CN114857406A - 管道机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管道机器人。管道机器人包括调姿单元和主动驱动机构，调姿单元包括调姿安装架、调姿驱动组件和从动轮组件，调姿驱动组件和从动轮组件设置在调姿安装架上，调姿驱动组件与从动轮组件连接，调姿驱动组件驱动从动轮组件绕管道的径向转动，以改变从动轮组件与调姿安装架的夹角；主动驱动机构包括主动安装架和主动驱动单元，主动驱动单元包括主动驱动组件和主动轮组件，主动安装架与调姿安装架连接，主动驱动组件设置在主动安装架上，主动驱动组件与主动轮组件连接，主动驱动组件驱动主动轮组件转动，以使主动驱动机构带动调姿单元沿管道的轴向移动。本发明提供的管道机器人，可以躲避障碍物。

Description

管道机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术，尤其涉及一种管道机器人。

背景技术

管道机器人是一种可沿细小管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统。

管道机器人主要包括蠕动牵引式管道机器人和轮式管道机器人。其中轮式管道机器人具有运动速度快，牵引能力强等诸多优点。管道机器人包括直行单元，直行单元可以带动管道机器人沿管道内壁直线行走。

然而，管道中含有障碍物时，传统的轮式管道机器人易被障碍物卡住。

发明内容

本发明提供一种管道机器人，可以躲避障碍物。

本发明提供一种管道机器人，包括调姿单元和主动驱动机构，

调姿单元包括调姿安装架、调姿驱动组件和至少一个从动轮组件，调姿驱动组件和从动轮组件设置在调姿安装架上，调姿驱动组件与从动轮组件连接，从动轮组件用于与管道的内壁抵接，调姿驱动组件驱动从动轮组件绕管道的径向转动，以改变从动轮组件与调姿安装架的夹角；

主动驱动机构包括主动安装架和至少一个主动驱动单元，主动驱动单元包括主动驱动组件和主动轮组件，主动安装架与调姿安装架连接，主动驱动组件设置在主动安装架上，主动驱动组件与主动轮组件连接，主动轮组件用于与管道的内壁抵接，主动驱动组件驱动主动轮组件转动，以使主动驱动机构带动调姿单元沿管道的轴向移动。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的管道机器人，调姿驱动组件包括第一驱动件、第一传动件和至少一个第二传动件，第二传动件与从动轮组件一一对应连接；

第一驱动件与第一传动件连接，第二传动件与第一传动件啮合，第一驱动件通过第一传动件同步驱动各第二传动件绕管道的径向转动。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的管道机器人，调姿驱动组件还包括第一轴承，第二传动件朝向从动轮组件的一面具有阶梯柱，阶梯柱的轴线与第二传动件的轴线共线，第一轴承套设在阶梯柱上，第一轴承的内圈与阶梯柱的外侧壁抵接，以使第一轴承的内圈与第二传动件同步旋转：

第一轴承的外圈与调姿安装架固接，以使第二传动件相对于调姿安装架旋转。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的管道机器人，调姿驱动组件还包括端盖和连接件，端盖盖设在调姿安装架背离第二传动件的侧面，端盖与阶梯柱通过连接件连接。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的管道机器人，调姿驱动组件还包括第二轴承，第二传动件上具有第二传动件同轴的沉孔，沉孔具有大径段和与大径段同轴连通的小径段，大径段位于第二传动件背离从动轮组件的一侧，第二轴承部分位于大径段内，第二轴承的外圈与大径段的内侧壁抵接，第二轴承的外圈与第二传动件固接；

