CN210739719U - 一种管道内行走机器人的底盘结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于机械机构设计技术领域,具体涉及一种管道内行走机器人的底盘结构,包括动力单元、支撑单元和行走单元,所述支撑单元两侧分别设置有一个行走单元,行走单元上设置有动力单元;所述动力单元用于驱动行走单元并使所述底盘前进或后退,所述行走单元下端能向外侧摆转并与所处管道的内径相适应,所述支撑单元用于设置探测设备且能带动探测设备升降。本实用新型除了其自身就有防水防尘的功能以外,还可以避免现有技术中电机位置较低造成的碰撞等危害;当管道内水位较高时,在浸没两个电极后,使控制单元得到信号,由控制单元驱动升降机构动作,将平台板升高直至平台板的电极升高到水面以上,由此主动的避免了探测设备被水浸泡。
Description
技术领域
本实用新型属于机械机构设计技术领域,具体涉及一种管道内行走机器人的底盘结构。
背景技术
管道行走机器人是常用的管道内状态探测设备,其包括底盘和探测设备,探测设备包括摄像机、机械手、传感器等设备,底盘具有适应管道内径的结构。
如专利号为“2015210094607”的中国专利公开了一种自适应管道内径的机器人底盘结构,该专利中包括两个实施方案:
每个履带座上端面的前部和后部均安装一个摆转梁,两个摆转梁的上端部通过铰轴铰装在同侧基座侧边所装的折弯梁的铰轴座内,竖梁两侧与铰轴座之间的铰轴上均安装扭簧,该扭簧用于履带座随着摆转梁向基座外侧摆转后使其向基座内侧复位。
所述摆转梁中部间隔嵌装在基座同侧所制的通槽内,靠近摆转梁的通槽底面安装一自摆转梁所制通孔内穿出的定位杆,该定位杆外侧端部通过螺母安装一挡板,该挡板用于限制所述摆转梁向基座外侧摆转时的角度,为了限制摆转梁向凹槽底面贴合,可以使用铰轴座限制摆转梁向内摆转的角度。
每个履带座上端面的前部和后部均安装一个摆转梁,两个摆转梁的上端部通过铰轴铰装在同侧基座侧边所装的折弯梁的铰轴座内,两个摆转梁中部间隔嵌装在基座同侧所制的通槽内,靠近摆转梁的通槽底面安装一自摆转梁所制通孔内穿出的定位杆,该定位杆位于摆转梁和通槽底面之间的外缘套装一拉簧,该拉簧两端分别连接通槽底面和摆转梁,该拉簧用于履带座随着摆转梁向基座外侧摆转后使其向基座内侧复位,该定位杆外侧端部通过螺母安装一挡板,该挡板用于限制所述摆转梁向基座外侧摆转时的角度。
经过结构分析,上述专利存在以下问题:
1.电机下置,与履带的主动轮同轴设置,这样导致电机容易受到管道内的杂物的碰撞,或者被管道内的水浸泡。
2.基座每一侧的前后均设置一个摆转梁,结构过于复杂,安装、维护繁琐。
3.当管道内水位较高时,无法进行探测设备的避水处理。
4.履带之间的间距不便于调整,不利于不同内径的管道中使用。
实用新型内容
针对以上不足,本实用新型的目的是提供提供结构合理、便于安装维护、能避免探测设备浸水且履带间距可调的一种管道内行走机器人的底盘结构。
本实用新型的技术方案如下:
一种管道内行走机器人的底盘结构,包括动力单元、支撑单元和行走单元,所述支撑单元两侧分别设置有一个行走单元,行走单元上设置有动力单元;
所述动力单元用于驱动行走单元并使所述底盘前进或后退,所述行走单元下端能向外侧摆转并与所处管道的内径相适应,所述支撑单元用于设置探测设备且能带动探测设备升降。
一种管道内行走机器人的底盘结构,所述行走单元包括基板、主动轮、从动轮和履带,基板外侧表面上端设置主动轮,该主动轮下端的基板表面设置至少两个从动轮,所述主动轮和从动轮外缘共同缠绕所述履带;
基板的内侧表面与所述支撑单元同侧下端相互铰装,基板的内侧表面设置有动力单元,该动力单元驱动所述主动轮;
