CN116817084A - 一种可适用于不同管径的管道探伤机器人 - Google Patents

一种可适用于不同管径的管道探伤机器人 Download PDF

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朱天成
范世东
时文涛
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Abstract

本发明公开了一种可适用于不同管径的管道探伤机器人，其包括机器人本体、多个行走机构以及多个连接支撑机构，机器人本体包括机身、机身套和伸缩驱动组件，伸缩驱动组件固定设置在机身上，并且伸缩驱动组件的输出端与机身套固定连接；连接支撑机构包括若干个异型连杆和曲柄，异型连杆的两端分别与机身套及对应的行走机构铰接；曲柄的两端分别与机身及异型连杆的中部铰接。所述机器人本体、所述异型连杆和所述曲柄两两相互铰接，构成了一三角形结构，能够为行走机构提供稳定的支撑；当伸缩驱动组件驱动机身套相对机身移动时，能够改变行走机构与机器人本体的间距，从而使得机器人整体的横向尺寸得到调节，使其能够适用于不同管径的管道探伤工作。

Description

一种可适用于不同管径的管道探伤机器人
技术领域
本发明涉及管道探伤机器人技术领域，尤其涉及一种可适用于不同管径的管道探伤机器人。
背景技术
管内检测机器人是一种能够在管道内部进行检测和维修的机器人。管内探伤机器人可以有效地解决传统管道检测和维修中的人力、时间和安全等问题。它是一种具有自主导航、自主控制和自主执行任务能力的机器人，它可以穿过管道内部，对管道进行全面、准确的检测。
管道内部空间在油和水的长期作用下，管道内部表面可能会产生污垢与沉淀物，表面也可能会产生缺陷、裂纹和各种作用的腐蚀等问题，导致管道内径存在差异；其次管道本身在不同的位置直径也会不同。而申请号为202111640497.X的专利公开的一种用于自来水管道探伤检测的机器人，其无法适用于不同管径的管道内部探伤检测，导致适用性不高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种可适用于不同管径的管道探伤机器人，解决现有技术中用于自来水管道探伤检测的机器人无法适用于不同管径的管道内部探伤检测，导致适用性不高的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种可适用于不同管径的管道探伤机器人,其包括：
机器人本体，包括机身、机身套和伸缩驱动组件，所述机身与所述机身套活动连接，所述伸缩驱动组件固定设置在所述机身上，并且所述伸缩驱动组件的输出端与所述机身套固定连接，用于驱动所述机身套相对所述机身移动；
多个行走机构，沿所述机身横截面的周向均匀分布；
多个与所述行走机构一一对应的连接支撑机构，所述连接支撑机构包括若干个异型连杆和曲柄，所述异型连杆的两端分别与所述机身套及对应的所述行走机构铰接；所述曲柄的两端分别与所述机身及所述异型连杆的中部铰接。
进一步的，所述异型连杆包括依次固定连接的第一连接部、弹性件和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部彼此远离的一端分别与所述机身套和所述行走机构铰接。
进一步的，所述异型连杆还包括相互匹配的导向杆和导向套，所述第一连接部和所述第二连接部彼此靠近的一端分别固定连接有所述导向杆和所述导向套，所述弹性件的两端分别与所述第一连接部和所述导向套固定连接，所述导向杆从所述弹性件内活动穿过。
进一步的，所述行走机构包括：
行走架；
履带轮组，转动设置在所述行走架上；
履带，绕设于所述履带轮组的表面；
轮组驱动组件，固定设置在所述行走架上，并与所述履带轮组固定连接，用以驱动所述履带轮组转动。
进一步的，所述轮组驱动组件包括：