小径段部分位于阶梯柱内，连接件插设于小径段内和第二轴承的内圈内，以将第二轴承的内圈与阶梯柱固接。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的管道机器人，调姿驱动组件还包括第三传动件，第三传动件位于调姿安装架内，且与调姿安装架转动连接，第三传动件的轴线与第一驱动件的轴线共线，第三传动件与各第二传动件均啮合，第一传动件与第二传动件的旋转方向相反。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的管道机器人，从动轮组件包括第一安装座、至少一个第一连杆和至少一个从动轮，第一连杆的一端与第二传动件连固接，第一连杆的延伸方向与第二传动件的轴向一致，从动轮与第一安装座转动连接，第一安装座套接在第一连杆上且第一安装座可沿第一连杆移动。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的管道机器人，调姿安装架上具有多个弧形槽，弧形槽与第一连杆一一对应设置，同一从动轮组件对应两个弧形槽，且同一从动轮组件对应的弧形槽位于同一圆周上；

弧形槽用于限制从动轮的转动角度。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的管道机器人，从动轮组件还包括减震模块，各从动轮组件中第一连杆的数量为两个，减震模块包括减震板和至少一个弹性件，减震板套设在两个第一连杆上，减震板位于端盖背离调姿安装架的一侧，减震板与第一连杆固接，弹性件位于减震板与第一安装座之间，弹性件与第一连杆一一对应设置，弹性件套设在第一连杆上；

弹性件的弹力方向的一端与减震板抵接，另一端与第一安装座抵接。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的管道机器人，主动驱动组件与主动安装架滑动连接，主动驱动组件可相对主动安装架移动，以使主动轮组件靠近或者远离主动安装架。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的管道机器人，主动驱动机构还包括至少一个第二连杆和至少一个导向件，导向件与第二连杆一一对应设置，导向件与主动安装架固接，第二连杆与导向件滑动连接，第二连杆可相对导向件移动，第二连杆的一端与主动驱动组件连接，第二连杆的延伸方向与管道的径向一致。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的管道机器人，还包括泄流单元，

主动安装架包括主动安装架本体和端板，端板盖设在主动安装架本体背离调姿安装架的一端，泄流单元位于主动安装架本体内，且泄流单元与主动安装架本体连接；

端板具有至少一个泄流孔，泄流单元可相对于主动安装架本体旋转，以封闭至少部分泄流孔。

泄流单元包括第三驱动件和泄流板，第三驱动件与主动安装架本体连接；

泄流板与端板的内表面抵接，第三驱动件与泄流板连接，第三驱动件驱动泄流板旋转，以使泄流板封闭或打开至少部分泄流孔。

本发明提供的管道机器人，通过设置调姿单元和主动驱动机构，其中，调姿单元包括调姿安装架、调姿驱动组件和从动轮组件，调姿驱动组件和从动轮组件设置在调姿安装架上，调姿驱动组件与从动轮组件连接，从动轮组件与管道的内壁抵接，主动驱动机构包括主动安装架和主动驱动单元，主动驱动单元包括主动驱动组件和主动轮组件，主动安装架与调姿安装架连接，主动驱动组件设置在主动安装架上，主动驱动组件与主动轮组件连接，主动轮组件与管道的内壁抵接，调姿驱动组件驱动从动轮组件绕管道的径向转动，从而改变从动轮组件与调姿安装架的夹角，主动驱动组件驱动主动轮组件转动，使主动驱动机构带动调姿单元沿管道的轴向移动。这样可以使管道机器人在管道内沿螺旋线前进，从而避开障碍物，避免卡住。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的管道机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的管道机器人的主视图；

图3为本发明实施例提供的管道机器人的左视图；

图4为本发明实施例提供的管道机器人去除调姿安装架后的结构示意图；

图5为图2中沿A-A向的剖视图；

图6为图5中B处的局部放大图；

图7为本发明实施例提供的管道机器人中第二传动件的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的管道机器人中调姿安装架的结构示意图；

图9为图2中沿C-C向的剖视图；

图10为图5中D处的局部放大图。

附图标记说明：

100-调姿单元；

110-调姿安装架；111-弧形槽；112-安装平面；113-弧形面；120-调姿驱动组件；121-第一驱动件；122-第一传动件；123-第二传动件；1231-阶梯柱；1232-沉孔；124-第一轴承；1241-第一法兰边；125-端盖；126-连接件；127-第二轴承；1271-第二法兰边；128-第三传动件；130-从动轮组件；131-第一安装座；132-第一连杆；133-从动轮；134-减震模块；1341-减震板；1342-弹性件；

