CN206637183U - 一种转向可控的变径管道机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种转向可控的变径管道机器人，包括机器人头部，机器人尾部，连接机器人头尾部的转向铰链组，以及位于机器人头部顶端的探测铰链组，所述机器人的头尾部包括机器人头基座、尾基座、牵引电机、驱动轮叉架、辅助叉架、伸缩弹簧、叉架挡圈、驱动轮、引导轮、驱动电机、工作台；转向铰链组和探测铰链组包括万向环、复位弹簧、铆钉、牵引绳。本实用新型的优点在于：利用转向铰链组控制机器人头部前进方向；利用探测铰链组，多方向检测管道内环境；利用伸缩弹簧来伸缩驱动轮叉架、辅助叉架，满足不同直径的管道作业要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及管道机器人的技术领域，特别是一种转向可控的变径管道机器人。
背景技术
如今管道基础设施日益增多，管道机器人的市场需求量大，但是转向可控的机器人结构复杂，造价昂贵。绝大多数用数量较多的电机来驱动其转向，这样成本很高，而且控制起来就不方便了。有些管道机器人，因为结构的问题，无法进行跨越管道行驶作业。也有一些管道机器人，体形庞大，无法在小管道在作业。还有管道机器人无法在垂直的，或者半径会变化的管道里顺利作业。
如此我们迫切需要一种结构简单，控制方便，造价低廉的转向可控、可变径的管道机器人。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的上诉问题从而提出一种转向可控的变径管道机器人。
本实用新型所要解决的技术问题所采取的方案为：一种转向可控的变径管道机器人，包括机器人头部，机器人尾部，连接机器人头尾部的转向铰链组，以及位于机器人头部顶端的探测铰链组，所述机器人的头尾部包括机器人头基座、尾基座、牵引电机、驱动轮叉架、辅助叉架、伸缩弹簧、叉架挡圈、驱动轮、引导轮、驱动电机、工作台；转向铰链组和探测铰链组包括万向环、复位弹簧、铆钉、牵引绳。
在机器人头基座下方的四个导套中各有一个伸缩弹簧和一个装有驱动轮和驱动电机的驱动轮叉架，驱动轮叉架在导套内滑动并压缩伸缩弹簧，利用叉架挡圈阻止驱动轮叉架与头基座分离；头基座上方的四个导套中各有一个伸缩弹簧和一个装有引导轮的辅助叉架，辅助叉架在导套内滑动并压缩伸缩弹簧，利用叉架挡圈阻止辅助叉架与头基座分离。
转向铰链组中的万向环之间通过铆钉铆接，通过位于尾基座上的牵引电机带动穿过各个万向环的牵引绳使转向铰链组弯曲，使得头基座转向，两个牵引电机各控制一根牵引绳，每个牵引绳的一端固定在头基座上，牵引绳穿过万向环的牵引孔，绕在牵引电机轴上，再依次穿过各个万向环上与之前相对的牵引孔，将另一端固定在头基座上。
探测铰链组中的万向环之间通过铆钉铆接，通过位于头基座上的牵引电机带动穿过各个万向环的牵引绳使探测铰链组弯曲，使得放置传感器的工作台转向，两个牵引电机各控制一根牵引绳，每个牵引绳的一端固定在工作台上，牵引绳穿过万向环的牵引孔，绕在牵引电机轴上，再依次穿过各个万向环上与之前相对的牵引孔，将另一端固定在工作台上。
本实用新型的优点在于：利用由两个牵引电机控制转向的柔性杆，简单地实现了机器人的可控转向和多方向检测的目标；在基座上的导套里放入伸缩弹簧，使驱动叉架上的驱动轮和辅助叉架上的引导轮紧紧地压在管道壁上，当管道半径发生变化时，也能通过弹簧的伸缩使轮子始终压在管道壁上，从而满足变径的工作要求。
附图说明
图1为本实用新型的立体图；
图2为本实用新型的头基座的局部剖视图；
图3为本实用新型转向铰链组、探测铰链组的局部装配示意图；
图4、图5、图6为本实用新型在竖直管道内爬行并跨越管道的示意图；
图7为本实用新型控制转向与多方向检测的示意图；
图中：驱动轮1、驱动轮叉架2、尾基座3、辅助叉架4、叉架挡圈5、头基座6、驱动电机7、引导轮8、工作台9、牵引电机10、铆钉11、复位弹簧12、伸缩弹簧13、牵引绳14、万向环15、管道16。
具体实施方式
下面将结合附图详细说明本实用新型的实施方式。
如图1、图2、图3所示一种转向可控的变径管道机器人，包括机器人头部，机器人尾部，连接机器人头尾部的转向铰链组，以及位于机器人头部顶端的探测铰链组，所述机器人的头尾部包括机器人头基座6、尾基座3、牵引电机10、驱动轮叉架2、辅助叉架4、伸缩弹簧13、叉架挡圈5、驱动轮1、引导轮8、驱动电机7、工作台9；转向铰链组和探测铰链组包括万向环15、复位弹簧12、铆钉11、牵引绳14。
