CN210770999U - 管内机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管内机器人：包括载体、支承机构与驱动机构，所述支承机构包括支承杆、支承轮及支承弹性件；所述载体在至少两个不同的轴向位置上设置有所述支承机构，所述载体同一轴向位置上沿圆周方向均匀布置有至少三个所述支承机构。本实用新型载体上的每一个支承机构都配有独立的支承弹性件，因此都能够独立的适应管道直径的变化，特别是，不同的轴向位置上的支承机构均能与管道内壁接触支承，从而保证载体具有良好的稳定性，减少因载体本身失稳带来的故障，提高管内机器人的可靠性。

Description

管内机器人

技术领域

本实用新型涉及管道检测技术领域，具体涉及到一种管内机器人。

背景技术

管道运输是用管道作为运输工具的一种长距离输送液体和气体物资的输送方式，管道运输不仅运输量大、运输效率高，而且安全可靠、性价比高，还可实现自动控制。目前，管道运输逐步向着管道口径不断增大、运输能力大幅提高、管道运距迅速增加、运输物资由石油、天然气、化工产品等流体扩展至煤炭、矿石等非流体的方向发展，但很多问题应运而生，如管道长期处于压力大的恶劣环境中，受到水、油混合物、硫化氢等有害物质的腐蚀，这些管道受蚀后，关闭变薄，容易产生裂缝，造成泄露的问题，存在重大安全生产隐患，因此需要定时对管道进行清洁、检测及维修，由于管道本身所具备的局限性，管道机器人应运而生。

专利文献1公开了一种螺旋驱动式管道机器人，采用螺旋驱动的方式，可使机器人专门工作于人类不能到达的狭长管道，进行清洁、检测、敷线等操作并利用人工智能控制技术，使机器人在管道内的行进过程变得顺利。上述管道机器人行走机体配有行走支承机构、作为管道作业装置的载体，在行走驱动机构的带动下沿管道前进，行走支承机构包括三组导向轮，每组导向轮分为前后两个，前后两个导向轮的导向轮臂通过联动杆组成一个四边形，导向轮在弹簧的作用下与管道内壁接触支持。该结构存在的问题是，前后导向轮是同步收缩或外扩的，因此当管道内径发生渐变时，前后两个导向轮必然会有一个悬空，这会使得行走机体的支承不稳定，管道作业装置的工作环境不稳定，设备也可能被损坏。

专利文献1：CN103867848A。

实用新型内容

为了提高管内机器人性能的稳定性与可靠性，避免其负载的设备受到损坏，本实用新型提供了一种管内机器人。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种管内机器人：包括载体、支承机构与驱动机构，所述载体用于安装管道作业装置，所述支承机构为所述载体提供沿管道径向的支承力，所述驱动机构为所述载体提供沿管道轴向的驱动力；所述支承机构包括支承杆、支承轮及支承弹性件，所述支承杆一端铰接在所述载体上，另一端安装有所述支承轮，所述支承轮在所述支承弹性件作用下靠向管道的内壁，所述支承轮的轴心线与管道的轴心线垂直；所述载体在至少两个不同的轴向位置上设置有所述支承机构，所述载体同一轴向位置上沿圆周方向均匀布置有至少三个所述支承机构。

本实用新型的有益效果是：本实用新型载体上的每一个支承机构都配有独立的支承弹性件，因此都能够独立的适应管道直径的变化，特别是，不同的轴向位置上的支承机构均能与管道内壁接触支承，从而保证载体具有良好的稳定性，减少因载体本身失稳带来的故障，提高管内机器人的可靠性。

优选的：所述支承弹性件为弹性支持杆，所述支承弹性件的一端铰接在所述载体，另一端铰接在所述支承杆上。

优选的：所述支承弹性件为气弹簧。

优选的：所述支承机构还包括铰接座，所述支承杆铰接在所述铰接座中，所述载体为圆筒，所述圆筒的外壁沿对应所述支承机构设有平槽，所述铰接座安装在所述平槽内。

优选的：所述驱动机构与所述载体沿管道的轴向连接，包括动力件、传动件、旋转架、驱动杆、驱动轮及驱动弹性件；所述动力件通过所述传动件带动所述旋转架旋转，所述旋转架沿旋转的圆周方向均匀安装有至少三个活动的所述驱动杆，所述驱动轮安装在所述驱动杆的外端，所述驱动轮的轴心线与管道的轴心线之间呈0~90°之间的夹角，所述驱动轮在所述驱动弹性件作用下靠向管道的内壁。