200-主动驱动机构；

210-主动安装架；211-安装架本体；212-端板；2121-泄流孔；220-主动驱动单元；221-主动驱动组件；2211-第二安装座；2212-第二驱动件；2213-传动件；222-主动轮组件；2221-主动轮；2222-传动轴；230-第二连杆；240-导向件；250-减震件；

300-泄流单元；

310-第三驱动件；320-泄流板。

具体实施方式

在本发明的描述中，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”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者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发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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发明的限制。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或维护工具不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或维护工具固有的其它步骤或单元。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的管道机器人包括直行单元，直行单元可以带动管道机器人沿管道内壁直线行走。所以管道机器人在管道内碰到障碍物(例如，遗落在管道中的维修工具)时，管道机器人无法调整自己的位置，容易被障碍物卡住而无法前行。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种管道机器人，管道机器人包括调姿单元和主动驱动机构，利用调姿单元调整管道机器人的前进路径，从而使管道机器人避开障碍物，避免被障碍物卡住。

图1为本发明实施例提供的管道机器人的结构示意图，图2为本发明实施例提供的管道机器人的主视图，图3为本发明实施例提供的管道机器人的左视图。

参见图1至3所示，本发明提供的管道机器人，包括调姿单元100和主动驱动机构200。

调姿单元100包括调姿安装架110、调姿驱动组件120和至少一个从动轮组件130，调姿驱动组件120和从动轮组件130设置在调姿安装架110上，调姿驱动组件120与从动轮组件130连接，从动轮组件130用于与管道的内壁抵接，调姿驱动组件120驱动从动轮组件130绕管道的径向转动，以改变从动轮组件130与调姿安装架110的夹角。

主动驱动机构200包括主动安装架210和至少一个主动驱动单元220，主动驱动单元220包括主动驱动组件221和主动轮组件222，主动安装架210与调姿安装架110连接，主动驱动组件221设置在主动安装架210上，主动驱动组件221与主动轮组件222连接，主动轮组件222用于与管道的内壁抵接，主动驱动组件221驱动主动轮组件222转动，以使主动驱动机构200带动调姿单元100沿管道的轴向移动。

使用时，调姿单元100位于前进方向的前侧，主动驱动机构200位于后侧。从动轮组件130和主动轮组件222与管道的内壁抵接，管道机器人沿管道的轴向移动。当管道机器人提前检测到障碍物或者管道机器人被障碍物卡住无法前进时，调姿驱动组件120驱动从动轮组件130绕管道的径向转动，改变从动轮组件130与调姿安装架110的夹角，使障碍物位于两个从动轮组之间的空隙中从而使从动轮组件130避让开障碍物，然后主动驱动组件221驱动主动轮组件222转动，使主动驱动机构200带动调姿单元100继续沿管道的轴向移动。也就是说，管道机器人在管道内可以沿直线前进，也可以沿螺旋线前进。

本实施例提供的管道机器人，通过设置调姿单元100和主动驱动机构200，其中，调姿单元100包括调姿安装架110、调姿驱动组件120和从动轮组件130，调姿驱动组件120和从动轮组件130设置在调姿安装架110上，调姿驱动组件120与从动轮组件130连接，从动轮组件130与管道的内壁抵接，主动驱动机构200包括主动安装架210和主动驱动单元220，主动驱动单元220包括主动驱动组件221和主动轮组件222，主动安装架210与调姿安装架110连接，主动驱动组件221设置在主动安装架210上，主动驱动组件221与主动轮组件222连接，主动轮组件222与管道的内壁抵接，调姿驱动组件120驱动从动轮组件130绕管道的径向转动，从而改变从动轮组件130与调姿安装架110的夹角，主动驱动组件221驱动主动轮组件222转动，使主动驱动机构200带动调姿单元100沿管道的轴向移动。这样可以使管道机器人在管道内沿螺旋线前进，从而避开障碍物，避免卡住。