在机器人头基座6下方的四个导套中各有一个伸缩弹簧13和一个装有驱动轮1和驱动电机7的驱动轮叉架2，驱动轮叉架2在导套内滑动并压缩伸缩弹簧13，利用叉架挡圈5阻止驱动轮叉架2与头基座6分离；头基座6上方的四个导套中各有一个伸缩弹簧13和一个装有引导轮8的辅助叉架4，辅助叉架4在导套内滑动并压缩伸缩弹簧13，利用叉架挡圈5阻止辅助叉架4与头基座6分离，由此实现了在不同半径的管道内的作业要求。
转向铰链组中的万向环之间通过铆钉11铆接，通过位于尾基座3上的牵引电机10带动穿过各个万向环15的牵引绳14使转向铰链组弯曲，使得头基座6转向，两个牵引电机10各控制一根牵引绳14，每个牵引绳14的一端固定在头基座6上，牵引绳14穿过万向环15的牵引孔，绕在牵引电机10轴上，再依次穿过各个万向环15上与之前相对的牵引孔，将另一端固定在头基座6上，如此实现了可控转向。
探测铰链组中的万向环之间通过铆钉11铆接，通过位于头基座6上的牵引电机10带动穿过各个万向环15的牵引绳14使探测铰链组弯曲，使得放置传感器的工作台9转向，两个牵引电机10各控制一根牵引绳14，每个牵引绳14的一端固定在工作台9上，牵引绳14穿过万向环15的牵引孔，绕在牵引电机10轴上，再依次穿过各个万向环15上与之前相对的牵引孔，将另一端固定在工作台9上，如此实现了多方向检测的目标。
本实用新型的爬竖直管道与跨越管道工作过程：如图4所示，将一种转向可控的变径管道机器人置于管道16中，管道16有四个口，分别为A、B、C、D，大小不一，在伸缩弹簧13的作用下，驱动轮1、引导轮8均压在管道16壁上，使机器人不掉下来，驱动轮叉架2上的驱动电机7工作，机器人向上爬；如图5所示，机器人头部这时没有受到管道13的充分约束，但是尾基座3上的牵引电机10不转动，使转向铰链组保持竖直状态，如此机器人头部不会偏向管道口C或者管道口D；如图6所示，机器人头部成功进入管道口B，继续前行，机器人将完全进入管道口B，如此机器人完成竖直管道爬行和跨越管道目标。
本实用新型的控制转向与多方向检测工作过程：如图7所示，将一种转向可控的变径管道机器人置于管道16中，管道16有四个口，分别为A、B、C、D，大小不一，在机器人前进时，通过控制尾基座3上的两个牵引电机10联合转动，使转向铰链组逐渐弯曲，随后机器人头部在引导轮8的作用下进入管道口C，继续控制两个牵引电机10联合转动，并同时驱动电机7工作，可使机器人尾部也进入管道口C；控制机器人头基座6上的两个牵引电机10联合转动，可使探测铰链组弯曲，同时位于探测铰链组顶端的工作台9也转向，这时工作台9上的传感器可以检测管道内其他方向的情况。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种转向可控的变径管道机器人，包括机器人头部，机器人尾部，连接机器人头尾部的转向铰链组，以及位于机器人头部顶端的探测铰链组，所述机器人的头尾部包括机器人头基座、尾基座、牵引电机、驱动轮叉架、辅助叉架、伸缩弹簧、叉架挡圈、驱动轮、引导轮、驱动电机、工作台；转向铰链组和探测铰链组包括万向环、复位弹簧、铆钉、牵引绳。
2.根据权利要求1所述的一种转向可控的变径管道机器人，其特征在于：在机器人头基座下方的四个导套中各有一个伸缩弹簧和一个装有驱动轮和驱动电机的驱动轮叉架，驱动轮叉架在导套内滑动并压缩伸缩弹簧，利用叉架挡圈阻止驱动轮叉架与头基座分离；头基座上方的四个导套中各有一个伸缩弹簧和一个装有引导轮的辅助叉架，辅助叉架在导套内滑动并压缩伸缩弹簧，利用叉架挡圈阻止辅助叉架与头基座分离。
3.根据权利要求1所述的一种转向可控的变径管道机器人，其特征在于：转向铰链组中的万向环之间通过铆钉铆接，通过位于尾基座上的牵引电机带动穿过各个万向环的牵引绳使转向铰链组弯曲，使得头基座转向，两个牵引电机各控制一根牵引绳，每个牵引绳的一端固定在头基座上，牵引绳穿过万向环的牵引孔，绕在牵引电机轴上，再依次穿过各个万向环上与之前相对的牵引孔，将另一端固定在头基座上。
4.根据权利要求1所述的一种转向可控的变径管道机器人，其特征在于：探测铰链组中的万向环之间通过铆钉铆接，通过位于头基座上的牵引电机带动穿过各个万向环的牵引绳使探测铰链组弯曲，使得放置传感器的工作台转向，两个牵引电机各控制一根牵引绳，每个牵引绳的一端固定在工作台上，牵引绳穿过万向环的牵引孔，绕在牵引电机轴上，再依次穿过各个万向环上与之前相对的牵引孔，将另一端固定在工作台上。
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