转动驱动件，固定设置在所述行走架上；
主动锥齿轮，转动设置在所述行走架上，并与所述转动驱动件的输出端固定连接；
从动锥齿轮，与所述履带轮组固定连接，并与所述主动锥齿轮啮合传动。
进一步的，若干个所述异型连杆两两为一组，若干组所述异型连杆沿着所述机身套的长度方向分布，并且每组中的两个所述异型连杆分别分布于所述行走机构的两侧。
进一步的，所述机器人本体还包括固定在所述机身端部的安装座及安装在所述安装座上的摄像头。
进一步的，所述机器人本体还包括多个固定设置在所述机身或所述机身套上的连接耳。
进一步的，所述曲柄为Y型曲柄。
进一步的，所述机身与所述机身套沿着所述机器人本体的长度方向滑动连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
所述可适用于不同管径的管道探伤机器人中，所述机器人本体、所述异型连杆和所述曲柄两两相互铰接，构成了一三角形结构，能够为所述行走机构提供稳定的支撑；当所述伸缩驱动组件驱动所述机身套相对所述机身移动时，能够改变所述行走机构与所述机器人本体的间距，从而使得机器人整体的横向尺寸得到调节，以实现机器人的主动变径，使其能够适用于不同管径的管道探伤工作。
附图说明
图1是本发明提供的一种可适用于不同管径的管道探伤机器人的结构示意图；
图2是该实施例中机器人本体的结构示意图；
图3是图2中去掉机身套的结构式意图；
图4是该实施例中行走机构去掉履带后的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种可适用于不同管径的管道探伤机器人，其结构如图1所示,包括机器人本体1、多个行走机构2以及多个与所述行走机构2一一对应的连接支撑机构3，其中，请参照图2和图3，所述机器人本体1包括机身11、机身套12和伸缩驱动组件13，所述机身11与所述机身套12活动连接，具体的，所述机身11与所述机身套12沿着所述机器人本体1的长度方向滑动连接；所述伸缩驱动组件13固定设置在所述机身11上，并且所述伸缩驱动组件13的输出端与所述机身套12固定连接，用于驱动所述机身套12相对所述机身11移动；具体的，所述伸缩驱动组件13为气缸液压缸或电动推杆；多个所述行走机构2沿所述机身11横截面的周向均匀分布；所述连接支撑机构3包括若干个异型连杆31和曲柄32，所述异型连杆31的两端分别与所述机身套12及对应的所述行走机构2铰接；所述曲柄32的两端分别与所述机身11及所述异型连杆31的中部铰接。
所述可适用于不同管径的管道探伤机器人中，所述机器人本体1、所述异型连杆31和所述曲柄32两两相互铰接，构成了一三角形结构，能够为所述行走机构2提供稳定的支撑；当所述伸缩驱动组件13驱动所述机身套12相对所述机身11移动时，能够改变所述行走机构2与所述机器人本体1的间距，从而使得机器人整体的横向尺寸得到调节，以实现机器人的主动变径，使其能够适用于不同管径的管道探伤工作。
请继续参照图1，为实现机器人的被动变径，作为优选的实施例，所述异型连杆31包括依次固定连接的第一连接部311、弹性件312和第二连接部313，所述第一连接部311和所述第二连接部313彼此远离的一端分别与所述机身套12和所述行走机构2铰接。作为具体的实施例，所述弹性件312为弹簧。
可以理解的是，处于压缩状态的所述弹性件312能够始终通过所述第二连接部313对所述行走机构2施加一推力，以使所述行走机构2紧贴管壁移动；当管道的管径发生变化时，所述弹性件312能够实时伸缩，以实现机器人的被动变径；并且，由于所述弹性件312的弹性能够缓冲行走时产生的一部分振动，使得所述异型连杆31具有良好的减震能力，从而能够避免所述机器人本体1上的电气元件因受振动而导致寿命降低。