下面对调姿单元100的调姿驱动组件120的具体结构进行介绍。

图4本发明实施例提供的管道机器人去除调姿安装架后的结构示意图，图5为图2中沿A-A向的剖视图。

请继续参见图4和图5所示，调姿驱动组件120包括第一驱动件121、第一传动件122和至少一个第二传动件123，第二传动件123与从动轮组件130一一对应连接。

第一驱动件121与第一传动件122连接，第二传动件123与第一传动件122啮合，第一驱动件121通过第一传动件122同步驱动各第二传动件123绕管道的径向转动。

具体的，第二传动件123的数量为三个。

可以理解的是，通过一个第一驱动件121同时带动三个第二传动件123转动，这样可以保证从动轮组件130绕管道的径向转动的角度的准确性，便于控制。

其中，第一传动件122和第二传动件123为锥齿轮。或者，第一传动件122为蜗杆，第二传动件123为涡轮。

在具体实现时，为了使调姿单元100整体结构紧凑，占用空间小，第一传动件122和第二传动件123为锥齿轮。

在本实施例中，第一驱动件121、第一传动件122和各第二传动件123均位于调姿安装架110内，第一驱动件121与调姿安装架110固接，第二传动件123与调姿安装架110转动连接。

图6为图5中B处的局部放大图，图7为本发明实施例提供的管道机器人中第二传动件的结构示意图，参见图6和图7所示，调姿驱动组件120还包括第一轴承124，第二传动件123朝向从动轮组件130的一面具有阶梯柱1231，阶梯柱1231的轴线与第二传动件123的轴线共线，第一轴承124套设在阶梯柱1231上，第一轴承124的内圈与阶梯柱1231的外侧壁抵接，以使第一轴承124的内圈与第二传动件123同步旋转。

第一轴承124的外圈与调姿安装架110固接，以使第二传动件123相对于调姿安装架110旋转。

在一种可能的实现方式中，第一轴承124为法兰轴承，第一轴承124的外圈背离从动轮组件130的一端具有第一法兰边1241，第一轴承124的内圈背离从动轮组件130的一端部分与阶梯柱1231的阶梯面抵接，第一法兰边1241朝向从动轮组件130的一面与调姿安装架110的内壁抵接。

在本实施例中，调姿驱动组件120还包括端盖125和连接件126，端盖125盖设在调姿安装架110背离第二传动件123的侧面，端盖125与阶梯柱1231通过连接件126连接。

具体的，调姿驱动组件120还包括第二轴承127，第二传动件123上具有第二传动件123同轴的沉孔1232，沉孔1232具有大径段和与大径段同轴连通的小径段，大径段位于第二传动件123背离从动轮组件130的一侧，第二轴承127部分位于大径段内，第二轴承127的外圈与大径段的内侧壁抵接，第二轴承127的外圈与第二传动件123固接。

其中，小径段部分位于阶梯柱1231内，连接件126插设于小径段内和第二轴承127的内圈内，以将第二轴承127的内圈与阶梯柱1231固接。

在一种可能的实现方式中，第二轴承127为法兰轴承，第二轴承127的外圈具有第二法兰边1271，第二法兰边1271位于大径段外，且第二法兰边1271朝向从动轮组件130的一面与第二传动件123抵接。

可以理解的，通过设置第一轴承124、第二轴承127、端盖125和连接件126可以对第二传动件123的位置进行限定，避免工作过程中，第二传动件123沿自身的轴向发生窜动。通过第二传动件123的阶梯柱1231的阶梯面与第一轴承124的内圈抵接，第一轴承124的第一法兰边1241与调姿安装架110抵接，可以避免第二传动件123朝朝向从动轮组件130一侧窜动。端盖125盖设在调姿安装架110背离第二传动件123的侧面，第二轴承127的第二法兰边1271朝向从动轮组件130的一面与第二传动件123抵接，通过连接件126紧固端盖125和第二轴承127的内圈，可以避免第二传动件123朝背离从动轮组件130一侧窜动。这种结构简单易安装。

