CN209856616U - 一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构 - Google Patents

Abstract

本新型涉及一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构，包括承载基座、行走轮、轮架、双头电机、电磁制动机构、T型齿轮箱、驱动轴、传动轴、转台机构及控制系统，控制系统嵌于承载基座内，轮架沿承载基座轴线方向均布在承载基座下端面，轮架与承载基座下端面间通过转台机构铰接，轮架包括定位底板和承载侧板，每个承载侧板均与至少一个行走轮，行走轮通过传动轴与T型齿轮箱相互连接，T型齿轮箱通过驱动轴与双头电机相互连接。本新一方面可根据使用需要灵活调整行走机构运行时的整体通过性和协助管道机器人同步进行整体结构调整，另一方面在运行过程中，当管道机器人发生故障时，可在无动力驱动情况下有效对行走机构位置及状态进行锁定。

Description

一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构

技术领域

本实用新型涉一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构，属机器人技术领域。

背景技术

目前管道检测机器人所使用的行走机构往往均为传统的驱动电机直接与行走轮及管道机器人机身连接， 或驱动电机通过诸如齿轮箱、传动轴等结构与行走轮及管道机器人机身连接方式实现满足驱动管道机器人运行的需要，虽然这种结构可以一定程度满足使用的需要，但在运行中当前的这类行走机构一方面缺乏灵活的转向调节控制能力，同时也无法根据管道管径变化及管道内障碍物分布情况灵活调整行走机构整体的通过性，并与管道机器人设备的伸缩机构协同运行，满足管道机器人在不同管径的管路设备中运行的需要，另一方面在运行中的，当前的管道机器人用的行走机构往往均缺乏有效的自锁能力，从而导致当管道机器人发生故障等情况时，当前行走机构无法有效的对管道机器人进行定位，从而极易造成管道机器人沿管壁掉落造成损伤，同时在管道机器人滑落过程中，也极易造成管道内壁划伤，从而导致管道机器人运行的稳定性和可靠性相对较差的情况，

因此，针对这一现状迫切需要开发一种全新的管道机器人用行走机构，以满足实际使用的需要。

实用新型内容

为了解决现有技术上的不足，本实用新型提供一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构。

为了实现上面提到的效果，提出了一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构，其包括以下内容：

一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构，包括承载基座、行走轮、轮架、双头电机、电磁制动机构、T型齿轮箱、驱动轴、传动轴、转台机构及控制系统，承载基座为横断面为矩形的密闭腔体结构，控制系统嵌于承载基座内并与轮架、双头电机、电磁制动机构、转台机构电气连接，轮架共两个，沿承载基座轴线方向均布在承载基座下端面，轮架与承载基座下端面间通过转台机构铰接，且轮架与承载基座连接的转台机构轴线分别与承载基座和轮架轴线垂直并相交，并可进行0°—360°回转运动，轮架为“冂”字型槽状结构，包括定位底板和承载侧板，承载侧板以定位底板轴线对称分布在定位底板两侧，每个承载侧板均与至少一个行走轮，且两个承载侧板上的行走轮以承载基座轴线对称分布，且行走轮轴线与承载基座下端面平行分布并与承载侧板间通过铰链机构相互铰接，行走轮中，对称分布在同一轮架两侧的行走轮均通过传动轴与T型齿轮箱相互连接，传动轴与T型齿轮箱和行走轮间均通过万向联轴器相互铰接， T型齿轮箱与轮架的定位底板相互连接，并位于定位底板中线位置处，且每个轮架上均设一个T型齿轮箱，T型齿轮箱均通过驱动轴与双头电机相互连接，且驱动轴两端分别与 T型齿轮箱和双头电机连接，双头电机与承载基座下端面相互连接并位于承载基座中点位置，电磁制动机构至少两个，安装在承载基座下端面并与双头电机两侧的驱动轴相互连接。

