CN115307031B - 一种管外自适应检测机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管外自适应检测机器人，该机器人包含以下几部分：包括弹性板、齿轮轴以及磁力倍速链，弹性板的下方设有丝杠A、丝杠B、压缩弹簧A、压缩弹簧B、伸缩杆机构A和伸缩杆机构B，伸缩杆机构A和伸缩杆机构B下方安装有电机A、电机B、驱动轮A和驱动轮B，齿轮轴通过丝杠A、丝杠B、压缩弹簧A及压缩弹簧B与弹性板相连接，齿轮轴通过轴承与大齿轮相连接，大齿轮通过轴承与连接件相连接，连接件一端设有细丝杠，细丝杠上设有丝杠螺母，丝杠螺母与中段弹簧相连接，张紧磁力倍速链。本发明具有结构简单、多模驱动和运行迅速的优点，能够适应更多形状复杂、管径不同的管道，大大提高了工作效率，减少了制造成本。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体为一种管外自适应检测机器人。
背景技术
管道广泛应用于石油和天然气工业、城市污水系统以及半导体制造厂等领域，为石油、天然气和污水等材料提供低成本运输。但是，由于长期使用、化学腐蚀、材料老化、外部干扰等原因，管道外部容易发生断裂、变形、表面损伤等缺陷。管道泄漏会造成供应波动、资源浪费、环境污染等问题，甚至会引发爆炸等后果，严重危及人身和财产安全。因此，从安全和成本的角度来看，需要定期对管道外部进行检查、清洁和维护。现有管道机器人的结构较为复杂，运动性能较差，而且只能在一定范围内的管径下运动。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，提出了一种管外自适应检测机器人，能够实现自主转向，拥有多种模式，能够在更多管径的管道外部运动，搭配无损检测传感器，实现管道外部的无损检测。
为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：一种管外自适应检测机器人，其特征在于：包括弹性板、齿轮轴以及磁力倍速链，所述弹性板的下方设有丝杠A、丝杠B、压缩弹簧A、压缩弹簧B、伸缩杆机构A和伸缩杆机构B使机器人能够实现自适应功能，所述伸缩杆机构A和伸缩杆机构B下方安装有电机A、电机B、驱动轮A和驱动轮B以便机器人实现运动及模式切换功能，所述齿轮轴通过丝杠A、丝杠B、压缩弹簧A及压缩弹簧B与弹性板相连接，所述齿轮轴通过轴承与大齿轮相连接，所述大齿轮通过轴承与连接件相连接，所述连接件一端设有细丝杠，所述细丝杠上设有丝杠螺母，所述丝杠螺母与中段弹簧相连接，张紧磁力倍速链，所述磁力倍速链套在大齿轮上，并由于磁性吸力贴紧管道外壁，随着机器人沿管外壁运动。
进一步地，所述磁力倍速链与轴承、大齿轮、连接件、中段弹簧、丝杠螺母及细丝杠构成自适应模块，通过连接件相对大齿轮的转动配合中段弹簧的拉伸、压缩和弯曲实现对不同管道管径自适应的功能。
进一步地，所述中段弹簧通过细丝杠旋转调节丝杠螺母的位置，所述丝杠螺母将中段弹簧压缩至最紧，连接件与大齿轮不发生相对转动，磁力倍速链呈直线张紧状态，机器人处于直线行走模式。
进一步地，所述丝杠螺母将中段弹簧依据管道直径相应程度拉伸，连接件与大齿轮发生相对转动，磁力倍速链呈曲线张紧状态，机器人处于抱管行走模式。
进一步地，所述伸缩杆机构A、伸缩杆机构B与电机A、电机B、驱动轮A及驱动轮B相连接实现机器人行进和模式切换功能，所述驱动轮A及驱动轮B在伸缩杆机构A及伸缩杆机构B弹簧力的作用下压紧管道外壁，电机A和电机B带动驱动轮A和驱动轮B旋转，依靠驱动轮A、驱动轮B和管壁之间的摩擦力带动机器人整体沿管道轴线或周向方向运动，所述驱动轮A与驱动轮B同向转动带动大齿轮及磁力倍速链运动，机器人沿管道轴向运动，所述驱动轮A与驱动轮B异向转动配合自适应模块切换为抱管模式，机器人沿管道周向运动。
进一步地，所述弹性板通过丝杠A、丝杠B、压缩弹簧A及压缩弹簧B与齿轮轴相连接，所述弹性板处于直线运动模式时，丝杠A、丝杠B均不升降，压缩弹簧A与压缩弹簧B位置平齐，弹性板呈直线状态，所述弹性板处于抱管运动模式时，根据管道外径大小，调节丝杠A与丝杠B旋转将压缩弹簧A与压缩弹簧B压缩，弹性板呈弯曲状态。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的自适应模块通过弹簧及丝杠耦合完成，弹簧具有伸缩性，可以使机器人对不同管径进行自适应。
