CN210372537U - 一种管道机器人的多轮驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管道机器人的多轮驱动装置，本实用新型属于智能驱动领域。通过在圆形机架本体上面设置三个多轮驱动装置，且所述驱动轮呈120°分布，同时将驱动电机和驱动轮固定在同一支架上，简化了驱动装置，节省了设计空间。为了有效避免驱动轮打滑的现象，在所述驱动轮的外围包围着橡胶材料，有效的增加了静态摩擦系数，同时具有较好的弹性，同时驱动电机和驱动轮的传动方式采用同步带，在传动过程汇总保持恒定的出传动比，并且传动平稳，有一定的缓冲，减振能力，同时在使用过程中能方便的对其维护和保养。

Description

一种管道机器人的多轮驱动装置

技术领域

本实用新型属于智能驱动领域，尤其是一种管道机器人的多轮驱动装置。

背景技术

管道作为一种重要的运输工具，在生产占有重要的地位，对管道进行喷涂作业是一些管道生产制造时的重要工艺。管道内壁喷涂是许多管道在生产制造时的必备工艺，喷涂不同的材料可以起到防止管道内壁氧化和腐蚀、降低管道摩阻、增加管输量等作用。近年来，随着管道在各行业的广泛应用，管道内壁的喷涂工艺逐渐得到人们的重视。而现阶段针对一些喷涂要求不高，直径较大的管道内壁喷涂通常会采取人工喷涂的方式。

人工喷涂方式获得的表面涂层质量主要取决于喷涂工人的熟练程度，往往具有工作效率较低、工人劳动强度大、损害喷涂工人身体健康以及浪费涂料等众多弊端。而且，当遇到一些长度比较长、直径较小或者弯曲角度较大的管道时，喷涂工人就无法完成喷涂作业，这种情况下往往需要改变管道的设计。

但现有的管道喷涂参数设定及管道喷涂机器人具有很大的局限性，不能很好的完成自动喷涂工作，传统的管道机器人，行走驱动装置，利用三轴机械差速原来实现，但是这种机械结构比较复杂，占用空间大并且容易出现交叉打滑的现象。

实用新型内容

本实用新型为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种管道机器人的多轮驱动装置。

实用新型通过以下技术方案来实现一种管道机器人的多轮驱动装置，其特征包括；

圆形机架，包括圆形机架本体，呈120度设置在所述圆形机架本体上面的多轮驱动装置；

所述多轮驱动装置，包括设置圆形机架本体上面的驱动底座，同时固定在所述驱动底座一端的预紧变径电机和活动支架，设置在所述驱动底座上面并与所述预紧变径电机的转动端连接的丝杆，设置在所述丝杆上面的滑套和阻尼器，设置在所述活动支架上面的从动轮，滑动配合设置在所述驱动底座另一端的驱动支架，设置在所述驱动支架上面的驱动轮，设置在所述驱动支架上面的驱动电机，同时设置在所述驱动轮和所述驱动电机上面的同步带，以及设置在所述阻尼器一端的预紧变径螺母。

在进一步实例中，所述圆形机架本体上面布置三个多轮驱动装置，且每个驱动轮呈120度均匀布置。

在进一步实例中，所述驱动底座设置成凹型。

在进一步实例中，所述驱动支架的另一面设有预计变径机构，所述预紧变径机构，包括设置在驱动支架上面的预紧电机和行走轮支架，设置在所述行走轮支架一端的行走轮，以及设置在前述丝杆上面的预紧弹簧，所述在所述预紧弹簧一端的预紧螺母。

在进一步实例中，所述行走支架设置呈“人”字型，所述行走支架的中间连接部为转动部。

在进一步实例中，所述驱动轮的两端设有深沟球轴承。

在进一步实例中，所述活动支板包括，第一支架和第二支架，第一支架的一端设置在滑块上面，另一端与第二支架的一端转动配合设置在一起来，且所述第二支架的另一端固定在所述驱动底座的端部。

有益效果：通过在机架本体上面设置三个多轮驱动装置，且所述驱动轮呈120°分布，同时将驱动电机和驱动轮固定在同一支架上，简化了驱动装置，节省了设计空间。为了有效避免驱动轮打滑的现象，在所述驱动轮的外围包围着橡胶材料，有效的增加了静态摩擦系数，同时具有较好的弹性，同时驱动电机和驱动轮的传动方式采用同步带，在传动过程汇总保持恒定的出传动比，并且传动平稳，有一定的缓冲，减振能力，同时在使用过程中能方便的对其维护和保养。

