CN210005624U - 自适应探头及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及管道检测技术领域，提供一种自适应探头及机器人，包括用于管道检测的探头本体，自适应探头还包括基座，转动设于基座上的转动座，以及活动式穿设于转动座内的用于安装探头本体的固定座；转动座靠近管道的端面与管道的壁面相适配以使转动座的轴线与管道的轴线相垂直，转动座与探头本体同轴设置，转动座内还设有使固定座伸出转动座外表面的弹性件，以及，用于检测固定座位置的检测装置。本实用新型提供的自适应探头及机器人，探头本体随转动座旋转，探头本体伸出转动座外表面的端部自动垂直贴靠在检测点，保证检测精度；检测装置检测探头本体处于待检测位置即可进行检测，并可自动调节探头本体使之垂直贴靠在检测点，方便管道检测。

Description

自适应探头及机器人

技术领域

本实用新型涉及管道检测技术领域，尤其提供一种自适应探头及机器人。

背景技术

随着电力需求的不断增大，各种输电管廊开始大量使用，为防输电管廊因绝缘缺陷导致损坏，国家电网对巡检机器人的功能性提出了更高的要求，不仅要求在巡检过程中能够读取仪器仪表读数，还要求对各种电力设备的局部放电进行自动检测。

现有的巡检机器人的局部放电检测的表面均为平面，对大圆柱形管道的侧向表面各点的检测有很大局限性。大圆柱形管道的局部放电检测，要求局放检测的探头前端面与圆柱面检测点的垂直且紧帖，检测难度相对大。若探头前端面与圆柱面上的检测点的法向不垂直，偏转角度过大，就会导致检测不到或检测数据不精确。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自适应探头及机器人，旨在解决现有技术中的检测探头不易与圆柱面上的检测点垂直且贴紧的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：自适应探头，包括用于管道检测的探头本体，所述自适应探头还包括基座，转动设于所述基座上的转动座，以及活动式穿设于所述转动座内的用于安装所述探头本体的固定座；所述转动座靠近所述管道的端面与所述管道的壁面相适配以使所述转动座的轴线与所述管道的轴线相垂直，所述转动座与所述探头本体同轴设置，所述转动座内还设有可使所述固定座伸出所述转动座外表面的弹性件，以及，用于检测所述固定座位置的检测装置。

进一步地，所述转动座靠近所述管道的一端设有与所述管道的壁面相适配的弧形板，所述弧形板中心设有与所述转动座同轴线的、以供所述固定座伸出的通孔；或者，所述转动座靠近所述管道的端面设置成与所述管道的壁面相适配的弧形面。

进一步地，所述弧形板的两边缘分别设有一与所述管道轴线平行的第一转轴，各所述第一转轴上均设有滚轮。

进一步地，所述基座上设有用于驱使所述转动座复位至所述转动座垂直所述基座状态的复位件，所述复位件包括对称设置于所述基座与所述转动座旋转轴线两侧的两拉簧，各所述拉簧的两端分别与所述弧形板和所述基座连接。

进一步地，所述转动座靠近所述基座一端设有可拆式的压板，所述弹性件为设于所述压板和所述固定座之间的压簧。

进一步地，所述压簧设置有四个，所述转动座内设有限制所述固定座向远离所述基座方向脱离所述转动座的限位部，所述固定座靠近所述压板的一端设有四个第一定位柱，所述压板上设有四个第二定位柱，各所述压簧的两端分别套设在所述第一定位柱和与所述第一定位柱正对设置的所述第二定位柱上。

进一步地，所述固定座包括沿所述探头本体周向设置的固定部、以及位于所述固定部靠近所述基座一侧的固定板，所述固定板具有位于所述固定部外侧且沿所述固定部周向的凸缘部，所述凸缘部远离所述基座一侧与所述限位部抵接，所述凸缘部的边缘与所述转动座的内壁之间间隙配合，所述限位部与所述固定部之间间隙配合。