2、本发明通过自适应模块，可以实现直线行走模式与抱管行走模式的切换，使机器人具有多种运动模式，从而适用于更多不同管径和类型的管道。
3、本发明的运动方式采用磁力倍速链轮进行移动，具有速度快、效率高和运动平稳等优点。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的正面结构示意图。
图3为本发明车体结构示意图。
图4为本发明自适应模块示意图。
图5为本发明直线行走模式示意图。
图6为本发明抱管行走模式示意图。
图中：1弹性板、2齿轮轴、3磁力倍速链、4轴承、5大齿轮、6连接件、7中段弹簧、8丝杠螺母、9细丝杠、10电机A、11电机B、12驱动轮A、13驱动轮B、14丝杠A、15丝杠B、16压缩弹簧A、17压缩弹簧B 、18伸缩杆机构A、19伸缩杆机构B。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
请参阅图1-6，一种管外自适应检测机器人，其特征在于：包括弹性板1、齿轮轴2以及磁力倍速链3，所述弹性板1的下方设有丝杠A14、丝杠B15、压缩弹簧A16、压缩弹簧B17、伸缩杆机构A18和伸缩杆机构B19使机器人能够实现自适应功能，所述伸缩杆机构A18和伸缩杆机构B19下方安装有电机A10、电机B11、驱动轮A12和驱动轮B13以便机器人实现运动及模式切换功能，所述齿轮轴2通过丝杠A14、丝杠B15、压缩弹簧A16及压缩弹簧B17与弹性板1相连接，所述齿轮轴2通过轴承4与大齿轮5相连接，所述大齿轮5通过轴承4与连接件6相连接，所述连接件6一端设有细丝杠9，所述细丝杠9上设有丝杠螺母8，所述丝杠螺母8与中段弹簧7相连接，张紧磁力倍速链3，所述磁力倍速链3套在大齿轮5上，并由于磁性吸力贴紧管道外壁，随着机器人沿管外壁运动。
所述磁力倍速链3与轴承4、大齿轮5、连接件6、中段弹簧7、丝杠螺母8及细丝杠9构成自适应模块，通过连接件6相对大齿轮5的转动配合中段弹簧7的拉伸、压缩和弯曲实现对不同管道管径自适应的功能。
所述中段弹簧7通过细丝杠9旋转调节丝杠螺母8的位置，所述丝杠螺母8将中段弹簧7压缩至最紧，连接件6与大齿轮5不发生相对转动，磁力倍速链3呈直线张紧状态，机器人处于直线行走模式。
所述丝杠螺母8将中段弹簧7依据管道直径相应程度拉伸，连接件6与大齿轮5发生相对转动，磁力倍速链3呈曲线张紧状态，机器人处于抱管行走模式。
所述伸缩杆机构A18、伸缩杆机构B19与电机A10、电机B11、驱动轮A12及驱动轮B13相连接实现机器人行进和模式切换功能，所述驱动轮A12及驱动轮B13在伸缩杆机构A18及伸缩杆机构B19弹簧力的作用下压紧管道外壁，电机A10和电机B11带动驱动轮A12和驱动轮B13旋转，依靠驱动轮A12、驱动轮B13和管壁之间的摩擦力带动机器人整体沿管道轴线或周向方向运动，所述驱动轮A12与驱动轮B13同向转动带动大齿轮5及磁力倍速链3运动，机器人沿管道轴向运动，所述驱动轮A12与驱动轮B13异向转动配合自适应模块切换为抱管模式，机器人沿管道周向进行运动。
所述弹性板1通过丝杠A14、丝杠B15、压缩弹簧A16及压缩弹簧B17与齿轮轴2相连接，所述弹性板1处于直线运动模式时，丝杠A14、丝杠B15均不升降，压缩弹簧A16与压缩弹簧B17位置平齐，弹性板1呈直线状态，所述弹性板1处于抱管运动模式时，根据管道外径大小，调节丝杠A14与丝杠B15旋转将压缩弹簧A16与压缩弹簧B17压缩，弹性板1呈弯曲状态。
在使用时，将机器人放置于管道外，磁力倍速链3吸附于管道上，弹性板1下方所设的伸缩杆机构A18和伸缩杆机构B19进行压缩并将驱动轮A12和驱动轮B13压紧于管道上，驱动轮A12和驱动轮B13同向旋转，机器人整体沿管道轴向运动。
在使用时，由于管道外部存在变形、焊缝、接头等障碍使机器人磁力倍速链3发生变形，中段弹簧7弯曲，连接件6与大齿轮5相对转动，磁力倍速链3呈曲线张紧状态，驱动轮A12和驱动轮B13同向旋转，机器人越过障碍。
