CN207609913U - 一种自适应不同管径螺旋式行进的多功能管道机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能管道机器人，其包括可适用不同管径内壁的行进机构、牵引机构、清扫机构及控制部分等。行进机构上设有第一驱动电机、驱动主轴、旋转基座、联轴器和底盘，还包括可控制变径的弹簧。行进机构通过弹簧与旋转基座连接，当通过不同管径的管道时，可通过压缩弹簧或拉伸弹簧达到自动调节行进机构，使驱动轮带动行进轮向前行进，同时，通过改变第一驱动电机的转向可实现管道机器人的前进或后退。清扫机构通过第二驱动电机安装在机器人前端，不仅易清理管道杂物，同时避免由于管道内杂物较多而造成清扫机构卡死不转现象。牵引机构安装在机器人尾部，可通过牵引电机牵引线缆等线状物进入管道。

Description

一种自适应不同管径螺旋式行进的多功能管道机器人

技术领域

本实用新型属于机器人领域，具体涉及一种多功能管道机器人。

背景技术

随着社会的快速发展，管道已经成为了一种重要的物料输送方式，并在各行各业被广泛应用。但由于管道的封闭性，内部环境会随着时间和使用次数的增加出现因沉积物过多而导致管道堵塞的情况出现。传统的清理方法往往费时费力，且效率低。而随着科技的不断进步，针对上述情况，越来越多的管道机器人被研究和开发。

管道机器人在我国处于发展阶段，加之社会发展管道应用广泛，使管道机器人具有广阔的市场前景。管道机器人相对于人工操作，有无可比拟的优势。管道机器人在计算机的控制下，不仅可以进行采样、检测，还可以进行管道清理、管道内牵引线缆等动作。

通过对国内外管道机器人研究现状分析，总体来看，国内外已经在管道机器人领域取得了大量的成果，并已成功应用到实际中。但由于管道口径的不同，很难满足同时适应不同管径及同时实现多种功能的管道机器人。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种自适应管径的管道机器人，该管道机器人的驱动方式为螺旋式，在使管道机器人满足适应不同管径的前提下，既能前进和后退，又能清理管道和牵引线缆的功能。

一种多功能管道机器人，包括机身壳体、控制部分、行进机构、清扫机构、牵引机构。

所述机身壳体在整个机器人的后端，置于后端可以增加机器人的行走稳定性，同时减小机器人结构，机身壳体内包含控制部分；所述控制部分，包括控制盒、第一驱动电机219、陀螺仪和加速计，控制盒内包含控制电路，陀螺仪和加速计配合使用判断爬坡角度；所述行进机构包括第一驱动电机219、3个驱动轮、3个行进轮、6个机械手臂、6个弹簧、旋转基座、驱动主轴、底盘和两个联轴器；所述机械手臂6个分两组，每组3个相隔按120度，驱动轮连接驱动手臂，行进轮连接支撑手臂，驱动手臂末端为竖直杆与手臂前端夹角120度；所述旋转基座包含三个凸耳，每个凸耳相隔120度，凸耳与弹簧连接，弹簧连接驱动手臂，实现机械手臂与旋转基座之间的连接；所述驱动主轴与第一驱动电机219通过联轴器A连接，并通过过盈配合与旋转基座连接；所述底盘包含三个凸耳，每个凸耳相隔120度，凸耳与驱动机械手臂连接，底盘通过联轴器B与驱动主轴连接。

所述清扫机构包含底盘、第二驱动电机、清洁手臂和自锁螺母；所述第二驱动电机与底盘连接；所述清洁手臂相隔120度，通过转轴与第二驱动电机连接，在第一驱动电机219的转速下，可通过控制第二驱动电机的转速和转向，实现清洁手臂的转速和转向；所述自锁螺母用来拧紧清洁手臂。

所述牵引机构包含牵引电机、两个凸耳、线缆缠绕盘；线缆缠绕于缠绕盘上，通过牵引电机带动线缆缠绕盘对线缆进行拖拽牵引等动作。

所述驱动轮和行进轮均为橡胶轮，目的是增大轮与管道内壁之间的摩擦力，确保爬坡时不打滑，轮毂材质选用质量较轻的铝合金材质，目的是减小整机质量，降低成本。

本实用新型提供的一种螺旋式行进机构，底盘通过联轴器B与驱动主轴连接带动驱动手臂转动，带动与驱动手臂呈120度角的驱动轮转动，驱动轮与管道内壁滚动摩擦，从而达到前进或后退的目的。

本实用新型提供的一种自适应不同管径的行进机构，驱动手臂通过弹簧与旋转基座连接，支撑手臂通过弹簧与机身壳体连接，弹簧可拉伸和压缩，通过弹簧的拉伸和压缩可使管道机器人进入不同的管径。