进一步地，所述转动座靠近所述基座一侧沿周向设有两第二转轴，两所述第二转轴同轴且与所述管道的轴线平行，所述基座上设有供各所述第二转轴安装的转轴台。

进一步地，所述检测装置包括固设于所述固定座靠近所述基座一端的触发片，以及用于检测所述触发片位置的光电检测开关，所述光电检测开关固定于所述转动座上且位于所述触发片远离所述管道的一侧。

还提供一种机器人，包括机器人本体，还包括所述的自适应探头，所述机器人本体上设有驱动所述自适应探头的驱动单元、接收所述检测装置的检测信号并控制所述探头本体进行检测的控制器。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的自适应探头，转动座靠近管道的一端与管道圆柱面适应，且转动座能够转动，在自适应探头靠近圆柱面时，转动座逐渐贴靠在管道圆柱面上，探头本体随转动座发生转动，探头本体垂直伸出转动座外表面，使得探头本体与管道的检测点垂直且抵接在管道检测点处，保证检测精度；检测装置检测探头处于待检测位置即可对管道进行检测，这样在自适应探头靠近检测点的过程中能够自动调节探头本体使之垂直贴紧检测点，方便管道的检测，可保证检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的自适应探头的立体结构示意图；

图2为图1中自适应探头的左视图；

图3为图2中自适应探头沿A-A剖线的剖视图；

图4为图3中B处的放大图；

图5为本实用新型实施例提供的自适应探头与管道配合结构的示意图。

其中，图中各附图标记：

1—管道、2—探头本体；

10—固定座、11—固定部、12—固定板、121—第一定位柱、122—凸缘部；

20—基座、21—基座底板、22—转轴台、221—第二转轴、23—第一拉簧固定位、24—拉簧；

30—转动座、31—转动座本体、311—限位部、32—弧形板、321—弧形面、322—第一转轴、323—第二拉簧固定位、33—滚轮、34—压板、341—第二定位柱、35—压簧；

40—检测装置、41—触发片、42—光电检测开关；

α—偏转角度、d1—第一边缘、d2—第二边缘、D—基座运动方向、S—平面。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1至图3和图5所示，本实用新型实施例提供的自适应探头，包括用于管道1检测的探头本体2，自适应探头还包括基座20，转动设于基座20上的转动座30，以及活动式穿设于转动座30内的用于安装探头本体2的固定座10；转动座30靠近管道1的端面与管道1的壁面相适配以使转动座30的轴线与管道1的轴线相垂直，转动座30与探头本体2同轴设置，转动座30内还设有使固定座10伸出转动座30外表面的弹性件，以及，用于检测固定座10位置的检测装置40。

在对管道1进行放电检测时，驱动单元(未示出)与基座20连接，通过驱动单元将自适应探头沿基座运动方向D(与管道1轴线垂直)推向管道1，自适应探头非垂直检测点靠近管道1(即探头本体2轴心线与管道1轴线空间异面垂直)时，自适应探头靠近管道1端部的第一边缘d1与管道1先接触，继续推动基座20沿基座运动方向D往管道1移动，转动座30受到管道1的阻力向下转动，由于转动座30端面(即弧形面321)与管道1壁面适配，自适应探头靠近管道1的端部的第二边缘d2逐渐靠近管道1并最终与管道1贴合，这时自适应探头靠近管道1的一端与管道1壁面贴合完毕(即弧形面321贴合在管道1上)。由于探头本体2伸出转动座30外表面，在转动座30贴靠管道1的过程中，探头本体2与管道1壁面接触，进而被管道1壁面推动沿转动座30内壁向基座20移动，位置改变，直至检测装置40检测到探头本体2位置移动至待检测位置(探头本体2与检测点垂直贴紧时探头本体2相对于转动座30的位置，这时转动座30的轴线与管道1的轴线位于同一平面且相互垂直)，发出检测位置就绪信号，控制驱动单元停止移动自适应探头并对管道1进行放电检测。检测完毕后，停止探头本体2对管道1的放电检测，驱动单元控制自适应探头离开管道1，这时自适应探头的运动与其靠近管道1时刚好相反，弹性件推动探头本体2回复至初始位置。当检测装置40检测到探头本体2离开待检测位置时，检测不到探头本体2处于待检测位置，发出检测位置未就绪信号。当探头本体2回归初始位置时，驱动自适应探头继续远离管道1直至与管道1完全分离，这时即可沿管道1长度方向或周向移动自适应探头，对其它位置进行检测。这样即使是人工驱动探头移动也能识别探头本体2是否处在待检测位置，当然也可以将检测装置40及驱动单元与控制器连接，进而实现自适应探头对管道1自动进行放电检测。当然，这里的检测装置40输出的信号既可以是显示探头本体2位于不同位置的光信号，也可以是探头本体2相对转动座30位置/位移的数字信号等。其中，探头本体2用于管道1壁面局部的放电检测，探头本体2处于待测位置时基座运动方向D与探头本体2的轴心线形成的夹角即为转动座的偏转角度α，也可通过测量偏转角度α来标记/计算检测点的位置。