基板能带动所述主动轮、从动轮、履带和动力单元向支撑单元外侧摆转,支撑单元两侧的两个基板相对的表面上端设置有复位缓冲单元。
一种管道内行走机器人的底盘结构,所述支撑单元包括支撑杆、支撑板、平台板和升降机构,支撑板竖向的设置有四个支撑杆,支撑板两侧的两个支撑杆的下端与同侧的基板内侧表面铰装,在支撑板上设置有升降机构,该升降机构的运动端能使所述平台板上升或下降,平台上能设置所述探测设备。
一种管道内行走机器人的底盘结构,所述复位缓冲单元包括避震器,该避震器固定端与同侧的基板内侧表面铰装,该避震器的运动端与同侧的基板内侧表面铰装,所述运动端和固定端之间的避震器上套设有弹簧。
一种管道内行走机器人的底盘结构,所述支撑杆下端设置有限位板,该限位板能顶住同侧基板内侧表面并防止基板下端向支撑板内侧摆转。
一种管道内行走机器人的底盘结构,所述动力单元为涡轮蜗杆电机,涡轮蜗杆电机贴附式的设置在基板内侧表面,所以履带能够调整相互之间的间距。
一种管道内行走机器人的底盘结构,还包括控制单元,该控制单元连接所述动力单元、升降机构和两个电极,两个电极分别设置在基板和平台板上;
所述控制单元能驱动动力单元;所述控制单元能在两个电极进入水中时驱动所述升降机构。
一种管道内行走机器人的底盘结构,所述平台板两侧设置有横向的导向轮。
本实用新型的有益效果在于:本实用新型中,在基板上设置履带和蜗轮蜗杆电机,基板整体的向外侧摆转,使履带能够适应不同管道的内径,而且蜗轮蜗杆电机设置在基板内侧的上端,除了其自身就有防水防尘的功能以外,还可以避免现有技术中电机位置较低造成的碰撞等危害;另外,基板和平台板上分别设置一个电极,当管道内水位较高时,在浸没两个电极后,使控制单元得到信号,由控制单元驱动升降机构动作,将平台板升高直至平台板的电极升高到水面以上,由此主动的避免了探测设备被水浸泡;再有,两个基板内侧表面之间设置有带有弹簧的避震器,当机器人在管道内行走时,由于内径的影响,履带在其他部件重力的作用下自动的贴合在管道内壁上,避震器起到了缓冲作用,防止两个基板快速摆转时造成的探测设备下降过快导致的振动伤害;最后,基板为一个整体,其上设置主动轮、从动轮和履带以及蜗轮蜗杆电机,出现故障时可以直接更换配件,安装维护均很方便。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是图1的左视图;
图3是图1调整两个履带间距以及采用不同升降机构的示意图;
图4是图1拆除前端的基板和支撑杆后的示意图;
图5是图2在管道内行走时的示意图;
图6是图2在平台板两侧设置防撞轮的示意图。
图中:1、平台板;2、电极;3、支撑板;4、固定螺母;5、支撑杆;6、运动端;7、电机端;8、履带;9、主动轮;10、基板;11、从动轮;12、转轴;13、转动座;14、铰轴;15、避震器固定端;16、避震器;17、弹簧;18、避震器的运动端;19、动力单元;20、铰轴座;21、支撑杆的下端;22、限位板;23、导柱;24、丝杠;25、丝母;26、蜗轮蜗杆电机;27、虚线部分;28、管道内水位;29、管道;30、导向轮;32、弧形;33、探测设备。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
一种管道内行走机器人的底盘结构,如图1~6所示,本实用新型的创新在于:包括动力单元19、支撑单元和行走单元,支撑单元两侧分别设置有一个行走单元,行走单元上设置有动力单元。动力单元用于驱动行走单元并使底盘前进或后退,行走单元下端能向外侧摆转并与所处管道的内径相适应,支撑单元用于设置探测设备33且能带动探测设备升降。