优选的：所述动力件设置在所述载体内，所述传动件为万向节机构。

优选的：所述旋转架为三角架结构，所述驱动杆可伸缩的插接在所述三角架结构的角的位置，所述驱动弹性件为套接在所述驱动杆外部的圆柱弹簧。

优选的：所述驱动轮的轴心线与管道的轴心线之间呈50~80°之间的夹角。

附图说明

图1是本实用新型实施例的示意图。

图2是本实用新型实施例的部分剖视图。

图3是本实用新型实施例中A-A向视图（省略驱动机构与支承弹性件）。

图4是本实用新型实施例中B-B向视图（省略载体与支承机构）。

图5是本实用新型实施例中载体的截面图。

图6是本实用新型实施例中铰接座的示意图。

图7是本实用新型实施例中驱动轮的示意图。

图8是本实用新型另一个实施例的示意图。

载体1、平槽101，

支承机构2、支承杆201、支承轮202、支承弹性件203、铰接座204，

驱动机构3、动力件301、传动件302、旋转架303、驱动杆304、驱动轮305、驱动弹性件306、轮轴307。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

实施中，如图1~8所示，一种管内机器人：包括载体1、支承机构2与驱动机构3，所述载体1用于安装管道作业装置，所述支承机构2为所述载体1提供沿管道径向的支承力，所述驱动机构3为所述载体2提供沿管道轴向的驱动力；所述支承机构2包括支承杆201、支承轮202及支承弹性件203，所述支承杆201一端铰接在所述载体2上，另一端安装有所述支承轮202，所述支承轮202在所述支承弹性件203作用下靠向管道的内壁，所述支承轮202的轴心线与管道的轴心线垂直；所述载体1在至少两个不同的轴向位置上设置有所述支承机构2，所述载体1同一轴向位置上沿圆周方向均匀布置有至少三个所述支承机构2。本实施例载体1上的每一个支承机构2都配有独立的支承弹性件203，因此都能够独立的适应管道直径的变化，特别是，不同的轴向位置上的支承机构2均能与管道内壁接触支承，从而保证载体1具有良好的稳定性，减少因载体1本身失稳带来的故障，提高管内机器人的可靠性。通常来说，一般比较小的载体1，只需在首尾两端各设置有一组支承机构2即可，如图1所示；也可根据实际情况设置多组支承机构2，如图8所示。

实施例中，如图1、图2所示：所述支承弹性件203为弹性支持杆，所述支承弹性件203的一端铰接在所述载体1，另一端铰接在所述支承杆201上。本实施例的支承弹性件203为支持杆形式，其结构比较稳定，还能起到辅助支撑的作用，可以一定程度上减小支承杆201的材质规格。

实施例中，如图1、图2所示：所述支承弹性件203为气弹簧。本实施例的气弹簧作为支承杆201的斜撑，构成一个锐角三角形，气弹簧处于受压状态；气弹簧与支承杆201也可以构成钝角三角形，气弹簧处于受拉状态。可根据不同的情况选择合理的设置方式。

实施例中，如图1、图3、图5、图6所示：所述支承机构2还包括铰接座204，所述支承杆201铰接在所述铰接座204中，所述载体1为圆筒，所述圆筒的外壁沿对应所述支承机构2设有平槽101，所述铰接座204安装在所述平槽101内。本实施例结构具有两个优点，一是能使得载体1前后端的铰接座204安装位置定位准确，二是铰接座204与平槽101的安装也比较方便、而且牢固。此外铰接座204为U型截面，支承杆201铰接在内部，受力比较均衡。

实施例中，如图2、图4所示：所述驱动机构3与所述载体1沿管道的轴向连接，包括动力件301、传动件302、旋转架303、驱动杆304、驱动轮305及驱动弹性件306；所述动力件301通过所述传动件302带动所述旋转架303旋转，所述旋转架303沿旋转的圆周方向均匀安装有至少三个活动的所述驱动杆304，所述驱动轮305安装在所述驱动杆304的外端，所述驱动轮305的轴心线与管道的轴心线之间呈0~90°之间的夹角，所述驱动轮305在所述驱动弹性件306作用下靠向管道的内壁。本实施例的驱动机构3结构比较简洁，而且稳定性好。