本实施例中，转动座30靠近管道1的一端与管道1圆柱面适应，且转动座30能够转动，在自适应探头靠近管道1的圆柱面时，转动座30逐渐贴靠在管道1圆柱面上，探头本体2随转动座30发生转动，探头本体2垂直伸出转动座30外表面，使得探头本体2与管道1的检测点垂直且抵接在管道1检测点处；检测装置40检测探头本体2处于待检测位置即对检测点进行检测，这样在自适应探头靠近检测点的过程中能够自动调节探头本体2使之垂直贴靠在检测点，方便管道1的检测，可保证检测精度。

优选的，固定座20靠近管道1的一端与探头本体2齐平。这样能够保护探头本体2，避免探头本体2靠近/远离管道1时其边缘与管道1接触磨损。

参照图1至图3和图5所示，转动座30靠近管道1的一端设有与管道1的壁面相适配的弧形板32，弧形板32中心设有与转动座30同轴线的、以供固定座10伸出的通孔；或者，转动座30靠近管道1的端面设置成与管道1的壁面相适配的弧形面321。本实施例中，弧形板32/弧形面321设置在转动座本体31靠近管道1的一侧，弧形板32/弧形面321为两种转动座30与管道1壁面配合的方案，这里只需要将弧形板32/弧形面321贴靠在管道1上，就能够使探头本体2沿转动座30的轴线方向向基座20移动并最终垂直贴靠在检测点处，即探头本体2最终的位置与管道1的检测点垂直且贴紧。

优选地，在转动座本体31靠近管道1的一端设置弧形板32，弧形面321位于弧形板32靠近管道一侧；弧形板32与转动座31一体成型。这样弧形板32的边缘超出转动座本体31，能够使自适应探头适应更大的偏转角度α，可使探头本体2轴心线与管道1轴线之间具有更大的距离。

参照图1至图3和图5所示，优选地，未与管道1接触时，探头本体2靠近管道1的一端位于弧形板32/弧形面321和其对应的弦所在的平面S之间。这样一方面能够减小探头本体2贴靠管道1时固定座10边缘与管道1之间的摩擦阻力，减小管道1与探头本体2及固定座10的磨损；另一方面，第一边缘d1和第二边缘d2能够对探头本体2起到一定的保护作用。同时，也可以减少探头本体2的位移，减小固定座10与转动座本体31内壁的磨损，提高探头本体2位置的检测精度，进而提高管道1检测结果的精度。

弧形板32的两边缘分别设有一与管道1轴线平行的第一转轴322，各第一转轴322上均设有滚轮33。本实施例中，通过滚轮33能够减小转动座30在贴靠管道1过程中与管道1之间的阻力，减小摩擦，减小管道1和转动座30边缘的磨损。

优选地，滚轮33采用圆柱体结构，这样能够防止转动座30沿管道1长度方向滑动，便于精确控制探头本体2在管道1上的位置，提高自适应探头的检测精度。同时，当实际的检测点沿管道1周向偏离预设的检测点时，只需要沿管道1周向转动自适应探头即可滑动至预设的检测点，而不需要将自适应探头与管道1完全分离再重新对齐，避免反复对位。