本实施例中,履带采用橡胶材质,增大和管道表面的摩擦力。行走单元包括基板10、主动轮9、从动轮11和履带8,基板10外侧表面上端通过转轴12设置主动轮9,该主动轮9下端的基板10表面设置至少两个从动轮11,主动轮9和从动轮11外缘共同缠绕所述履带,图中设置有位于下端的三个从动轮11,从动轮11的数量可以按照探测设备的体积来决定。
基板10的内侧表面与支撑单元同侧支撑杆的下端21铰装在基板内侧表面设置的铰轴座20内,基板10的内侧表面设置有动力单元,该动力单元驱动主动轮9。
基板10能带动所述主动轮9、从动轮11、履带和动力单元向支撑单元外侧摆转,支撑单元两侧的两个基板相对的表面上端设置有复位缓冲单元。上述动力单元为涡轮蜗杆电机,既能防水,又能防尘,而且具有大转矩的优点,由于其为贴附式的设置在基板内侧表面,所以履带能够调整相互之间的间距。
支撑单元包括支撑杆5、支撑板3、平台板1和升降机构,支撑板竖向的设置有四个支撑杆,图中通过两个固定螺母4分别套设在支撑杆位于基板上方和下方的外缘上,二者将支撑杆与基板固定。可以调整好位于下方的固定螺母,使基板设置在支撑杆的不同高度位置处。另外,基板10上设置有多个开孔,可以调整支撑杆上端的连接位置,比如图2和图3相比较,图2中的履带间距较大,而图3的履带间距较小,这样可以根据管道的实际内径调整底盘的宽度。
支撑板两侧的两个支撑杆的下端21铰装在同侧的基板内侧表面所设的铰轴座20内,由此实现了基板下端的摆转。在支撑板上设置有升降机构,该升降机构的运动端能使所述平台板上升或下降,平台上能设置探测设备。
升降机构可以使用现有技术中能够实现上升或下降的结构,在此以两个实例进行说明:
1.升降机构如图1、2、4、5、6所示,升降机构为电动推杆,电机端7设置在基板上,而朝上设置的运动端6与平台板连接。当需要上升时,电机端转动,使运动端带动平台板上升。
2.升降机构如图3所示,升降机构为丝杠丝母,丝杠24转动设置在基板上并由蜗轮蜗杆电机26驱动,在丝杠外缘啮合套设丝母25,丝母设置平台板,在基板上安装有导柱23,导柱可以穿设在丝母上或平台上。
复位缓冲单元包括避震器16,该避震器固定端15通过铰轴14与同侧的基板内侧表面所设的转动座13铰装,该避震器的运动端18通过铰轴与同侧的基板内侧表面所设的转动座铰装,运动端和固定端之间的避震器上套设有弹簧17。
支撑杆下端设置有限位板22,该限位板能顶住同侧基板内侧表面并防止基板下端向支撑板内侧摆转。
为了实现上述各种运动,还设置有控制单元,该控制单元连接动力单元、升降机构和两个电极2,两个电极分别设置在基板和平台板上。
为了避免探测设备或其他部件与管道内壁发声碰撞,可以适当的将平台板延长,在其两端通过转轴设置横向的导向轮30,导向轮的外缘设置成弧形32。
动力单元的控制由底盘或探测设备处设置的控制单元完成,该控制单元可以通过无线方式接收远程操控信号,可以驱动动力单元使机器人前进或后退,控制单元还可以控制摄像头、机械手等设备,还可以接收传感器的输出并传输到远程操控端。
本实用新型的工作过程是:
1.底盘位于图5所示的管道29内时,履带外侧与管壁接触,内侧悬空,在其他部件的重力作用下,履带内侧也与管道内壁接触,由此使基板整体向外侧摆转,而将避震器压缩,避震器自身以及弹簧的作用下,使基板的摆转动作变慢,避免了快速摆转时导致的支撑杆上方的部件快速下降出现的振动危害。
2.当行走到如图2所示的较平或者弧度较低的管道时,避震器和弹簧复位,使基板复位,并在限位板的阻挡下复位如图2所示的正常位置。
3.平台板的位置如图3中的虚线部分27所示,当管道内水位28较高时,两个电极同时与水接触,该两个电极导通并向与其连接的控制单元发出信号,控制单元接到信号后驱动升降机构上升,由图3中虚线位置上升至丝杠上端的位置,使探测设备远离水面。