在具体实现时，连接件126为螺栓和螺母。

需要说明的是，第二传动件123转动时，第二轴承127的外圈和第一轴承124的内圈同步转动。第二传动件123转动时，连接件126、第二轴承127的内圈、第一轴承124的外圈和端盖125固定不动。

第一传动件122和第二传动件123为锥齿轮时，为了提高调姿驱动组件120整体的稳定性，提高结构强度，调姿驱动组件120还包括第三传动件128，第三传动件128位于调姿安装架110内，且与调姿安装架110转动连接，第三传动件128的轴线与第一驱动件121的轴线共线，第三传动件128与各第二传动件123均啮合，第一传动件122与第二传动件123的旋转方向相反。其中，第三传动件128为锥齿轮。

下面对调姿单元100的从动轮组件130的具体结构进行介绍。

参见图5和图6所示，从动轮组件130包括第一安装座131、至少一个第一连杆132和至少一个从动轮133，第一连杆132的一端与第二传动件123固接，第一连杆132的延伸方向与第二传动件123的轴向一致，从动轮133与第一安装座131转动连接，第一安装座131套接在第一连杆132上。

其中，第一连杆132用于连接第二传动件123和第一安装座131，第二传动件123通过第二连杆带动第一安装座131转动，第一安装座131带动从动轮133整体转动。

其中，各从动轮组件130中从动轮133的数量为两个，从动轮133与第二安装座通过螺栓连接。第一安装座131为钣金件，从动轮133为聚氨酯包胶轮。

在具体实现时，第二传动件123上设置通孔，第一连杆132的一端设置螺纹孔，第二传动件123与第一连杆132通过螺钉连接。或者，第二传动件123上设置螺纹孔，第一连杆132的一端设置有连接柱，连接柱具有外螺纹，第二传动件123与第一连杆132通过螺纹连接。

需要说明的是，第一连杆132可以为一体件。或者，第一连杆132可以为分体件，第一连杆132的多部分同轴设置，通过螺钉连接为一体。

在本实施例中，第一安装座131可以相对第一连杆132滑动，从而带动从动轮133靠近或者远离调姿安装架110。

具体的，第一安装座131与第一连杆132通过带座直线轴承连接。

可以理解的是，管道是由多个短管焊接而成，短管的内径不同这样焊接而成的管道的内径会发生变化，或者相同内径的短管焊接时，焊缝位置由于焊接材料的存在使得管道内径变小，为了使管道机器人在管道内行驶平稳，从动轮133需要可以靠近或者远离调姿安装架110，从而保证从动轮133一直与管道内壁抵接。

在一种可能的实现方式中，为了使管道机器人运行平稳，从动轮组件130还包括减震模块134，各从动轮组件130中第一连杆132的数量为两个，减震模块134包括减震板1341和至少一个弹性件1342，减震板1341套设在两个第一连杆132上，减震板1341位于端盖125背离调姿安装架110的一侧，减震板1341与第一连杆132固接，弹性件1342位于减震板1341与第一安装座131之间，弹性件1342与第一连杆132一一对应设置，弹性件1342套设在第一连杆132上。

其中，弹性件1342的弹力方向的一端与减震板1341抵接，另一端与第一安装座131抵接。

工作时，弹性件1342处于压缩状态，当管道的内径变小时，从动轮133受到朝向调姿安装架110的压力，从动轮133带动第一安装座131、带座直线轴承相对第一连杆132滑动，从而使从动轮133靠近调姿安装架110。当管道的内径变大时，弹性件1342给第一安装座131施加的弹力使得第一安装座131、带座直线轴承相对第一连杆132滑动，从而使从动轮133远离调姿安装架110。