基座20上设有用于驱使转动座30复位至转动座30垂直基座20状态的复位件，复位件包括对称设置于基座20与转动座30旋转轴线两侧的两拉簧24，各拉簧24的两端分别与弧形板32和基座20连接。本实施例中，两拉簧24能够使转动座30处于垂直基座20的垂直位置，在靠近管道1的过程中，转动座30发生转动，偏离垂直位置，与管道1垂直；转动座30与管道1分离后，拉簧24使转动座30回复垂直位置。这样能够使得转动座30处于合适的角度与管道1接触，便于转动座30的自动旋转，也有利于准确贴靠在检测点处。

进一步地，基座底板21上设有第一拉簧固定位23，两第一拉簧固定位23与两第二转轴221呈十字形排列，且中心位于探头本体2的轴心线上；弧形板32的两端且靠近基座20一侧设有第二拉簧固定位323，两拉簧24与探头本体2的轴心线位于同一平面。这样拉簧24与第二转轴221之间的力臂较长，容易使转动座30回复垂直位置。

转动座30靠近基座20一端设有可拆式的压板34，弹性件为设于压板34和固定座10之间的压簧35。进一步地，压板34与探头本体2轴心线垂直，压板34与固定座10之间沿探头本体2轴心线周向均匀设有多个压簧35。这样能够保障固定座10的运动方向与转动座本体31的轴线平行，减少固定座10与转动座30内壁之间的摩擦，避免固定座10卡顿，进而提高探头本体2的位置检测精度。

压簧35设置有四个，转动座30内设有限制固定座10向远离基座20方向脱离转动座30的限位部311，固定座10靠近压板34的一端设有四个第一定位柱121，压板34上设有四个第二定位柱341，各压簧35的两端分别套设在第一定位柱121和与第一定位柱121正对设置的第二定位柱341上。本实施例中，限位部311和压板34能够将固定座10限制在一个特定的活动区间内，可防止固定座10脱出。第一定位柱121和第二定位柱341可保障固定座10受力方向一致，且可防止由于压簧35位置变化而影响固定座10的移动和位置，进而影响检测结果。

参照图3、图4所示，固定座10包括沿探头本体2周向设置的固定部11、以及位于固定部11靠近基座20一侧的固定板12，固定板12具有位于固定部11外侧且沿固定部11周向的凸缘部122，凸缘部122远离基座20一侧与限位部311抵接，凸缘部122的边缘与转动座30的内壁之间间隙配合，限位部311与固定部11之间间隙配合。本实施例中，固定座10周向的侧面与转动座30内壁间隙配合，能够减小固定座10与转动座30之间的摩擦力，防止固定座10移动时卡顿。进一步地，凸缘部122和限位部311边缘设有倒角。

参照图1至图3所示，转动座30靠近基座20一侧沿周向设有两第二转轴221，两第二转轴221同轴且与管道1的轴线平行，基座20上设有供各第二转轴221安装的转轴台22。本实施例中，转轴台22能够使转动座30与基座底板21之间具有一定间隙，使转动座30具有较大的转动角度，有利于增加探头的偏转角度α。

进一步地，还可以在基座底板21上设置避空孔，使转动座30的具有更大的偏转角度α。同时还有利于探头本体2和检测装置与控制器连接的导线的布线。

参照图3所示，检测装置40包括固设于固定座10靠近基座20一端的触发片41，以及用于检测触发片41位置的光电检测开关42，光电检测开关42固定于转动座30上且位于触发片41远离管道1的一侧。本实施例中，通过光电检测开关42检测触发片41来定位固定座10的位置/位移，其结构简单，检测更加灵敏。

优选地，触发片41和光电检测开关42位于固定座10轴线上，由于触发片41位于四个压簧35中心，其位置不会沿探头本体2周向偏离，这样其测量结果更加准确，不易受到固定座10与转动座30之间间隙影响。

本实用新型是实施例还提供一种机器人，包括机器人本体(未示出)，还包括上述的自适应探头，机器人本体上设有驱动自适应探头的驱动单元、接收检测装置40的检测信号并控制探头本体2进行检测的控制器。基座20与驱动单元连接，探头本体2及检测装置与控制器电连接，控制器接收检测装置检测的探头本体2位置信号，控制探头本体2对管道1进行检测，并接收探头本体2对管道1检测的数据。