为了避免所述弹性件312只发生沿其长度方向的形变，作为优选的实施例，所述异型连杆31还包括相互匹配的导向杆314和导向套315，所述第一连接部311和所述第二连接部313彼此靠近的一端分别固定连接有所述导向杆314和所述导向套315，所述弹性件312的两端分别与所述第一连接部311和所述导向套315固定连接，所述导向杆314从所述弹性件312内活动穿过。作为具体的实施例，所述曲柄32的顶端与所述导向套315铰接。
可以理解，通过在所述第一连接部311和所述第二连接部313彼此靠近的一端分别固定连接有所述导向杆314和所述导向套315，并将所述弹性件312的两端分别与所述第一连接部311和所述导向套315固定连接，能够使得所述弹性件312伸展或压缩时始终沿其长度方向，以避免所述弹性件312发生弯曲而影响所述异型连杆31使用的稳定性。
为了提高所述连接支撑机构3的可靠性，作为优选的实施例，若干个所述异型连杆31两两为一组，若干组所述异型连杆31沿着所述机身套12的长度方向分布，并且每组中的两个所述异型连杆31分别分布于所述行走机构2的两侧。
可以理解的是，通过将若干个所述异型连杆31两两设置为一组，并使每组中的两个所述异型连杆31分别分布于所述行走机构2的两侧，能够使得两个所述异型连杆31分别从所述行走机构2的两侧提供支撑，从而提高了所述连接支撑机构3的可靠性。
如图1和图4所示，具体的，所述行走机构2包括行走架21、履带轮组22、履带23和轮组驱动组件24，其中，所述履带轮组22转动设置在所述行走架21上；所述履带23绕设于所述履带轮组22的表面；所述轮组驱动组件24固定设置在所述行走架21上，并与所述履带轮组22固定连接，用以驱动所述履带轮组转动。
可以理解的是，履带式的所述行走机构2具有较强的爬行能力，能够在管道内复杂环境下行走。
请继续参照图4，作为优选的实施例，所述轮组驱动组件24包括转动驱动件241、主动锥齿轮242和从动锥齿轮243，其中，所述转动驱动件241固定设置在所述行走架21上，具体的，所述转动驱动件241包括电机和减速器；所述主动锥齿轮242转动设置在所述行走架21上，并与所述转动驱动件241的输出端固定连接；所述从动锥齿轮243与所述履带轮组22固定连接，并与所述主动锥齿轮242啮合传动。作为具体的实施例，所述轮组驱动组件24还包括单独设置在所述行走架21上的电源。
可以理解的是，所述主动锥齿轮242和所述从动锥齿轮243相互啮合，一方面能够提高传动的精度和稳定性，另一方面也能够减小所述行走机构2的体积，以使其能够适用于小管径管道内的行走。
需要说明的是，将所述转动驱动件241与所述履带轮组22通过锥齿轮传动只是该实施例中的一种较佳的传动方式，在其他实施例中，所述转动驱动件241与所述履带轮组22之间还可以通过直齿轮、涡轮蜗杆或链传动。
由于管道内可能会存在固体异物、液体残留或管壁腐蚀等情况，且需要将内部情况实时反馈至上位机，以使工作人员充分了解内部情况，作为优选的实施例，所述机器人本体1还包括固定在所述机身11端部的安装座14及安装在所述安装座14上的摄像头15。优选的，所述摄像头15采用内窥镜摄像头，通过调节内窥镜的摇杆，能够实现内窥镜导向关节的360°转动，以完成管道内的摄像工作。
为了方便所述异型连杆31和所述曲柄32分别与所述机身11或所述机身套12铰接连接，作为优选的实施例，所述机器人本体1还包括多个固定设置在所述机身11或所述机身套12上的连接耳16。
可以理解，由于若干个所述异型连杆31两两设置为一组，并且每组中的两个所述异型连杆31分别分布于所述行走机构2的两侧，相应的所述连接耳16同样两两设置为一组，为了使得所述曲柄32同时与两个所述连接耳16连接，作为优选的实施例，所述曲柄32为Y型曲柄。
作为具体的实施例，所述机器人本体1还包括固定设置在所述机身11内的电源(图中未示出)，用于为各个电气元件供电。
为了方便理解本发明，以下结合图1-图4对本方案的工作原理进行详细说明：