需要说明的是，第一连杆132的一端与第二传动件123连固接，第一连杆132的另一端设置限位块，避免带座直线轴承和第一安装座131从第一连杆132上脱落。

可以理解的是，管道机器人运行平稳，可以提高管道机器人携带的检测装置(例如摄像头)的检测精度，有效避免因管道机器人晃动而带来的检测误差。

图8为本发明实施例提供的管道机器人中调姿安装架的结构示意图，参见图8所示，调姿安装架110上具有多个弧形槽111，弧形槽111与第一连杆132一一对应设置，同一从动轮组件130对应两个弧形槽111，且同一从动轮组件130对应的弧形槽111位于同一圆周上，弧形槽111用于限制从动轮133的转动角度。

相比于电子控制的方式进行限制从动轮133的转动角度，通过设置弧形槽111，利用机械限位的方式限制第一连杆132的转动角度，从而限制从动轮133的转动角度，可靠性更高。

在具体实现时，调姿安装架110的具有至少三个安装平面112和至少三个弧形面113，弧形槽111位于安装平面112上，相邻的安装平面112通过弧形面113连接，各弧形面113位于同一圆柱上。

其中，设置安装平面112有利于从动轮组件130与第二传动件123的安装，而且可以减小调姿安装架110的体积。

从动轮组件130的数量为至少三个，各从动轮组件130绕弧形面113的同一周向均匀间隔设置。

可以理解的是，从动轮组件130的数量为三个时，管道机器人的结构稳定，且占用面积小。

下面对主动驱动单元220的具体结构进行介绍。

图9为图2中沿C-C向的剖视图，参见图4和图9所示，主动驱动组件221包括第二安装座2211、第二驱动件2212和传动件2213，主动轮组件222包括至少一个主动轮2221，第二驱动件2212与第二安装座2211固接，第二驱动件2212通过传动件2213驱动主动轮2221转动。

其中，第二连杆与第二安装座2211背离主动轮2221的一面连接。

具体的，传动件2213为锥齿轮。

主动轮组件222包括两个主动轮2221，两个主动轮2221通过传动轴2222连接，主动轮2221与传动轴2222固接。其中，主动轮2221包括内衬和套设在内衬上的外圈。主动轮2221内衬为铝合金内衬，外圈为聚氨酯包胶。

工作时，第二驱动件2212的输出轴转动带动相互啮合的两个锥齿轮转动，锥齿轮带动传动轴2222转动，传动轴2222带动主动轮2221沿自身轴线转动。

其中，第二驱动件2212的输出轴与锥齿轮通过顶丝连接，锥齿轮与传动轴2222通过顶丝，主动轮2221与传动轴2222通过顶丝连接。传动轴2222与第二安装座2211通过法兰轴承转动连接。

在一种可能的实现方式中，主动驱动组件221与主动安装架210滑动连接，主动驱动组件221可相对主动安装架210移动，以使主动轮组件222靠近或者远离主动安装架210。这样，当管道的内径发生变化时，主动轮组件222可以靠近或者远离主动安装架210，保证主动轮组件222与管道的内壁保持抵接，使管道机器人运行平稳。

图10为图5中D处的局部放大图，参见图4和图10所示，在本实施例中，主动驱动机构200还包括至少一个第二连杆230和至少一个导向件240，导向件240与第二连杆230一一对应设置，导向件240与主动安装架210固接，第二连杆230与导向件240滑动连接，第二连杆230可相对导向件240移动，第二连杆230的一端与主动驱动组件221连接，第二连杆230的延伸方向与管道的径向一致。

其中，导向件240为带座直线轴承。通过设置导向件240，可以使主动轮组件222可以靠近或者远离主动安装架210时，运动顺畅。

在一种可能的实现方式中，本发明提供的管道机器人，主动驱动机构200还包括多个减震件250，减震件250套设在导向件240上，减震件250位于第二安装座2211与主动安装架210之间，减震件250沿弹力方向的一端与第二安装座2211抵接，另一端与主动安装架210抵接。

工作时，减震件250处于压缩状态，当管道的内径变小时，主动轮2221受到朝向主动安装架210的压力，主动轮2221带动第二安装座2211、第二连杆230相对带座直线轴承滑动，从而使主动轮2221靠近主动安装架210。当管道的内径变大时，减震件250给第二安装座2211施加的弹力使得第二安装座2211、第二连杆230相对带座直线轴承滑动，从而使主动轮2221远离主动安装架210。