检测时，控制器控制驱动单元，驱动自适应探头向管道1检测点运动；探头本体2垂直贴靠在检测点时，探头本体2处于待检测位置，检测装置40将检测位置就绪信号传输到控制器，控制器接控制驱动单元停止移动，并控制探头本体2对管道1进行放电检测；当探头本体2位置发生移动时，探头本体2处于非待检测位置，检测位置就绪信号消失，控制器监测到探头本体2位置未就绪，探头本体2中止对管道1的放电检测；当该检测点检测完毕后，控制器控制探头本体2停止对管道1局部的放电检测，控制驱动单元驱动自适应探头离开管道1。机器人移动至下一检测点，重复上述检测过程。

本实施例中，自适应探头与机器人本体连接，实现了机器人自动对准管道1检测点并进行放电检测，探头本体2自动垂直贴靠在检测点处，测量方便高效。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.自适应探头，包括用于管道检测的探头本体，其特征在于：所述自适应探头还包括基座，转动设于所述基座上的转动座，以及活动式穿设于所述转动座内的用于安装所述探头本体的固定座；所述转动座靠近所述管道的端面与所述管道的壁面相适配以使所述转动座的轴线与所述管道的轴线相垂直，所述转动座与所述探头本体同轴设置，所述转动座内还设有使所述固定座伸出所述转动座外表面的弹性件，以及，用于检测所述固定座位置的检测装置。

2.根据权利要求1所述的自适应探头，其特征在于：所述转动座靠近所述管道的一端设有与所述管道的壁面相适配的弧形板，所述弧形板中心设有与所述转动座同轴线的、以供所述固定座伸出的通孔；或者，所述转动座靠近所述管道的端面设置成与所述管道的壁面相适配的弧形面。

3.根据权利要求2所述的自适应探头，其特征在于：所述弧形板的两边缘分别设有一与所述管道轴线平行的第一转轴，各所述第一转轴上均设有滚轮。

4.根据权利要求2所述的自适应探头，其特征在于：所述基座上设有用于驱使所述转动座复位至所述转动座垂直所述基座状态的复位件，所述复位件包括对称设置于所述基座与所述转动座旋转轴线两侧的两拉簧，各所述拉簧的两端分别与所述弧形板和所述基座连接。

5.根据权利要求1所述的自适应探头，其特征在于：所述转动座靠近所述基座一端设有可拆式的压板，所述弹性件为设于所述压板和所述固定座之间的压簧。

6.根据权利要求5所述的自适应探头，其特征在于：所述压簧设置有四个，所述转动座内设有限制所述固定座向远离所述基座方向脱离所述转动座的限位部，所述固定座靠近所述压板的一端设有四个第一定位柱，所述压板上设有四个第二定位柱，各所述压簧的两端分别套设在所述第一定位柱和与所述第一定位柱正对设置的所述第二定位柱上。

7.根据权利要求6所述的自适应探头，其特征在于：所述固定座包括沿所述探头本体周向设置的固定部、以及位于所述固定部靠近所述基座一侧的固定板，所述固定板具有位于所述固定部外侧且沿所述固定部周向的凸缘部，所述凸缘部远离所述基座一侧与所述限位部抵接，所述凸缘部的边缘与所述转动座的内壁之间间隙配合，所述限位部与所述固定部之间间隙配合。

8.根据权利要求1所述的自适应探头，其特征在于：所述转动座靠近所述基座一侧沿周向设有两第二转轴，两所述第二转轴同轴且与所述管道的轴线平行，所述基座上设有供各所述第二转轴安装的转轴台。

9.根据权利要求1至8任一项所述的自适应探头，其特征在于：所述检测装置包括固设于所述固定座靠近所述基座一端的触发片，以及用于检测所述触发片位置的光电检测开关，所述光电检测开关固定于所述转动座上且位于所述触发片远离所述管道的一侧。

10.一种机器人，包括机器人本体，其特征在于：还包括如权利要求1至9任一项所述的自适应探头，所述机器人本体上设有驱动所述自适应探头的驱动单元、接收所述检测装置的检测信号并控制所述探头本体进行检测的控制器。

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