4.当机器人离开水面时,升降机构可以通过平台板带动探测设备下降到图3中虚线的位置。
本实用新型中,在基板上设置履带和蜗轮蜗杆电机,基板整体的向外侧摆转,使履带能够适应不同管道的内径,而且蜗轮蜗杆电机设置在基板内侧的上端,除了其自身就有防水防尘的功能以外,还可以避免现有技术中电机位置较低造成的碰撞等危害;另外,基板和平台板上分别设置一个电极,当管道内水位较高时,在浸没两个电极后,使控制单元得到信号,由控制单元驱动升降机构动作,将平台板升高直至平台板的电极升高到水面以上,由此主动的避免了探测设备被水浸泡;再有,两个基板内侧表面之间设置有带有弹簧的避震器,当机器人在管道内行走时,由于内径的影响,履带在其他部件重力的作用下自动的贴合在管道内壁上,避震器起到了缓冲作用,防止两个基板快速摆转时造成的探测设备下降过快导致的振动伤害;最后,基板为一个整体,其上设置主动轮、从动轮和履带以及蜗轮蜗杆电机,出现故障时可以直接更换配件,安装维护均很方便。
Claims (8)
1.一种管道内行走机器人的底盘结构,其特征在于:包括动力单元、支撑单元和行走单元,所述支撑单元两侧分别设置有一个行走单元,行走单元上设置有动力单元;
所述动力单元用于驱动行走单元并使所述底盘前进或后退,所述行走单元下端能向外侧摆转并与所处管道的内径相适应,所述支撑单元用于设置探测设备且能带动探测设备升降。
2.根据权利要求1所述的一种管道内行走机器人的底盘结构,其特征在于:所述行走单元包括基板、主动轮、从动轮和履带,基板外侧表面上端设置主动轮,该主动轮下端的基板表面设置至少两个从动轮,所述主动轮和从动轮外缘共同缠绕所述履带;
基板的内侧表面与所述支撑单元同侧下端相互铰装,基板的内侧表面设置有动力单元,该动力单元驱动所述主动轮;
基板能带动所述主动轮、从动轮、履带和动力单元向支撑单元外侧摆转,支撑单元两侧的两个基板相对的表面上端设置有复位缓冲单元。
3.根据权利要求2所述的一种管道内行走机器人的底盘结构,其特征在于:所述支撑单元包括支撑杆、支撑板、平台板和升降机构,支撑板竖向的设置有四个支撑杆,支撑板两侧的两个支撑杆的下端与同侧的基板内侧表面铰装,在支撑板上设置有升降机构,该升降机构的运动端能使所述平台板上升或下降,平台上能设置所述探测设备。
4.根据权利要求3所述的一种管道内行走机器人的底盘结构,其特征在于:所述复位缓冲单元包括避震器,该避震器固定端与同侧的基板内侧表面铰装,该避震器的运动端与同侧的基板内侧表面铰装,所述运动端和固定端之间的避震器上套设有弹簧。
5.根据权利要求4所述的一种管道内行走机器人的底盘结构,其特征在于:所述支撑杆下端设置有限位板,该限位板能顶住同侧基板内侧表面并防止基板下端向支撑板内侧摆转。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种管道内行走机器人的底盘结构,其特征在于:所述动力单元为涡轮蜗杆电机,涡轮蜗杆电机贴附式的设置在基板内侧表面,所以履带能够调整相互之间的间距。
7.根据权利要求3或4或5所述的一种管道内行走机器人的底盘结构,其特征在于:还包括控制单元,该控制单元连接所述动力单元、升降机构和两个电极,两个电极分别设置在基板和平台板上;
所述控制单元能驱动动力单元;所述控制单元能在两个电极进入水中时驱动所述升降机构。
8.根据权利要求3或4或5所述的一种管道内行走机器人的底盘结构,其特征在于:所述平台板两侧设置有横向的导向轮。
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