进一步的，所述的承载基座上端面设至少一个转台机构，且承载基座上端面转台机构轴线与承载基座轴线垂直且交点位于承载基座中点位置，所述承载基座侧表面均布至少四个避障传感器，各避障传感器环绕承载基座轴线均布并与控制系统电气连接。

进一步的，所述的避障传感器轴线与水平面呈0°—45°夹角，且避障传感器检测范围为90°—135°扇形区域。

进一步的，所述的定位底板与承载侧板间通过转台机构相互铰接，定位底板下端面与承载侧板轴线间呈0°—90°夹角，且定位底板两侧的两个承载侧板间通过至少一条伸缩驱动杆相互连接，所述伸缩驱动杆轴线与承载基座下端面平行分布，并与两承载侧板后端面间相互铰接，且所述伸缩驱动杆上设至少一个伸缩位移传感器，所述伸缩驱动杆与承载侧板后端面连接位置处设压力传感器，所述转台机构、伸缩驱动杆、伸缩位移传感器及压力传感器均与控制系统电气连接。

进一步的，所述的伸缩驱动杆为电动伸缩杆、液压伸缩杆及气压伸缩杆中的任意一种。

进一步的，所述的转台机构为基于伺服电动机驱动的三维转台及二维转台中的任意一种，且所述转台机构上另设至少一个角度传感器，所述角度传感器与控制系统电气连接。

进一步的，所述的控制系统为基于工业单片机的电路系统，且所述的控制系统另设至少一个串口通讯端子。

本实用新型结构简单，使用灵活，运行自动化程度高，通用性好，一方面可有效满足各类管道机器人及管道环境运行作业的需要，并可根据使用需要灵活调整行走机构运行时的整体通过性和协助管道机器人同步进行整体结构调整，以满足不同管径管道运行的需要，极大的提高了运行的灵活性和通用性，另一方面在运行过程中，当管道机器人发生故障时，可在无动力驱动情况下有效对行走机构位置及状态进行锁定，从而实现对管道机器人的工作位置进行可靠定位，防止因行走机构定位能力不足而导致管道机器人沿管壁掉落造成损伤，和在管道机器人滑落过程中，也极易造成管道内壁划伤等严重影响管道机器人和管道设备运行稳定性的情况发生。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型俯视结构示意图；

图2为轮架结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1和2所述的一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构，包括承载基座1、行走轮2、轮架3、双头电机4、电磁制动机构5、T型齿轮箱6、驱动轴7、传动轴8、转台机构9及控制系统10，承载基座1为横断面为矩形的密闭腔体结构，控制系统10嵌于承载基座1内并与轮架3、双头电机4、电磁制动机构5、转台机构9电气连接。

本实施例中，所述轮架3共两个，沿承载基座1轴线方向均布在承载基座1下端面，轮架3与承载基座1下端面间通过转台机构9铰接，且轮架3与承载基座1连接的转台机构9轴线分别与承载基座1和轮架3轴线垂直并相交，并可进行0°—360°回转运动，轮架3为“冂”字型槽状结构，包括定位底板31和承载侧板32，承载侧板32以定位底板31轴线对称分布在定位底板31两侧，每个承载侧板32均与至少一个行走轮2，且两个承载侧板32上的行走轮2以承载基座1轴线对称分布，且行走轮2轴线与承载基座1下端面平行分布并与承载侧板32间通过铰链机构相互铰接，行走轮2中，对称分布在同一轮架3两侧的行走轮2均通过传动轴8与T型齿轮箱6相互连接，传动轴8与T型齿轮箱6和行走轮2间均通过万向联轴器11相互铰接， T型齿轮箱6与轮架3的定位底板31相互连接，并位于定位底板31中线位置处，且每个轮架3上均设一个T型齿轮箱6，T型齿轮箱6均通过驱动轴7与双头电机4相互连接，且驱动轴7两端分别与 T型齿轮箱6和双头电机4连接，双头电机4与承载基座1下端面相互连接并 位于承载基座1中点位置，电磁制动机构5至少两个，安装在承载基座1下端面并与双头电机4两侧的驱动轴7相互连接。

