CN113700979A - 一种管道检测修复机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道检测修复机器人，包括丝杠以及在丝杠上设置的第一行走部件、第二行走部件、第三行走部件和第四行走部件，所述第一行走部件、第二行走部件、第三行走部件、第四行走部件内分别对应安装有一用于驱动其沿丝杠移动的驱动电机，所述第一行走机构外侧设置有第一支撑架，第二行走机构外侧设置有第二支撑架，第一支撑架通过动作杆与第一行走部件和第二行走部件外壁铰接，第二支撑架通过动作杆与第三行走部件和第四行走部件外壁铰接；所述丝杠两端对称设置有两个对心机构，机器人采用仿生设计，模仿蠕动行走，适应不同直径的管道，同时对比垂直管道和直角管道有较好的行进能力，解决了轮式结构磨损的问题，提升产品使用寿命。

Description

一种管道检测修复机器人

技术领域

本发明属于管道检测设备领域，具体涉及一种管道检测修复机器人。

背景技术

传统的管道机器人只能在水平方向上工作，几乎无法在垂直方向上或者弯道工作，传统的管道检测机器人通过四轮驱动在水平管道内部行驶。有各种程度的缺点。轮式移动机构是一个古老而至今仍得到广泛应用的移动机构。它结构简单，在相对平坦的路面上有相当优越的性能，可是在地形复杂的情况下就不适用，轮子很容易陷到坑洼里而不能前进，轮子在管道内壁运行对于机器人长时间磨损较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中对管道检测修复机器人结构不合理问题，提供一种管道检测修复机器人。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种管道检测修复机器人，包括丝杠以及在丝杠上对称设置的第一行走机构和第二行走机构，所述第一行走机构包括第一行走部件和第二行走部件，所述第二行走机构包括第三行走部件和第四行走部件，所述第一行走部件、第二行走部件、第三行走部件、第四行走部件内分别对应安装有一用于驱动其沿丝杠移动的驱动电机，所述第一行走部件、第二行走部件、第三行走部件和第四行走部件内的丝杠上分别对应设置有一丝杠螺母，每个丝杠螺母外缘套设有轴承，每个轴承外缘套设有轴套，第一行走部件、第二行走部件、第三行走部件和第四行走部件均通过固定杆与各自对应的轴套固定连接；

所述第一行走机构外侧设置有第一支撑架，第二行走机构外侧设置有第二支撑架，第一支撑架通过两个动作杆分别与第一行走部件和第二行走部件外壁铰接，第二支撑架通过两个动作杆分别与第三行走部件和第四行走部件外壁铰接；

所述丝杠两端对称设置有两个对心机构，对心机构包括壳体、伸缩轮机构、3个滑块、3个连杆和旋转盘，所述旋转盘设置在壳体内部中心位置，壳体内位于旋转盘外缘中心对称设置有3个用于卡装滑块的卡槽，伸缩轮机构包括轮体、安装件、弹簧和支撑杆，所述轮体设置在安装件外侧，安装件内壁设置支撑杆，支撑杆贯穿壳体外壁固定连接滑块，所述弹簧套设在支撑杆上，一端连接安装件，另一端连接壳体外壁；所述连杆与旋转盘铰接，3个连杆与旋转盘表面铰接，铰接位置中心对称分布，连杆另一端与滑块铰接，形成偏心轮结构。

在上述方案中，对心机构包括圆筒形端盖，圆筒形端盖卡装在壳体上。

在上述方案中，驱动电机通过输出轴连接齿轮，齿轮与丝杠啮合。

在上述方案中，所述第一行走部件、第二行走部件、第三行走部件和第四行走部件均为圆筒型结构。

在上述方案中，第一支撑架和第二支撑架为弧型结构，用橡胶材质制成。

在上述方案中，第一支撑架和第二支撑架数量优选3个。

在上述方案中，丝杠的数量是两个，包括第一丝杠和第二丝杠，第一丝杠位于第一行走部件和第二行走部件一侧，第二丝杠位于第三行走部件和第四行走部件一侧，第一丝杠和第二丝杠通过万向节连接。

在上述方案中，所述旋转盘数量优选为3个，旋转盘圆心通过顶杆固定连接，旋转盘之间留出安装连杆的位置，3个连杆分别与其中一旋转盘铰接，铰接位置中心对称分布。

本发明优点和有益效果为：

1.本发明的管道检测修复机器人采用仿生设计，模仿蠕动行走方式，适应不同直径的管道，同时对比垂直管道和直角管道有较好的行进能力。

2.本发明的管道检测修复机器人设置了对心机构，实现了检测装置的定心。

3.本发明的管道检测修复机器人解决了轮式行进结构磨损的问题，提升产品的使用寿命。

附图说明

图1是本发明管道检测修复机器人立体结构示意图。

图2是本发明管道检测修复机器人对心机构内部结构示意图。

图3是本发明管道检测修复机器人剖面图。

其中：

1：丝杠，2：第一行走机构，3：第二行走机构，4：对心机构，5：驱动电机，6：第一支撑架，7：第二支撑架，11：丝杠螺母，12：轴承，13:轴套，14：固定杆，21：第一行走部件，22：第二行走部件，31：第三行走部件，32：第四行走部件，41：壳体，42：伸缩轮机构，43：滑块，44：连杆，45：旋转盘，46：安装件，47：弹簧，48：支臂，49：端盖，51：齿轮，61：动作杆。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

