CN211399003U - 一种管道检测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自动化检测技术领域。技术方案是：一种管道检测机器人，包括主机架、均匀布置在主机架周围的若干副机架、设置在副机架上的行走机构；其特征在于：所述主机架上设有用于控制主机架与副机架间距的变径机构；所述变径机构包括设置在主机架前部的连接架、设置在主机架中用于推动连接架轴向移动的驱动机构、两端分别可转动地铰接在主机架与各副机架上的第一连杆与第二连杆、两端分别可转动地铰接在连接架与各副机架上的变径弹性支撑杆、控制器、与驱动机构配合的压力传感器；所述每个副机架中，主机架、副机架、第一连杆与第二连杆组成平行四边形机构。该机器人应能自动适应管径变化，并具有结构简单和控制方便的特点。

Description

一种管道检测机器人

技术领域

本实用新型涉及自动化检测技术领域，特别是涉及一种管道检测机器人。

背景技术

管道机器人被多数大中型油气输送管道作业所采用。在实际应用中，管线中还存在大量如结胶凸起、凹陷等多种非圆形状的不规则管道，也存在连接相对较粗管道和较细管道的变径管，均要求管道机器人驱动单元能够实时进行变径调节：采用弹簧复位变径方式，优点是结构简单、设计方便，但各驱动模块牵引力难以保持一致；采用主动变径方式，机器人在未知管道参数的环境中运行，变径的实时性和柔顺性还不够理想，且控制系统复杂。

如果研制出一种具有机械自适应功能的管道机器人驱动单元，其能够根据管内的几何信息就可实时自动调整各驱动轮的转速，这将对提高管道机器人驱动单元的驱动效率具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种管道检测机器人，该机器人应能自动适应管径变化，并具有结构简单和控制方便的特点。

本实用新型的技术方案是：

一种管道检测机器人，包括主机架、均匀布置在主机架周围的若干副机架、设置在副机架上的行走机构；其特征在于：所述主机架上设有用于控制主机架与副机架间距的变径机构；

所述变径机构包括设置在主机架前部的连接架、设置在主机架中用于推动连接架轴向移动的驱动机构、两端分别可转动地铰接在主机架与各副机架上的第一连杆与第二连杆、两端分别可转动地铰接在连接架与各副机架上的变径弹性支撑杆、控制器、与驱动机构配合的压力传感器；

所述每个副机架中，主机架、副机架、第一连杆与第二连杆组成平行四边形机构，各连杆的铰接轴轴线与变径弹性支撑杆的铰接轴轴线互相平行；所述控制器连接驱动机构与压力传感器。

所述驱动机构包括设置在主机架中的驱动电机、可转动地定位在主机架上的丝杆、连接丝杆与驱动电机的减速器、固定在连接架上并与丝杆啮合的螺母；所述控制器连接驱动电机；所述压力传感器设置在连接架与螺母之间。

所述变径弹性支撑杆与副机架之间的铰接轴轴线以及第一连杆与副机架之间的铰接轴轴线位于同一直线上。

所述变径弹性支撑杆包括第一杆体、可轴向滑动地定位在第一杆体内腔中的第二杆体、设置在第一杆体内腔中用于顶推第二杆体的弹簧。

所述连接架上设有摄像头。

所述行走机构包括可转动地定位在副机架中第一轮轴与第二轮轴、固定在第一轮轴两端的一对驱动轮、固定在第二轮轴两端的一对从动轮、固定在副机架中的行走电机、向第一轮轴传递行走电机动力的锥齿轮组、分别装套在同一侧驱动轮与从动轮上的履带。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型沿圆周均布若干(优选三个)副机架，每个副机架配有独立的行走机构，可顺利通过弯管，并且三个副机架由变径机构进行控制调节，能够实现同时收缩和撑开，从而适应变管径的管道环境，完成变径管道内部检测作业。

附图说明

图1是本实用新型的主视结构示意图。

图2是图1中A-A向的剖面示意图。

图3是图2中行走机构的结构示意图。

图4是本实用新型中变径弹性支撑杆的结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1所示，一种管道检测机器人，包括主机架14、若干副机架7、行走机构与变径机构。所述副机架均匀布置在主机架周围，副机架的数量一般为三个，每个副机架上设有行走机构，变径机构设置在主机架与副机架之间用于控制主机架与副机架间距，能够精确控制三个副机架同时撑开和收回，从而适应不同管径。

所述变径机构包括连接架3、驱动机构、第一连杆6、第二连杆8、变径弹性支撑杆4、控制器(图中省略)。所述连接架设置在主机架前部(图2中主机架的左侧)，第一连杆与第二连杆的两端分别可转动地铰接在主机架与各副机架上，主机架、副机架、第一连杆与第二连杆组成平行四边形机构。所述变径弹性支撑杆的两端分别可转动地铰接在连接架与各副机架上。所述第一连杆的铰接轴轴线、第二连杆的铰接轴轴线、变径弹性支撑杆的铰接轴轴线互相平行。所述变径弹性支撑杆与副机架之间的铰接轴轴线以及第一连杆与副机架之间的铰接轴轴线位于同一直线上。所述连接架上设有摄像头1，摄像头通过安装座2与连接架固定,摄像头用于对管内状况进行观测。