需要说明的是，第二连杆230的一端与主动驱动组件221连接，第二连杆230的另一端设置有限位块，避免第二连杆230从导向件240中脱落。

在一种可能的实现方式中，管道机器人还包括泄流单元300。

参见图1和图5所示，主动安装架210包括主动安装架本体211和端板212，端板212盖设在主动安装架本体211背离调姿安装架110的一端，泄流单元300位于主动安装架本体211内，且泄流单元300与主动安装架本体211连接。

端板212具有至少一个泄流孔2121，泄流单元300可相对于主动安装架本体211旋转，以封闭至少部分泄流孔2121。

当管道机器人在已经流通流体的管道内工作时，泄流单元300用于调节管道机器人前后的压差，压差由机器人前后的压强差对流体有效作用面积的积分近似得到。

对于顺流体(例如，气体)流向工作环境，泄流单元300封闭至少部分泄流孔2121，此时由于流体压差作用，管道机器人需要的驱动力更小，能够在一定程度上减小能耗。

对于逆流体与无流体流向工作环境，泄流孔2121全开，从而减小管道机器人的阻力，降低能耗。

其中，泄流孔2121为扇形孔，泄流孔2121的数量为两个，两个泄流孔2121对称设置。

在本实施例中，泄流单元300包括第三驱动件310和泄流板320，第三驱动件310与主动安装架本体211连接。

泄流板320与端板212的内表面抵接，第三驱动件310与泄流板320连接，第三驱动件310驱动泄流板320旋转，以使泄流板320封闭或打开至少部分泄流孔2121。

可以理解的是，这种泄流单元300结构简单，可靠性高。

在具体实现时，第三驱动件310为步进电机，泄流板320与步进电机的输出轴固接，步进电机驱动泄流板320旋转。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种管道机器人，其特征在于，包括调姿单元和主动驱动机构，

所述调姿单元包括调姿安装架、调姿驱动组件和至少一个从动轮组件，所述调姿驱动组件和所述从动轮组件设置在所述调姿安装架上，所述调姿驱动组件与所述从动轮组件连接，所述从动轮组件用于与管道的内壁抵接，所述调姿驱动组件驱动所述从动轮组件绕所述管道的径向转动，以改变所述从动轮组件与所述调姿安装架的夹角；

所述主动驱动机构包括主动安装架和至少一个主动驱动单元，所述主动驱动单元包括主动驱动组件和主动轮组件，所述主动安装架与所述调姿安装架连接，所述主动驱动组件设置在所述主动安装架上，所述主动驱动组件与所述主动轮组件连接，所述主动轮组件用于与所述管道的内壁抵接，所述主动驱动组件驱动所述主动轮组件转动，以使所述主动驱动机构带动所述调姿单元沿所述管道的轴向移动。

2.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述调姿驱动组件包括第一驱动件、第一传动件和至少一个第二传动件，所述第二传动件与所述从动轮组件一一对应连接；

所述第一驱动件与所述第一传动件连接，所述第二传动件与所述第一传动件啮合，所述第一驱动件通过所述第一传动件同步驱动各所述第二传动件绕所述管道的径向转动。

3.根据权利要求2所述的管道机器人，其特征在于，所述调姿驱动组件还包括第一轴承，所述第二传动件朝向所述从动轮组件的一面具有阶梯柱，所述阶梯柱的轴线与所述第二传动件的轴线共线，所述第一轴承套设在所述阶梯柱上，所述第一轴承的内圈与所述阶梯柱的外侧壁抵接，以使所述第一轴承的内圈与所述第二传动件同步旋转：

所述第一轴承的外圈与所述调姿安装架固接，以使所述第二传动件相对于所述调姿安装架旋转。

4.根据权利要求3所述的管道机器人，其特征在于，所述调姿驱动组件还包括端盖和连接件，所述端盖盖设在所述调姿安装架背离所述第二传动件的侧面，所述端盖与所述阶梯柱通过所述连接件连接。

