CN113374986A - 一种管道机器人的可变径伸缩机构 - Google Patents

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赵海峰
孙腾
杨文家
吴昊
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Abstract

本发明公开了一种管道机器人的可变径伸缩机构，属于机器人技术领域，其结构采用了侧盖板、驱动电机与带轮传动机构、变径电机安装板、横支撑、轴承座、支撑杆、丝杠、滑块、连杆、摇杆、铰链支座、中间板、驱动轮。其中侧盖板与变径电机安装板组成电机保护罩，驱动电机与带轮传动安装于保护罩内；两个轴承座、一个丝杠与两个支撑杆、一个横支撑为一组单元，三组单元呈120°周向均匀分布于变径电机安装板上、最后通过中间板完成固定。当电机驱动同步带转动，从而带动丝杆和铰链四杆机构连杆移动，驱动轮产生径向位置收缩，当六个驱动轮触碰管壁达到一定压力值时电动机停转，使其实现对管道的内径轴线精准定心。

Description

一种管道机器人的可变径伸缩机构
技术领域
本发明机器人技术领域，具体涉及一种管道机器人的可变径伸缩机构。
背景技术
通常的管道测量机器人行走机构都是轮式或履带式的，由于测量时有时会碰到大倾角、甚至垂直管道，现有履带式和轮式机器人无法紧贴管壁，因此不能攀爬无法完成检测。
为此，开发一种用于检测管道的机器人的可变径机构。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种管道机器人的可变径伸缩机构，解决现有履带式和轮式机器人无法攀爬大倾角和垂直管道问题。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种管道机器人的可变径伸缩机构，包括驱动电机与带轮传动机构，所述的驱动电机与带轮传动机构与丝杠相连，驱动丝杠带动铰链四杆机构的连杆移动，所述的铰链四杆机构的连杆控制驱动轮的收缩。
进一步地，所述的驱动电机与带轮传动机构设置在保护罩内，所述的保护罩包括侧盖板和变径电机安装板。
进一步地，所述的驱动轮触碰管壁达到预定压力值时驱动电机与带轮传动机构的电动机停转。
进一步地，所述的侧盖板外圆半径为57.5mm，总高35mm，其内部做有有半径为54.5mm深32mm的切除；所述的变径电机安装板的半径57.5mm高5mm。
进一步地，所述的变径电机安装板中心开有一个直径17mm的通孔，以距离变径电机安装板中心34mm处，呈120°周向均匀分布开有三个直径6.5mm通孔，距离其通孔9mm处对称开有螺纹孔；以距离变径电机安装板中心42mm处设置三组通孔，其中每一组通孔为两个间距14mm直径4.2mm的通孔，三组通孔呈120°周向均匀分布于变径电机安装板上。
进一步地，所述的丝杠与轴承座、支撑杆和横支撑组成丝杠传动单元，丝杠传动单元呈120°周向均匀分布于变径电机安装板上。
进一步地，所述的丝杠与滑块配合，通过中间板完成固定；滑块与连杆、摇杆、铰链支座组成铰链四杆机构，采用前后两组3+3的布局形式，前后两部分成对称分布。
进一步地，所述的轴承座通过丝杠和支撑杆分别与直径6.5mm通孔、M4螺纹孔配合，横支撑与直径4.2mm通孔配合，最后通过中间板固定。
进一步地，所述的滑块与丝杠配合，横支撑通过两个M4螺纹孔与铰链支座形成配合，滑块与连杆、摇杆、铰链支座组成铰链四杆机构。
进一步地，所述的铰链四杆机构连杆驱动摇杆产生径向收缩，当六个驱动轮触碰管壁达到设定压力值时电动机停转，使其实现对管道内壁的贴合。
发明原理：通过机器人变径机构实现变径功能，电机驱动同步带转动，从而带动丝杆和铰链四杆机构连杆移动，驱动轮产生径向位置收缩，当六个驱动轮触碰管壁达到一定压力值时电动机停转，使其实现机器人行走轮对管道的内壁的精确贴合。
有益效果：与现有技术相比，本发明的一种管道机器人的可变径伸缩机构，很好地解决现有履带式和轮式机器人无法攀爬大倾角和垂直管道问题，能够在管道内自主适应不同管径的管道，配合视觉和其他传感器完成管道内部检测功能。
附图说明
图1为管道机器人的可变径伸缩机构的结构示意图；
图2为驱动电机与带轮传动机构的爆炸图；
附图标记：1-侧盖板、2-驱动电机与带轮传动机构、3-变径电机安装板、4-支撑杆、5-丝杠、6-轴承座、7-横支撑、8-滑块、9-连杆、10-摇杆、11-铰链支座、12-中间板、13-驱动轮。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种管道机器人的可变径伸缩机构，包括侧盖板1、驱动电机与带轮传动机构2、变径电机安装板3、支撑杆4、丝杠5、轴承座6、横支撑7、滑块8、连杆9、摇杆10、铰链支座11、中间板12、驱动轮13。