工作时，多个所述行走机构2同步动作，以提供行走动力。机器人在管道内行走时，所述摄像头15实时采集管道内的视频或图像，当管径变化或遇到障碍物时，所述弹性件312实时伸缩，通过被动变径的方式改变机器人的横向尺寸，从而能够在管道内继续行走；当管道的管径变化较大或遇到较大的障碍物时，此时依靠所述弹性件312的伸缩变形已不足以使机器人在管道内该位置通过，可启动所述伸缩驱动组件13以驱动所述机身套12相对所述机身11移动，由于所述机器人本体1、所述异型连杆31和所述曲柄32构成的三角形结构的底边长度发生变化，三角形结构的高也会同时变化，此时所述异型连杆31的角度改变，使得所述行走机构2与所述机器人本体1的间距改变，即通过主动变径的方式改变机器人的横向尺寸。因此，本方案通过主动变径和被动变径相结合的方式来改变机器人的横向尺寸，使其能够适用于各种管径的管道探伤工作。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可适用于不同管径的管道探伤机器人，其特征在于，包括：
机器人本体，包括机身、机身套和伸缩驱动组件，所述机身与所述机身套活动连接，所述伸缩驱动组件固定设置在所述机身上，并且所述伸缩驱动组件的输出端与所述机身套固定连接，用于驱动所述机身套相对所述机身移动；
多个行走机构，沿所述机身横截面的周向均匀分布；
多个与所述行走机构一一对应的连接支撑机构，所述连接支撑机构包括若干个异型连杆和曲柄，所述异型连杆的两端分别与所述机身套及对应的所述行走机构铰接；所述曲柄的两端分别与所述机身及所述异型连杆的中部铰接。
2.根据权利要求1所述的一种可适用于不同管径的管道探伤机器人，其特征在于，所述异型连杆包括依次固定连接的第一连接部、弹性件和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部彼此远离的一端分别与所述机身套和所述行走机构铰接。
3.根据权利要求2所述的一种可适用于不同管径的管道探伤机器人，其特征在于，所述异型连杆还包括相互匹配的导向杆和导向套，所述第一连接部和所述第二连接部彼此靠近的一端分别固定连接有所述导向杆和所述导向套，所述弹性件的两端分别与所述第一连接部和所述导向套固定连接，所述导向杆从所述弹性件内活动穿过。
4.根据权利要求1所述的一种可适用于不同管径的管道探伤机器人，其特征在于，所述行走机构包括：
行走架；
履带轮组，转动设置在所述行走架上；
履带，绕设于所述履带轮组的表面；
轮组驱动组件，固定设置在所述行走架上，并与所述履带轮组固定连接，用以驱动所述履带轮组转动。
5.根据权利要求4所述的一种可适用于不同管径的管道探伤机器人，其特征在于，所述轮组驱动组件包括：
转动驱动件，固定设置在所述行走架上；
主动锥齿轮，转动设置在所述行走架上，并与所述转动驱动件的输出端固定连接；
从动锥齿轮，与所述履带轮组固定连接，并与所述主动锥齿轮啮合传动。
6.根据权利要求1所述的一种可适用于不同管径的管道探伤机器人，其特征在于，若干个所述异型连杆两两为一组，若干组所述异型连杆沿着所述机身套的长度方向分布，并且每组中的两个所述异型连杆分别分布于所述行走机构的两侧。
7.根据权利要求1所述的一种可适用于不同管径的管道探伤机器人，其特征在于，所述机器人本体还包括固定在所述机身端部的安装座及安装在所述安装座上的摄像头。
8.根据权利要求1所述的一种可适用于不同管径的管道探伤机器人，其特征在于，所述机器人本体还包括多个固定设置在所述机身或所述机身套上的连接耳。
9.根据权利要求1所述的一种可适用于不同管径的管道探伤机器人，其特征在于，所述曲柄为Y型曲柄。
10.根据权利要求1所述的一种可适用于不同管径的管道探伤机器人，其特征在于，所述机身与所述机身套沿着所述机器人本体的长度方向滑动连接。
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