附图说明

图1是本实用新型一种管道机器人的圆形机架的结构示意图。

图2是本实用新型一种管道机器人的多轮驱动装置结构示意图。

图3是本实用新型一种管道机器人的预紧装置的主视图。

图4是本实用新型的多轮驱动装置的局部放大图。

附图标记为：圆形机架1、多轮驱动装置2、第一预紧变径电机201、阻尼器202、从动轮203、预紧变径螺母204、驱动轮205、驱动电机206、丝杆207、驱动支架208、驱动底座209、活动支架210、滑套211、同步带212、第一支架213、第二支架214、预紧变径机构3、行走轮301、行走支架302、预紧弹簧303、变径电机304、预紧螺母305、管壁306、橡胶材料8、深沟球轴承10。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型实施例中可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施例中发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。

如图1至图4所示，一种管道机器人的多轮驱动装置2，包括：圆形机架1、多轮驱动装置2、第一预紧变径电机201、阻尼器202、从动轮203、预紧变径螺母204、驱动轮205、驱动电机206、丝杆207、驱动支架208、驱动底座209、活动支架210、滑套211、同步带212、第一支架213、第二支架214、预紧变径机构3、行走轮301、行走支架302、预紧弹簧303、变径电机304、预紧螺母305、管壁306、橡胶材料8、深沟球轴承10。

如图1所示，：圆形机架1设置成圆柱形，其：圆形机架1本体上面设置了三个多轮驱动装置2，且每个多轮驱动装置2呈120°均匀布置，进而每个驱动轮205也是呈120°布置。

如图2所示，多轮驱动单位，包括第一预紧变径电机201、阻尼器202、从动轮203、预紧变径螺母204、驱动轮205、驱动电机206、丝杆207、驱动支架208、驱动底座209、活动支架210、滑套211、同步带212、橡胶材料8和深沟球轴承10。

驱动底座209设置在所述：圆形机架1本体的上面，第一预紧变径电机201和活动支架210固定在所述驱动底座209的端部丝杆207设置在所述驱动底座209上面并与所述第一预紧变径电机201的转动端连接，滑套211滑动配合设置在所述丝杆207轴面上，阻尼器202滑动配合设置到丝杆207上面并且位于阻尼器202端部，从动轮203设置在所述活动支架210的上面，驱动支架208滑动配合设置在所述驱动底座209的另一端，驱动轮205设置在所述驱动支架208的上面，驱动电机206设置在所述驱动支架208的上面，同步带212同时设置在所述驱动轮205和所述驱动电机206的上面，预紧变径螺母204设置在所述阻尼器202的一端，为了活动支架210能够活动，活动支架210，包括第一支架213和第二支架214，第一支架213的一端设置在所述滑块上面，第一支架213的另一端与第二支架214的一端转动配合设置在一起来，第二支架214的另一端固定在所述驱动底座209的端部，从动轮203设置在所述第二支架214端部。

在进一步实例中，所述行走支架302设置呈“人”字型，所述行走支架302的中间连接部为转动部。

在进一步实例中，深沟球轴承10安装所述驱动轮205的两端，能够减小驱动轮205运动时的摩擦阻力。

在进一步实例中，为了有效避免驱动轮205打滑，在所述驱动轮205外围包围着橡胶材料8，有利于增加静态摩擦系数，同时也具有较好的弹性，为了进一步的优化运动时的缓冲和减振能力，同时增加传动的平稳性，提高喷涂机器人的工作效率，在所述驱动电机206和驱动轮205上面设置了同步带212，采用同步带212的传动方式，由于驱动方式同步带212的传动方式，能使得传动过程保持恒定的传动比，并且传动平稳，有一点缓冲、减振能力，同时也方便使用过程中对其维护和保养。

在进一步实例中，为了简化多轮驱动装置2的结构，节省设计空间，将所述驱动电机206和驱动轮205同时固定安装同一个支架上面，将所述驱动电机206和驱动轮205同时固定安装驱动支架208上面。由于该机器人采用三个多轮式驱动装置，为了使三轮式的管道机器人获得更较大的驱动力，在每个驱动轮205上面都安装了独立的驱动电机206，且该驱动电机206选用永磁式力矩电机，力矩电机在输出扭矩上与同等尺寸和重量的其他电机相比有很强的优势，可以达到低速大扭矩的动力输出要求，同时在伺服驱动器的高校控制下，能够精确的输送动力。

如图4所示，为了使的机器人在管内行走保持驱动轮205和管壁306之间正压力，产生足够的驱动能力，虽然机器人自身的重量也充当了一部分的驱动轮205和管壁306之间的压力，但是这个压力是有限的，同时三个驱动轮205式呈120°的均布布置的，重力最多能够对两个驱动轮205有效，因此在每个多轮驱动装置2上面都安装了预紧变径机构3，即保证了正常驱动又增加了管壁306之间的正压力。