一种管道检测修复机器人，包括丝杠1和在丝杠1上对称的设置的第一行走机构2、第二行走机构3以及两个对心机构4，所述对心机构4设置在丝杠1两端，第一行走机构2和第二行走机构3位于对心机构4内侧。

所述第一行走机构2包括第一行走部件21和第二行走部件22，第一行走部件21和第二行走部件22为圆筒型，更加适应圆形管道形状，第一行走部件21和第二行走部件22可沿丝杠移动的安装在丝杠1上，所述第一行走部件21和第二行走部件22内各安装有一驱动电机5，第一行走部件21内的驱动电机5的输出轴连接齿轮51与丝杠1啮合，驱动电机5可驱动齿轮51转动带动第一行走部件21沿丝杠1移动。所述第二行走部件22内的驱动电机5连接齿轮51与丝杠1啮合，驱动电机5可驱动齿轮51转动带动第二行走部件22沿丝杠1移动。

所述第二行走机构3包括第三行走部件31和第四行走部件32，第三行走部件31和第四行走部件32为圆筒型，更加适应圆形管道形状，第三行走部件31和第四行走部件32可沿丝杠1移动的安装在丝杠1上，所述第三行走部件31和第四行走部件32内各安装有一驱动电机5，第三行走部件31内的驱动电机5的输出轴连接齿轮51与丝杠1啮合，驱动齿轮51转动带动第三行走部件31沿丝杠移动。所述第四行走部件32内的驱动电机5，驱动电机5连接齿轮51与丝杠1啮合，驱动电机5可驱动齿轮51转动带动第四行走部件32沿丝杠1移动。

所述第一行走部件21、第二行走部件22、第三行走部件31和第四行走部件32内的丝杠1上均设置有丝杠螺母11，丝杠螺母11外缘套设有轴承12，轴承12外缘套设有轴套13，第一行走部件21、第二行走部件22、第三行走部件31和第四行走部件32均通过固定杆14固定连接轴套13。

所述第一行走机构2包括第一支撑架6，第一支撑架6设置在第一行走部件21和第二行走部件22外侧，第一支撑架6通过动作杆61与第一行走部件21外壁铰接，通过动作杆61与第二行走部件22外壁铰接，两个动作杆61铰接。所述第二行走机构3包括第二支撑架7，第二支撑架7设置在第三行走部件31和第四行走部件32外侧，第二支撑架7通过动作杆61与第三行走部件31外壁铰接，通过动作杆61与第四行走部件32外壁铰接，两个动作杆61铰接。第一支撑架6和第二支撑架7数量优选3个，中心对称分布，第一支撑架6和第二支撑架7为弧形结构，与管道内壁形状相适应，支撑架在支撑管道内壁时更牢固，所述支撑架材质优选橡胶材质，增加与管道内壁的摩擦力，同时橡胶材质更耐磨。

所述对心机构4包括壳体41、伸缩轮机构42、滑块43、连杆44和旋转盘45，所述伸缩轮机构42的数量优选3个，中心对称分布在壳体外侧，伸缩轮机构42包括轮体(图中未示出)、安装件46、弹簧47和支撑杆(图中未示出)，所述安装件46外侧设置有支臂48，支臂48设置有用于安装轮体的通孔，安装件46内壁并列设置有两个支撑杆，支撑杆端部固定连接滑块43，所述壳体41内设置有三个用于卡装滑块43的卡槽，所述弹簧47套设在支撑杆上，弹簧47一端连接安装件46，另一端连接壳体41外壁，弹簧47可以给轮体向外的弹力，使轮体压在管道内壁。所述壳体41内中心位置设置有旋转盘45，连杆44与旋转盘45铰接，三个连杆44与旋转盘45表面铰接，铰接位置中心对称分布，连杆44另一端与滑块43铰接，形成偏心轮结构，即在管道内行走过程中，由于管径内壁情况复杂，当其中一个轮体受管壁挤压，推动伸缩轮机构42向壳体41内收缩，连杆44推动旋转盘45发生旋转动作，旋转的同时，其他连杆44跟随旋转盘45同步转动，连杆44拉动伸缩轮机构42收缩；管径变大时，弹簧47弹力作用下三个伸缩轮机构42同步伸出，三个伸缩轮机构42同步收缩和伸出相同的距离。对心机构4设置在丝杠1两端，解决机器人的对心问题。所述壳体41外安装有圆筒形端盖49，圆筒形端盖49卡装在壳体上。