机构整体结构采用径向辐射状形式，一个侧盖板1和一个变径电机安装板3组成电机保护罩，如图2所以，保护罩内装有驱动电机与带轮传动机构2，两个轴承座6、一个丝杠5与两个支撑杆4、一个横支撑7为一组单元，三组单元呈120°周向均匀分布于变径电机安装板3上、三个滑块8分别与三个丝杠5配合，最后通过中间板12完成固定；滑块8与连杆9、摇杆10、铰链支座11组成铰链四杆机构，采用前后两组3+3的布局形式，前后两部分成对称分布。
侧盖板1与变径电机安装板3组成电机保护罩，其侧盖板1外圆半径为57.5mm，总高35mm，其内部做有有半径为54.5mm深32mm的切除，变径电机安装板3其半径57.5mm高5mm，其中心开有一个直径17mm的通孔，以距离中心34mm处，120°周向均匀分布开有三个直径6.5mm通孔，距离其通孔9mm处对称开有两个M4螺纹孔。距离中心42mm处，一组为两个间距14mm直径4.2mm的通孔，三组120°周向均匀分布于变径电机安装板3。
其电机保护罩内装有驱动电机与带轮传动机构2，三个轴承座6通过丝杠5和支撑杆4分别与直径6.5mm通孔、M4螺纹孔配合，横支撑7与直径4.2mm通孔配合，最后通过中间板12固定。
滑块8与丝杠5配合，横支撑7通过两个M4螺纹孔与铰链支座11形成配合，滑块8与连杆9、摇杆10、铰链支座11组成铰链四杆机构。
驱动电机带动同步带传动，从而带动丝杠5传动和铰链四杆机构连杆9移动，驱动轮13产生径向位置收缩。
工作过程：工作时，电机驱动同步带转动，从而带动丝杠5和铰链四杆机构连杆9移动，驱动摇杆10产生径向收缩，当六个驱动轮13触碰管壁达到一定压力值时电动机停转，使其实现对管道内壁的贴合。
本发明设计的管道机器人可变径机构可以使得机器人运行过程中自动贴合管道内壁，可以使得机器人攀爬垂直管道。机器人可变径机构通过传感器的反馈可以达到自适应管径功能。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种管道机器人的可变径伸缩机构，其特征在于：包括驱动电机与带轮传动机构(2)，所述的驱动电机与带轮传动机构(2)与丝杠(5)相连，驱动丝杠(5)带动铰链四杆机构的连杆(9)移动，所述的铰链四杆机构的连杆(9)控制驱动轮(13)的收缩。
2.根据权利要求1所述的一种管道机器人的可变径伸缩机构，其特征在于：所述的驱动电机与带轮传动机构(2)设置在保护罩内，所述的保护罩包括侧盖板(1)和变径电机安装板(3)。
3.根据权利要求1所述的一种管道机器人的可变径伸缩机构，其特征在于：所述的驱动轮(13)触碰管壁达到预定压力值时驱动电机与带轮传动机构(2)的电动机停转。
4.根据权利要求2所述的一种管道机器人的可变径伸缩机构，其特征在于：所述的侧盖板(1)外圆半径为57.5mm，总高35mm，其内部做有有半径为54.5mm深32mm的切除；所述的变径电机安装板(3)的半径57.5mm高5mm。
5.根据权利要求4所述的一种管道机器人的可变径伸缩机构，其特征在于：所述的变径电机安装板(3)中心开有一个直径17mm的通孔，以距离变径电机安装板(3)中心34mm处，呈120°周向均匀分布开有三个直径6.5mm通孔，距离其通孔9mm处对称开有螺纹孔；以距离变径电机安装板(3)中心42mm处设置三组通孔，其中每一组通孔为两个间距14mm直径4.2mm的通孔，三组通孔呈120°周向均匀分布于变径电机安装板(3)上。
6.根据权利要求1所述的一种管道机器人的可变径伸缩机构，其特征在于：所述的丝杠(5)与轴承座(6)、支撑杆(4)和横支撑(7)组成丝杠传动单元，丝杠传动单元呈120°周向均匀分布于变径电机安装板(3)上。
7.根据权利要求6所述的一种管道机器人的可变径伸缩机构，其特征在于：所述的丝杠(5)与滑块(8)配合，通过中间板(12)完成固定；滑块(8)与连杆(9)、摇杆(10)、铰链支座(11)组成铰链四杆机构，采用前后两组3+3的布局形式，前后两部分成对称分布。
8.根据权利要求6所述的一种管道机器人的可变径伸缩机构，其特征在于：所述的轴承座(6)通过丝杠(5)和支撑杆(4)分别与直径6.5mm通孔、M4螺纹孔配合，横支撑(7)与直径4.2mm通孔配合，最后通过中间板(12)固定。
9.根据权利要求7所述的一种管道机器人的可变径伸缩机构，其特征在于：所述的滑块(8)与丝杠(5)配合，横支撑(7)通过两个M4螺纹孔与铰链支座(11)形成配合，滑块(8)与连杆(9)、摇杆(10)、铰链支座(11)组成铰链四杆机构。
10.根据权利要求9所述的一种管道机器人的可变径伸缩机构，其特征在于：所述的铰链四杆机构连杆(9)驱动摇杆(10)产生径向收缩，当六个驱动轮(13)触碰管壁达到设定压力值时电动机停转，使其实现对管道内壁的贴合。
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