其中，所述的承载基座1上端面设至少一个转台机构9，且承载基座1上端面转台机构9轴线与承载基座1轴线垂直且交点位于承载基座1中点位置，所述承载基座1侧表面均布至少四个避障传感器12，各避障传感器12环绕承载基座1轴线均布并与控制系统10电气连接，且所述的避障传感器12轴线与水平面呈0°—45°夹角，且避障传感器12检测范围为90°—135°扇形区域。

需要特别说明的，所述的定位底板31与承载侧板32间通过转台机构9相互铰接，定位底板31下端面与承载侧板32轴线间呈0°—90°夹角，且定位底板31两侧的两个承载侧板32间通过至少一条伸缩驱动杆13相互连接，所述伸缩驱动杆13轴线与承载基座1下端面平行分布，并与两承载侧板32后端面间相互铰接，且所述伸缩驱动杆13上设至少一个伸缩位移传感器14，所述伸缩驱动杆13与承载侧板32后端面连接位置处设压力传感器15，所述转台机构9、伸缩驱动杆13、伸缩位移传感器14及压力传感器15均与控制系统10电气连接。

其中，所述的伸缩驱动杆13为电动伸缩杆、液压伸缩杆及气压伸缩杆中的任意一种。

同时，所述的转台机构9为基于伺服电动机驱动的三维转台及二维转台中的任意一种，且所述转台机构9上另设至少一个角度传感器16，所述角度传感器16与控制系统10电气连接。

此外，所述的控制系统10为基于工业单片机的电路系统，且所述的控制系统另设至少一个串口通讯端子。

本新型在具体实施中，首先根据需要对本新型的各零部件进行组装，然后将组装后的本新型通过承载基座上端面的转台机构与管道机器人机身连接，同时将本新型的控制系统与管道机器人的电路系统间建立电气连接和数据通讯连接。

在运行过程中，由控制系统首先打开电磁制动机构，并同时驱动双头电机运行，由双头电机通过驱动轴驱动各轮架上的T型齿轮箱进行同步运行，并由T型齿轮箱驱动轮架上两侧位置的行走轮同步旋转运行，从而满足驱动管道机器人行走运行的需要，且由于各T型齿轮箱均同步运行，从而可有效确保各行走轮实际输出动力一致，从而有效提高行走轮行走动力输出，降低行走时的运行能耗。

在行走过程中，可从道机器人的电路系统间接获得运行线路障碍物及管道管径数据，也可通过本新型承载基座侧表面的各避障传感器直接获得运行线路障碍物及管道管径数据，然后根据获得的运行线路障碍物及管道管径数据，一方面由控制系统驱动轮架与承载基座连接的转台机构运行，进行转向调整，另一方面驱动轮架定位底板和承载侧板连接的转台机构和轮架两个承载侧板之间的伸缩驱动杆同步运行，从而实现对轮架承载侧板与定位底板间夹角调整，并以此实现对定位底板与管壁间间距调整，从而达到灵活调整通过性和满足对管道机器人整体接头体积调整的目的。

当因设备故障等因素导致双头电机断电等情况发生时，一方面在断电状态下由电磁制动机构复位实现对驱动轴制动，防止驱动轴旋转，另一方面通过T型齿轮箱输出轴与输入轴旋转方向不同及输出轴与输入轴之间的夹角，实现通过T型齿轮箱输出轴与输入轴机械自锁，从而实现对行走轮状态进行定位锁定，防止因行走轮定位不稳而造成管道机器人沿管壁掉落造成损伤，和在管道机器人滑落过程中，也极易造成管道内壁划伤等严重影响管道机器人和管道设备运行稳定性的情况发生。