本实用新型采用螺旋式行走方式，其优点在于通过主轴转动不仅可以实现管道机器人的前进，同时还可以实现后退功能。

本实用新型的行走机构采用120度均匀分布结构，其优点在于机器人行走中不仅稳定，而且能够均匀分散载荷，使管道机器人承受更大的力。

本实用新型的优点在于机器人可实现牵引线缆、清洁管道和适应不同管径的多种功能。

附图说明

如图1所示为本实用新型的整体结构示意图。

如图2所示为本实用新型的整体结构侧视图。

如图3所示为本实用新型的整体结构主视图。

如图4所示为图1中C处的放大图。

如图5所示为图2中D处的放大图。

如图6所示为机身壳体的剖视图及内部构成图。

图中：总分四部分：1、清扫机构，2、行走机构，3、机身壳体，4、牵引机构；对应每部分：101、自锁螺母，102、清洁手臂，103、清洁工具，104、清洁手臂转轴，105第二驱动电机；201、底盘，202、驱动手臂，203、驱动轮，204、联轴器B，205、驱动轮弹簧，206、旋转基座，207、螺栓，208、联轴器A，209、行进轮，210、支撑手臂，211、行进轮弹簧，212、旋转销1，213、旋转主轴，214、螺母，215,、底盘凸耳，216，旋转基座凸耳，217、驱动轮旋转销，218、旋转销2，219、第一驱动电机；301、外壳体，302、第一凸耳，303、第二凸耳，304、弹簧连接口，305、控制部件；401、线缆，402、牵引机构凸耳，403、线缆缠绕盘，404牵引电机。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术上方案，下面结合附图进行详细阐述。

如图1，图2，图3，图4，图5，图6所示，一种多功能的管道机器人，包括机身壳体3，为整个装置提供稳定的电力输出和控制功能，机身壳体内部包含第一驱动电机219、控制部件305，外部包含外壳体301、第一凸耳302、第二凸耳303和弹簧连接口304，外壳体301是圆柱薄壁结构，在外壳体301上依次相隔120度分布着3个第一凸耳、3个第二凸耳和3个弹簧连接口，弹簧连接口304连接行进轮弹簧211，行进轮弹簧211连接支撑手臂210，支撑手臂210以旋转销212为转动中心转动，210与行进轮209连接。机身壳体内部装有第一驱动电机219，第一驱动电机219输出轴通过208联轴器A与旋转主轴213连接，旋转主轴203与旋转基座206过盈配合连接，同时与底盘201通过204联轴器B连接，旋转基座206是一个圆柱结构，在206上有三个旋转基座第二凸耳16，旋转基座第二凸耳16与驱动轮弹簧205连接，205与驱动手臂202连接，202末端通过驱动轮旋转销217与驱动轮203连接，202起始端通过218旋转销2与底盘第二凸耳15连接，并以218为转动中心转动，通过205与202连接可通过弹簧的压缩或拉伸来实现管道机器人进入不同管径的管道中，通过第一驱动电机219、201、204、206、208和213的组合，可使旋转主轴213、底盘201和旋转基座206同转速，进而带动驱动手臂202达到同轴转速，使行进轮209、带一定角度的驱动轮203和弹簧的共同作用下贴紧管道内壁向前螺旋式前进，同时可以控制第一驱动电机219的转向达到管道机器人的前进或后退功能。

清扫机构1用来清洁管道内杂物，包括第二驱动电机105，第二驱动电机105安装在底盘201上，第二驱动电机主轴上配合有三个清洁手臂102，清洁手臂102通过自锁螺母101锁紧，使清洁手臂102与主轴同轴转动，在第二驱动电机未开机时105与底盘同轴转动，与第二驱动电机主轴配合的清洁手臂102同轴转动，从而达到清洁杂物的目的。在第二驱动电机105开机的状态下还可通过控制第二驱动电机105的转速达到清洁手臂转速的快慢程度。

牵引机构4用来牵引线缆等绳状物进入管道，包括牵引电机404，牵引电机404安装在牵引机构凸耳402上，402安装在外壳体301上，牵引电机404的主轴上配合有线缆缠绕盘403，线缆缠绕盘403用来缠绕线缆的同时还可起到拖拽线缆的作用。

Claims (5)

1.一种多功能管道机器人，包括行进机构、清扫机构、牵引机构以及控制电路板，还包括设置在行进机构上的螺旋驱动机械手和行进机械手，其特征在于：所述机械手通过弹簧与机器人机身连接，所述行进机构上的螺旋驱动机械手包括三个机械手臂，每个机械手臂通过弹簧与机身连接，每个机械手臂上包括一个驱动轮，每个驱动轮的轴心上设有转轴，所述行进机构上的行进机械手包括三个机械手臂，每个机械手臂通过弹簧与机身壳体连接，每个机械手臂上包括一个行进轮；所述清扫机构上设有底盘，底盘上连接有第二驱动电机，第二驱动电机的输出轴上设有与输出轴配合的三个清洁手臂，清洁手臂末端可根据实际需要安装清洁毛刷或清洁刀片等清洁工具；所述牵引机构上设有牵引电机和线缆缠绕盘。

2.根据权利要求1所述的多功能管道机器人，其特征是：所述行进机构包括第一驱动电机，第一驱动电机输出轴通过联轴器A与螺旋驱动机械手的主轴连接，主轴上有旋转基座，旋转基座的侧壁上等间距分布有三个凸耳，每个凸耳通过弹簧与螺旋驱动机械手的手臂连接，机械手臂与底盘上的凸耳连接。

3.根据权利要求1所述的多功能管道机器人，其特征是：所述行进机构包括螺旋驱动机械手，所述螺旋驱动机械手包括机械手臂末端的驱动轮，每个驱动轮与机械手臂末端轴线呈60°夹角。

4.根据权利要求1所述的多功能管道机器人，其特征是：所述底盘通过联轴器B与所述输出轴连接，底盘另一端连接第二驱动电机。

5.根据权利要求1所述的多功能管道机器人，其特征是：所述牵引机构通过两个凸耳与机器人机身连接，凸耳一侧装有牵引电机，牵引电机通过输出轴与线缆缠绕盘连接。