缩，第一车轮201落到障碍物上，后侧的第一电动推杆106升高，从而带动第二车厢3升高，第一车轮201带动第一车厢2移动，第一车厢2带动后侧的支撑轮107移动，从而将第二车厢3移动到障碍物上，后侧的第一电动推杆106收缩，第二车轮301和第三车轮302落到障碍物上，第一车轮201和第三车轮302带动第一车厢2和第二车厢3移动，从而跨越障碍物。

综上，防倾倒机构1、第一车厢2和第二车厢3配合，可以对管道机器人两侧进行支撑，避免管道机器人在管道内部移动时发生倾倒，可以使第一车厢2和第二车厢3在移动时进行升高和降低，从而可以跨越障碍物；伸展机构5通过滑动杆501和伸展螺杆504配合，可以增加第一车厢2和第二车厢3的距离，降低了重心，方便第一车厢2和第二车厢3移动到障碍物上；升降机构4通过第二电动推杆403和夹紧板404配合，可以镜头进行升降，增加镜头的摄像范围。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种具有防倾倒功能的管道越障机器人，包括第二车厢（3）和两个防倾倒机构（1），其特征在于，所述第二车厢（3）的侧面设置有第一车厢（2），第一车厢（2）和第二车厢（3）之间设置有伸展机构（5），第一车厢（2）和第二车厢（3）上均开设有滑动槽（6），第二车厢（3）的内部设置有升降机构（4），防倾倒机构（1）包括齿轮（108），齿轮（108）转动设置在滑动槽（6）的内部，齿轮（108）的两侧均啮合有齿条（101），且两个齿条（101）相互对称，两个齿条（101）的端部均固定有安装板（103），安装板（103）的上方固定有固定块（104）和旋转电机（102），固定块（104）的内部转动设置有转动轴（105），转动轴（105）与旋转电机（102）的输出轴转动连接，转动轴（105）的下方固定有第一电动推杆（106），第一电动推杆（106）的下方固定有支撑轮（107），第一车厢（2）和第二车厢（3）内部均设置有齿轮电机（7），且两个齿轮电机（7）的输出轴均与对应位置的齿轮（108）连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有防倾倒功能的管道越障机器人，其特征在于，所述第二车厢（3）的下方设置有两个第二车轮（301）和两个第三车轮（302），两个第三车轮（302）的内部均设置有轮毂电机，第二车厢（3）的内部固定有挡板（306），挡板（306）将第二车厢（3）的内部分隔成电机仓（305）、电池仓（307）和安装仓，其中一个齿轮电机（7）固定在电机仓（305）的内部，电池仓（307）的内部固定有蓄电池（303），第二车厢（3）的端部开设有滑动孔（304）。

3.根据权利要求2所述的一种具有防倾倒功能的管道越障机器人，其特征在于，所述第一车厢（2）的下方设置有两个第一车轮（201），两个第一车轮（201）的内部均固定有轮毂电机。

4.根据权利要求2或3所述的一种具有防倾倒功能的管道越障机器人，其特征在于，所述升降机构（4）包括两个第二电动推杆（403），第二电动推杆（403）固定在安装仓的内部，两个第二电动推杆（403）的端部均贯穿伸出第二车厢（3），两个第二电动推杆（403）的上方固定有夹紧板（404），夹紧板（404）上开设有夹紧槽（405），夹紧槽（405）的内部滑动设置有两个夹板（401），夹紧板（404）上固定有两个挤压块（407），两个挤压块（407）上均螺纹连接有挤压螺杆（406），两个挤压螺杆（406）的端部分别转动设置在对应位置的夹板（401）侧面，夹紧板（404）上可拆卸的设有若干防撞块（402）。

5.根据权利要求3所述的一种具有防倾倒功能的管道越障机器人，其特征在于，所述伸展机构（5）包括滑动杆（501）和伸展电机（503），伸展电机（503）固定在安装仓的内部，滑动杆（501）的侧面固定有两个限位块（502），滑动杆（501）和限位块（502）均滑动设置在滑动孔（304）的内部，滑动杆（501）的端部转动设置在第一车厢（2）的侧面，滑动杆（501）的内部螺纹连接有伸展螺杆（504），伸展螺杆（504）的端部与伸展电机（503）的输出轴固定连接。

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