本实用新型结构简单，使用灵活，运行自动化程度高，通用性好，一方面可有效满足各类管道机器人及管道环境运行作业的需要，并可根据使用需要灵活调整行走机构运行时的整体通过性和协助管道机器人同步进行整体结构调整，以满足不同管径管道运行的需要，极大的提高了运行的灵活性和通用性，另一方面在运行过程中，当管道机器人发生故障时，可在无动力驱动情况下有效对行走机构位置及状态进行锁定，从而实现对管道机器人的工作位置进行可靠定位，防止因行走机构定位能力不足而导致管道机器人沿管壁掉落造成损伤，和在管道机器人滑落过程中，也极易造成管道内壁划伤等严重影响管道机器人和管道设备运行稳定性的情况发生。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构，其特征在于：所述的支撑自锁式管道探测机器人行走机构包括承载基座、行走轮、轮架、双头电机、电磁制动机构、T型齿轮箱、驱动轴、传动轴、转台机构及控制系统，承载基座为横断面为矩形的密闭腔体结构，所述控制系统嵌于承载基座内并与轮架、双头电机、电磁制动机构、转台机构电气连接，所述轮架共两个，沿承载基座轴线方向均布在承载基座下端面，所述轮架与承载基座下端面间通过转台机构铰接，且轮架与承载基座连接的转台机构轴线分别与承载基座和轮架轴线垂直并相交，并可进行0°—360°回转运动，所述轮架为“冂”字型槽状结构，包括定位底板和承载侧板，所述的承载侧板以定位底板轴线对称分布在定位底板两侧，每个承载侧板均与至少一个行走轮，且两个承载侧板上的行走轮以承载基座轴线对称分布，且所述行走轮轴线与承载基座下端面平行分布并与承载侧板间通过铰链机构相互铰接，所述行走轮中，对称分布在同一轮架两侧的行走轮均通过传动轴与T型齿轮箱相互连接，所述传动轴与T型齿轮箱和行走轮间均通过万向联轴器相互铰接，所述T型齿轮箱与轮架的定位底板相互连接，并位于定位底板中线位置处，且每个轮架上均设一个T型齿轮箱，所述 T型齿轮箱均通过驱动轴与双头电机相互连接，且驱动轴两端分别与 T型齿轮箱和双头电机连接，所述双头电机与承载基座下端面相互连接并 位于承载基座中点位置，所述电磁制动机构至少两个，安装在承载基座下端面并与双头电机两侧的驱动轴相互连接。

2.根据权利要求1所述的一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构，其特征在于，所述的承载基座上端面设至少一个转台机构，且承载基座上端面转台机构轴线与承载基座轴线垂直且交点位于承载基座中点位置，所述承载基座侧表面均布至少四个避障传感器，各避障传感器环绕承载基座轴线均布并与控制系统电气连接。

3.根据权利要求2所述的一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构，其特征在于，所述的避障传感器轴线与水平面呈0°—45°夹角，且避障传感器检测范围为90°—135°扇形区域。

4.根据权利要求1所述的一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构，其特征在于，所述的定位底板与承载侧板间通过转台机构相互铰接，定位底板下端面与承载侧板轴线间呈0°—90°夹角，且定位底板两侧的两个承载侧板间通过至少一条伸缩驱动杆相互连接，所述伸缩驱动杆轴线与承载基座下端面平行分布，并与两承载侧板后端面间相互铰接，且所述伸缩驱动杆上设至少一个伸缩位移传感器，所述伸缩驱动杆与承载侧板后端面连接位置处设压力传感器，所述转台机构、伸缩驱动杆、伸缩位移传感器及压力传感器均与控制系统电气连接。

5.根据权利要求4所述的一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构，其特征在于，所述的伸缩驱动杆为电动伸缩杆、液压伸缩杆及气压伸缩杆中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构，其特征在于，所述的转台机构为基于伺服电动机驱动的三维转台及二维转台中的任意一种，且所述转台机构上另设至少一个角度传感器，所述角度传感器与控制系统电气连接。

7.根据权利要求1所述的一种支撑自锁式管道探测机器人行走机构，其特征在于，所述的控制系统为基于工业单片机的电路系统，且所述的控制系统另设至少一个串口通讯端子。