实施例中，如图2所示：所述动力件301设置在所述载体1内，所述传动件302为万向节机构。本实施例的动力件301通常为电机，设置在载体1内，一是能使机器人整体结构紧凑，二是便于与载体1的管道工作装备一起实现自动控制。

实施例中，如图4所示：所述旋转架303为三角架结构，所述驱动杆304可伸缩的插接在所述三角架结构的角的位置，所述驱动弹性件306为套接在所述驱动杆304外部的圆柱弹簧。本实施例的驱动杆304与旋转架303采用扁杆和腰孔插接配合的方式来实现周向固定和轴向移动，结构简单可靠，能避免驱动轮305与管道的夹角发生变化。

实施例中，如图2所示：所述驱动轮305的轴心线与管道的轴心线之间呈50~80°之间的夹角。通常来说，夹角越大，机器人的移速越慢，但驱动力越大；夹角越小，机器人的移速越快，但驱动力就越小。可以通过更换驱动杆304的方式来调节这个夹角，以适应不同工况下的管道，从而实现效率和可靠性的平衡。

实施例中，如图7所示：所述支承轮202与驱动轮305均采用双轮的形式，支承杆201与驱动杆304均设置在双轮结构之间，受力比较均匀，载体1的移动也更平稳。以驱动轮305为例，双轮安装在轮轴307的两端，轮轴307固定在驱动杆304的外端，轮轴307与驱动轮305之间还通过设置轴承的方式来降低摩擦，以提高机器人的续航能力。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了说明本实用新型所作的举例，而并非对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷例。而这些属于本实用新型的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种管内机器人，包括载体（1）、支承机构（2）与驱动机构（3），所述载体（1）用于安装管道作业装置，所述支承机构（2）为所述载体（1）提供沿管道径向的支承力，所述驱动机构（3）为所述载体（1）提供沿管道轴向的驱动力，其特征在于：

所述支承机构（2）包括支承杆（201）、支承轮（202）及支承弹性件（203），所述支承杆（201）一端铰接在所述载体（1）上，另一端安装有所述支承轮（202），所述支承轮（202）在所述支承弹性件（203）作用下靠向管道的内壁，所述支承轮（202）的轴心线与管道的轴心线垂直；

所述载体（1）在至少两个不同的轴向位置上设置有所述支承机构（2），所述载体（1）同一轴向位置上沿圆周方向均匀布置有至少三个所述支承机构（2）。

2.根据权利要求1所述的管内机器人，其特征在于：所述支承弹性件（203）为弹性支持杆，所述支承弹性件（203）的一端铰接在所述载体（1），另一端铰接在所述支承杆（201）上。

3.根据权利要求2所述的管内机器人，其特征在于：所述支承弹性件（203）为气弹簧。

4.根据权利要求1所述的管内机器人，其特征在于：所述支承机构（2）还包括铰接座（204），所述支承杆（201）铰接在所述铰接座（204）中，所述载体（1）为圆筒，所述圆筒的外壁沿对应所述支承机构（2）设有平槽（101），所述铰接座（204）安装在所述平槽（101）内。

5.根据权利要求1所述的管内机器人，其特征在于：所述驱动机构（3）与所述载体（1）沿管道的轴向连接，包括动力件（301）、传动件（302）、旋转架（303）、驱动杆（304）、驱动轮（305）及驱动弹性件（306）；

所述动力件（301）通过所述传动件（302）带动所述旋转架（303）旋转，所述旋转架（303）沿旋转的圆周方向均匀安装有至少三个活动的所述驱动杆（304），所述驱动轮（305）安装在所述驱动杆（304）的外端，所述驱动轮（305）的轴心线与管道的轴心线之间呈0~90°之间的夹角，所述驱动轮（305）在所述驱动弹性件（306）作用下靠向管道的内壁。

6.根据权利要求5所述的管内机器人，其特征在于：所述动力件（301）设置在所述载体（1）内，所述传动件（302）为万向节机构。

7.根据权利要求5所述的管内机器人，其特征在于：所述旋转架（303）为三角架结构，所述驱动杆（304）可伸缩的插接在所述三角架结构的角的位置，所述驱动弹性件（306）为套接在所述驱动杆（304）外部的圆柱弹簧。

8.根据权利要求5所述的管内机器人，其特征在于：所述驱动轮（305）的轴心线与管道的轴心线之间呈50~80°之间的夹角。

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