预紧变径机构3，包括行走轮301、行走支架302、预紧弹簧303、变径电机304和预紧螺母305；变径电机304设置在驱动支架208的上面，行走轮301支架同时也安装在驱动支架208的上面，电机和丝杆207设计在驱动支架208内，大大提高了机架1的空间利用率，行走轮301设置在所述行走轮301支架的一端，预紧弹簧303设置在前述丝杆207的上面，所述在所述预紧弹簧303一端的预紧螺母305，变径电机304设置在所述丝杆207的端部，装有预紧弹簧303的丝杆207保证了预紧变径机构3需求也给行走轮301增添了柔性装置，在工作时，丝杆207为预紧螺母305提供轴向力，行走轮301与管壁306相互作用力，行走轮301支架与预紧弹簧303阻尼器202之间相互作用力。

在进一步实例中，所述驱动支架208、活动支架210、行走轮301支架、前盖7、底盘和驱动底座209均采用7系列的铝合金材料，既能够减轻其本体重量，也能够满足零部件的机械强度。

在进一步实例中，驱动装置在圆形弯管内要想按照预定的行走状态运行，必然要合理控制三个驱动轮205的运动方式，进而使得驱动装置符合位置要求。显然，驱动管道喷涂机器人在通过圆形弯管的过程中，互成120°夹角的行走轮301的行走速度是不同的，此时三个驱动轮205需保持一定的差速关系，利用三轴机械差速原理来实现，但这种方式的机械机构比较复杂、占用空间大并且容易出现交叉轴打滑现象。为了克服这些问题，本机器人采用三个独立的力矩电机，两种不同的控制方式来实现三轮差速动装置通过圆形弯管时，从动轮203在驱动轮205的匀速驱动下最先在弯管内运动，在行走过程中驱动装置与管道的周向夹角也不发生变化，因此可以近似看作同一方向的驱动轮205和从动轮203在管道同一位置的运动速度是一致的，因此在进行弯管喷涂时，对管道喷涂机器人能够匀速进给，并且顺利通过弯曲处。驱动轮205在某一位置时的速度直接按照从动轮203通过这一位置时的速度来运行便可，这就是状态复制原理。通过速度传感器测得三个前轮的实时速度，并安装了增量式旋转编码器。这种编码器通过被测轴带动光栅盘旋转，光栅盘转动就能够产生按一定规律变化的脉冲。控制器实时获取这些脉冲信号，并对其施加一定的算法就能够得到所测量的速度数据。增量式旋转编码器体积较小、精度高并且价格低廉，因此非常适用于从动轮203的速度采集。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种管道机器人的多轮驱动装置，其特征在于，包括；

圆形机架，包括圆形机架本体，呈120度设置在所述圆形机架本体上面的多轮驱动装置；

所述多轮驱动装置，包括设置圆形机架本体上面的驱动底座，同时固定在所述驱动底座一端的预紧变径电机和活动支架，设置在所述驱动底座上面并与所述预紧变径电机的转动端连接的丝杆，设置在所述丝杆上面的滑套和阻尼器，设置在所述活动支架上面的从动轮，滑动配合设置在所述驱动底座另一端的驱动支架，设置在所述驱动支架上面的驱动轮，设置在所述驱动支架上面的驱动电机，同时设置在所述驱动轮和所述驱动电机上面的同步带，以及设置在所述阻尼器一端的预紧变径螺母。

2.如权利要求1所述的一种管道机器人的多轮驱动装置，其特征在于，所述圆形机架本体上面布置三个多轮驱动装置，且每个驱动轮呈120度均匀布置。

3.如权利要求1所述的一种管道机器人的多轮驱动装置，其特征在于，所述驱动底座设置成凹型。

4.如权利要求1所述的一种管道机器人的多轮驱动装置，其特征在于，所述驱动支架的另一面设有预紧变径机构，所述预紧变径机构，包括设置在驱动支架上面的预紧电机和行走轮支架，设置在所述行走轮支架一端的行走轮，以及设置在前述丝杆上面的预紧弹簧，所述在所述预紧弹簧一端的预紧螺母。

5.如权利要求4所述的一种管道机器人的多轮驱动装置，其特征在于，所述行走轮支架设置呈“人”字型，所述行走轮支架的中间连接部为转动部。

6.如权利要求1所述的一种管道机器人的多轮驱动装置，其特征在于，所述驱动轮的两端设有深沟球轴承。

7.如权利要求1所述的一种管道机器人的多轮驱动装置，其特征在于，所述活动支架包括第一支架和第二支架，第一支架的一端设置在滑块上面，另一端与第二支架的一端转动配合设置在一起来，且所述第二支架的另一端固定在所述驱动底座的端部。

Images