在对心机构4端盖上设置有超声波检测装置(图中未示出)，通过记录超声波回波信号的时间差来计算涂层的厚度，同时在行走部件上设置有焊接机械手，进行管道修复工作。

使用时，将机器人放入管道内，对心机构4的伸缩轮机构42顶在管道内壁，始终保持机器人在管道中心，第一行走部件21内的驱动电机5正向转动带动第一行走部件21向前移动一定距离后，停止转动，第一行走部件21和第二行走部件22距离变大，拉动动作杆61使第一支撑架6收缩；第二行走部件22内的驱动电机5正向转动带动第二行走部件22向前移动一定距离，停止转动，第一行走部件21和第二行走部件22距离变小，推动动作杆61使第一支撑架6伸出，顶在管道内壁，即第一行走机构2完成向前行走。第三行走部件31内的驱动电机5正向转动带动第三行走部件31向前移动一定距离后，停止转动，第三行走部件31和第四行走部件32距离变大，拉动动作杆61使第二支撑架7收缩；第四行走部件32内的驱动电机5正向转动带动第四行走部件32向前移动一定距离，停止转动，第三行走部件31和第四行走部件32距离变小，推动动作杆61使第二支撑架7伸出，顶在管道内壁，即第二行走机构3完成向前行走。此时第一支撑架6和第二支撑架7支撑在管道内壁，使第一行走机构2和第二行走机构3位置固定，四个驱动电机5同时反向转动，推动丝杠1向前移动。随后重复上述步骤，使机器人在管道内蠕行前进，这种蠕行前进更加能适应管道内复杂的环境，减少与管道内壁发生摩擦，使用寿命更长，同时能在竖直管道内行进。

实施例二

所述丝杠1为两个，包括第一丝杠和第二丝杠，第一丝杠位于第一行走部件21和第二行走部件一侧，第二丝杠位于第三行走部件31和第四行走部件32一侧，第一丝杠和第二丝杠中间设置有万向节。机器人分成两节，在管道内行进时可更容易在弯道内行进。

实施例三

所述旋转盘45数量优选为3个，圆心通过顶杆固定连接，旋转盘45之间留出安装连杆44的位置，所述连杆44分别与三个旋转盘45铰接，铰接位置中心对称分布，伸缩轮机构42在收缩和伸出动作时，连杆44旋转范围更大，防止连杆44之间相互干涉，可适应管径范围更大。

发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种管道检测修复机器人，其特征在于，包括丝杠以及在丝杠上对称设置的第一行走机构和第二行走机构，所述第一行走机构包括第一行走部件和第二行走部件，所述第二行走机构包括第三行走部件和第四行走部件，所述第一行走部件、第二行走部件、第三行走部件、第四行走部件内分别对应安装有一用于驱动其沿丝杠移动的驱动电机，所述第一行走部件、第二行走部件、第三行走部件和第四行走部件内的丝杠上分别对应设置有一丝杠螺母，每个丝杠螺母外缘套设有轴承，每个轴承外缘套设有轴套，第一行走部件、第二行走部件、第三行走部件和第四行走部件均通过固定杆与各自对应的轴套固定连接；所述第一行走机构外侧设置有第一支撑架，第二行走机构外侧设置有第二支撑架，第一支撑架通过两个动作杆分别与第一行走部件和第二行走部件外壁铰接，第二支撑架通过两个动作杆分别与第三行走部件和第四行走部件外壁铰接；所述丝杠两端对称设置有两个对心机构，对心机构包括壳体、伸缩轮机构、3个滑块、3个连杆和旋转盘，所述旋转盘设置在壳体内部中心位置，壳体内位于旋转盘外缘中心对称设置有3个用于卡装滑块的卡槽，伸缩轮机构包括轮体、安装件、弹簧和支撑杆，所述轮体设置在安装件外侧，安装件内壁设置支撑杆，支撑杆贯穿壳体外壁固定连接滑块，所述弹簧套设在支撑杆上，一端连接安装件，另一端连接壳体外壁；所述连杆与旋转盘铰接，3个连杆与旋转盘表面铰接，铰接位置中心对称分布，连杆另一端与滑块铰接，形成偏心轮结构。

2.根据权利要求1所述的管道检测修复机器人，其特征在于，对心机构包括圆筒形端盖，圆筒形端盖卡装在壳体上。

3.根据权利要求1所述的管道检测修复机器人，其特征在于，驱动电机通过输出轴连接齿轮，齿轮与丝杠啮合。

4.根据权利要求1所述的管道检测修复机器人，其特征在于，所述第一行走部件、第二行走部件、第三行走部件和第四行走部件均为圆筒型结构。

5.根据权利要求1所述的管道检测修复机器人，其特征在于，第一支撑架和第二支撑架为弧型结构，用橡胶材质制成。

6.根据权利要求1所述的管道检测修复机器人，其特征在于，第一支撑架和第二支撑架数量是3个。

7.根据权利要求6所述的管道检测修复机器人，其特征在于，丝杠的数量是两个，包括第一丝杠和第二丝杠，第一丝杠位于第一行走部件和第二行走部件一侧，第二丝杠位于第三行走部件和第四行走部件一侧，第一丝杠和第二丝杠通过万向节连接。

8.根据权利要求1所述的管道检测修复机器人，其特征在于，所述旋转盘数量是3个，旋转盘圆心通过顶杆固定连接，旋转盘之间留出安装连杆的位置，3个连杆分别与其中一旋转盘铰接，铰接位置中心对称分布。

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