5.根据权利要求4所述的管道机器人，其特征在于，所述调姿驱动组件还包括第二轴承，所述第二传动件上具有与所述第二传动件同轴的沉孔，所述沉孔具有大径段和与所述大径段同轴连通的小径段，所述大径段位于所述第二传动件背离所述从动轮组件的一侧，所述第二轴承部分位于所述大径段内，所述第二轴承的外圈与所述大径段的内侧壁抵接，所述第二轴承的外圈与所述第二传动件固接；

所述小径段部分位于所述阶梯柱内，所述连接件插设于所述小径段内和所述第二轴承的内圈内，以将所述第二轴承的内圈与所述阶梯柱固接。

6.根据权利要求2所述的管道机器人，其特征在于，所述调姿驱动组件还包括第三传动件，所述第三传动件位于所述调姿安装架内，且与所述调姿安装架转动连接，所述第三传动件的轴线与所述第一驱动件的轴线共线，所述第三传动件与各所述第二传动件均啮合，所述第一传动件与所述第二传动件的旋转方向相反。

7.根据权利要求2所述的管道机器人，其特征在于，所述从动轮组件包括第一安装座、至少一个第一连杆和至少一个从动轮，所述第一连杆的一端与所述第二传动件固接，所述第一连杆的延伸方向与所述第二传动件的轴向一致，所述从动轮与所述第一安装座转动连接，所述第一安装座套接在所述第一连杆上且所述第一安装座可沿所述第一连杆移动。

8.根据权利要求7所述的管道机器人，其特征在于，所述调姿安装架上具有多个弧形槽，所述弧形槽与所述第一连杆一一对应设置，同一所述从动轮组件对应两个弧形槽，且同一所述从动轮组件对应的所述弧形槽位于同一圆周上；

所述弧形槽用于限制所述从动轮的转动角度。

9.根据权利要求8所述的管道机器人，其特征在于，所述从动轮组件还包括减震模块，各所述从动轮组件中所述第一连杆的数量为两个，所述减震模块包括减震板和至少一个弹性件，所述减震板套设在两个所述第一连杆上，所述减震板与所述第一连杆固接，所述弹性件位于所述减震板与第一安装座之间，所述弹性件与所述第一连杆一一对应设置，所述弹性件套设在所述第一连杆上；

所述弹性件的弹力方向的一端与减震板抵接，另一端与所述第一安装座抵接。

10.根据权利要求1至9任一项所述的管道机器人，其特征在于，所述主动驱动组件与所述主动安装架滑动连接，所述主动驱动组件可相对所述主动安装架移动，以使所述主动轮组件靠近或者远离所述主动安装架。

11.根据权利要求10所述的管道机器人，其特征在于，所述主动驱动机构还包括至少一个第二连杆和至少一个导向件，所述导向件与所述第二连杆一一对应设置，所述导向件与所述主动安装架固接，所述第二连杆与所述导向件滑动连接，所述第二连杆可相对所述导向件移动，所述第二连杆的一端与所述主动驱动组件连接，所述第二连杆的延伸方向与所述管道的径向一致。

12.根据权利要求1至9任一项所述的管道机器人，其特征在于，还包括泄流单元，

所述主动安装架包括主动安装架本体和端板，所述端板盖设在所述主动安装架本体背离所述调姿安装架的一端，所述泄流单元位于所述主动安装架本体内，且所述泄流单元与所述主动安装架本体连接；

所述端板具有至少一个泄流孔，所述泄流单元可相对于所述主动安装架本体旋转，以封闭至少部分所述泄流孔；

所述泄流单元包括第三驱动件和泄流板，所述第三驱动件与所述主动安装架本体连接；

所述泄流板与所述端板的内表面抵接，所述第三驱动件与所述泄流板连接，所述第三驱动件驱动所述泄流板旋转，以使所述泄流板封闭或打开至少部分所述泄流孔。

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