所述驱动机构用于推动连接架轴向移动，连接架再通过变径弹性支撑杆带动主机架周围的各平行四边形机构同时收放，从而实现机器人的变径。

所述驱动机构中，驱动电机13固定在主机架中，丝杆10布置在主机架与连接架之间并且可转动地定位在主机架的中轴线B上，减速器12用于向丝杆传递驱动电机动力，螺母5固定在连接架上并与丝杆啮合，连接架与螺母之间还设有压力传感器11。驱动电机工作时，通过丝杆与螺母带动连接架轴向移动，连接架再通过变径弹性支撑杆带动各个副机架同时撑开或收回。所述主机架、连接架、丝杠、螺母同轴布置。

所述变径弹性支撑杆包括第一杆体4-1(管状杆体)、可轴向滑动地定位在第一杆体内腔中的第二杆体4-2、设置在第一杆体内腔中用于顶推第二杆体的弹簧4-3。所述变径弹性支撑杆能保证机器人自动适应管道径向上发生突然的微小变化，使得机器人具备通过障碍或弯管的能力，并且还具有缓冲吸振的作用。

所述控制器分别连接驱动电机与压力传感器。所述控制器可采用PLC控制器。

所述行走机构为履带机构，包括第一轮轴19、第二轮轴22、一对驱动轮20、一对从动轮23、行走电机15、锥齿轮组与履带21。所述第一轮轴与第二轮轴可转动地定位在副机架中，第一轮轴与第二轮轴垂直于主机架的中轴线，驱动轮分别固定在第一轮轴两端，从动轮分别固定在第二轮轴两端，两条履带分别装套在位于副机架同一侧的驱动轮与从动轮上(运行时，两条履带同时接触被检管道的内壁)，行走电机固定在副机架中，锥齿轮组用于向第一轮轴传递行走电机动力。所述锥齿轮组包括通过联轴器16与行走电机输出轴固定的主动齿轮17以及固定在第一轮轴上并与主动齿轮啮合的被动齿轮18。

本实用新型通过压力传感器检测副机架、行走机构与管道9之间的压力，保证行走机构能以稳定的压紧力撑紧在管道内壁上，从而具有充足且稳定的牵引力。

当控制器监测到压力传感器的压力数值大于某一既定数值时，控制器启动驱动电机，驱动电机推动连接架水平向左移动，从而缩小平行四边形机构的张角，降低行走机构对管道的压力；反之，当控制器监测到压力传感器的压力数值小于某一既定数值时，控制器启动驱动电机(驱动电机反转)，驱动电机推动连接架水平向右移动，从而增大平行四边形机构的张角，增加行走机构对管道的压力；当行走机构撑紧管道时，控制器再监测驱动电机是否处于堵转状态(驱动电机的转速信号经过光电编码器转换后发送至控制器)，如果为堵转状态则说明四边形机构无法再扩张，控制器停止驱动电机工作(避免电机损坏)。

Claims (6)

1.一种管道检测机器人，包括主机架(14)、均匀布置在主机架周围的若干副机架(7)、设置在副机架上的行走机构；其特征在于：所述主机架上设有用于控制主机架与副机架间距的变径机构；

所述变径机构包括设置在主机架前部的连接架(3)、设置在主机架中用于推动连接架轴向移动的驱动机构、两端分别可转动地铰接在主机架与各副机架上的第一连杆(6)与第二连杆(8)、两端分别可转动地铰接在连接架与各副机架上的变径弹性支撑杆(4)、控制器、与驱动机构配合的压力传感器(11)；

所述每个副机架中，主机架、副机架、第一连杆与第二连杆组成平行四边形机构，各连杆的铰接轴轴线与变径弹性支撑杆的铰接轴轴线互相平行；所述控制器连接驱动机构与压力传感器。

2.根据权利要求1所述的一种管道检测机器人，其特征在于：所述驱动机构包括设置在主机架中的驱动电机(13)、可转动地定位在主机架上的丝杆(10)、连接丝杆与驱动电机的减速器(12)、固定在连接架上并与丝杆啮合的螺母(5)；所述控制器连接驱动电机；所述压力传感器设置在连接架与螺母之间。

3.根据权利要求2所述的一种管道检测机器人，其特征在于：所述变径弹性支撑杆与副机架之间的铰接轴轴线以及第一连杆与副机架之间的铰接轴轴线位于同一直线上。

4.根据权利要求3所述的一种管道检测机器人，其特征在于：所述变径弹性支撑杆包括第一杆体(4-1)、可轴向滑动地定位在第一杆体内腔中的第二杆体(4-2)、设置在第一杆体内腔中用于顶推第二杆体的弹簧(4-3)。

5.根据权利要求4所述的一种管道检测机器人，其特征在于：所述连接架上设有摄像头(1)。

6.根据权利要求5所述的一种管道检测机器人，其特征在于：所述行走机构包括可转动地定位在副机架中第一轮轴(19)与第二轮轴(22)、固定在第一轮轴两端的一对驱动轮(20)、固定在第二轮轴两端的一对从动轮(23)、固定在副机架中的行走电机(15)、向第一轮轴传递行走电机动力的锥齿轮组、分别装套在同一侧驱动轮与从动轮上的履带(21)。

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