在使用时，当机器人需要切换到抱管模式运动时，驱动轮A12和驱动轮B13异向转动，将弹性板1的位置与管道轴向调整为垂直方向，细丝杠9旋转带动丝杠螺母8旋转将中段弹簧7依据管道外径相应程度进行拉伸，连接件6与大齿轮5发生相对角度转动，磁力倍速链3呈曲线张紧状态，调节丝杠A14与丝杠B15旋转将压缩弹簧A16与压缩弹簧B17压缩，使弹性板1呈弯曲状态，机器人进入抱管行走模式，进入该模式后，驱动轮A12和驱动轮B13同向旋转，机器人整体抱管进行周向运动。
Claims (6)
1.一种管外自适应检测机器人，其特征在于：包括弹性板(1)、齿轮轴(2)以及磁力倍速链(3)，所述弹性板(1)的下方设有丝杠A(14)、丝杠B(15)、压缩弹簧A(16)、压缩弹簧B(17)、伸缩杆机构A(18)和伸缩杆机构B(19)使机器人能够实现自适应功能，所述伸缩杆机构A(18)和伸缩杆机构B(19)下方安装有电机A(10)、电机B(11)、驱动轮A(12)和驱动轮B(13)以便机器人实现运动及模式切换功能，所述齿轮轴(2)通过丝杠A(14)、丝杠B(15)、压缩弹簧A(16)及压缩弹簧B(17)与弹性板(1)相连接，所述齿轮轴(2)通过轴承(4)与大齿轮(5)相连接，所述大齿轮(5)通过轴承(4)与连接件(6)相连接，所述连接件(6)一端设有细丝杠(9)，所述细丝杠(9)上设有丝杠螺母(8)，所述丝杠螺母(8)与中段弹簧(7)相连接，张紧磁力倍速链(3)，所述磁力倍速链(3)套在大齿轮(5)上，并由于磁性吸力贴紧管道外壁，随着机器人沿管外壁运动。
2.根据权利要求1所述的一种管外自适应检测机器人，其特征在于：所述磁力倍速链(3)与轴承(4)、大齿轮(5)、连接件(6)、中段弹簧(7)、丝杠螺母(8)及细丝杠(9)构成自适应模块，通过连接件(6)相对大齿轮(5)的转动配合中段弹簧(7)的拉伸、压缩和弯曲实现对不同管道管径自适应的功能。
3.根据权利要求2所述的一种管外自适应检测机器人，其特征在于：所述中段弹簧(7)通过细丝杠(9)旋转调节丝杠螺母(8)的位置，所述丝杠螺母(8)将中段弹簧(7)压缩至最紧，连接件(6)与大齿轮(5)不发生相对转动，磁力倍速链(3)呈直线张紧状态，机器人处于直线行走模式。
4.根据权利要求3所述的一种管外自适应检测机器人，其特征在于：所述丝杠螺母(8)将中段弹簧(7)依据管道直径相应程度拉伸，连接件(6)与大齿轮(5)发生相对转动，磁力倍速链(3)呈曲线张紧状态，机器人处于抱管行走模式。
5.根据权利要求4所述的一种管外自适应检测机器人，其特征在于：所述伸缩杆机构A(18)、伸缩杆机构B(19)与电机A(10)、电机B(11)、驱动轮A(12)及驱动轮B(13)相连接实现机器人行进和模式切换功能，所述驱动轮A(12)及驱动轮B(13)在伸缩杆机构A(18)及伸缩杆机构B(19)弹簧力的作用下压紧管道外壁，电机A(10)和电机B(11)带动驱动轮A(12)和驱动轮B(13)旋转，依靠驱动轮A(12)、驱动轮B(13)和管壁之间的摩擦力带动机器人整体沿管道轴线或周向方向运动，所述驱动轮A(12)与驱动轮B(13)同向转动带动大齿轮(5)及磁力倍速链(3)运动，机器人沿管道轴向运动，所述驱动轮A(12)与驱动轮B(13)异向转动使机器人原地转动90°并配合自适应模块切换为抱管行走模式，机器人可沿管道周向运动。
6.根据权利要求4所述的一种管外自适应检测机器人，其特征在于：所述弹性板(1)通过丝杠A(14)、丝杠B(15)、压缩弹簧A(16)及压缩弹簧B(17)与齿轮轴(2)相连接，所述弹性板(1)处于直线行走模式时，丝杠A(14)、丝杠B(15)均不升降，压缩弹簧A(16)与压缩弹簧B(17)位置平齐，弹性板(1)呈直线状态，所述弹性板(1)处于抱管行走模式时，根据管道外径大小，调节丝杠A(14)与丝杠B(15)旋转将压缩弹簧A(16)与压缩弹簧B(17)压缩，弹性板(1)呈弯曲状态。
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