CN212776268U - 一种管道机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管道机器人，包括机身和机器人行走机构，机身内安装有主控制器以及供电装置，机器人行走机构具有连接部、伸缩部以及履带行走部；所述履带行走部包括履带底座、履带、履带轮和电机，电机与主控制器连接；所述伸缩部包括缓冲箱，缓冲箱上下两侧设有导向孔，导向孔底部连接有强力弹簧，强力弹簧连接有传动杆，传动杆连接有传力板；所述连接部包括电动推杆和连接杆；机身通过第一万向节与电动推杆相连，电动推杆与机身之间连接有第一弹簧；履带底座与连接杆之间相连有第二弹簧，连接杆通过第二弹簧与履带底座连接；本管道机器人能够在遭遇内径不一的复杂管道时，能自动调整以适应管道内径的变化。

Description

一种管道机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种管道机器人。

背景技术

随着科技的不断发展，各种管道的应用也越来越广泛，管道运输作为一种高效的运输方式，其具有运输量大、运输平稳、投资少、占地少等优点。在自然的环境中，管道会随着时间的增长而发生不同程度的腐蚀。为了提高管道的使用寿命和防止管道泄露，管道的定时监测和维修是必不可少的。对管道进行检测、维护等作业时，由于管道的尺寸限制，工作人员无法进入管道中进行作业，或者工作人员进入管道中会有窒息中毒等危险，在这些情况下，就需要使用管道机器人进入管道中作业。

根据中国专利号CN205938338U公布的专利可知，该装置属于一种螺旋式管道机器人，包括依次连接的螺旋式牵引装置、电源装置及图像获取装置；螺旋式牵引装置与电源装置之间通过一个螺旋弹簧相连，电源装置与图像获取装置之间通过另一个螺旋弹簧相连，螺旋式牵引装置中设置有三组在空间呈螺旋线布置的变径驱动机构。但是该专利还是存在以下问题：该管道机器人对于复杂的内径不一的管道，不能自动调整以适应管道内径的变化，该管道机器人就很有可能受到阻挡无法前进，甚至出现机器人卡住的情况；基于此，我们提出一种管道机器人用于解决上述问题。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种能够在遭遇复杂并且内径不一的管道时，能自动调整以适应管道内径的变化的管道机器人。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：一种管道机器人，包括机身和机器人行走机构，所述机身内安装有主控制器以及为所述主控制器提供电能的供电装置，其特征在于：绕着所述机身的竖向圆周方向均匀间隔设置有至少三个所述机器人行走机构，每个所述机器人行走机构具有连接部、伸缩部以及履带行走部；

所述履带行走部包括履带底座、安装在所述履带底座两侧的履带、履带内侧的履带轮和安装在所述履带底座内用于驱动履带轮的电机，所述电机通过线缆与主控制器的输出端连接；

所述伸缩部包括呈柱状结构的缓冲箱，所述缓冲箱上下两侧均设有导向孔，所述导向孔为盲孔并且底部固定连接有强力弹簧，所述强力弹簧远离导向孔底部的一端连接有传动杆，所述传动杆与强力弹簧连接的一端位于导向孔内，传动杆的另一端固定连接有传力板；

所述连接部包括电动推杆和连接杆，所述电动推杆将机身与缓冲箱上端的传力板固定相连，所述连接杆将履带底座和缓冲箱下端的传力板固定相连的连接杆；

还包括第一弹簧、第二弹簧、第一万向节和第二万向节；所述机身通过所述第一万向节与所述电动推杆相连，电动推杆长度方向上靠近机身的周向的外侧面与所述第一弹簧的一端安装连接，所述第一弹簧远离电动推杆的一端均固定连接在机身上；

所述履带底座通过所述第二万向节与连接杆相连，所述连接杆上靠近履带底座的周向外侧面与所述第二弹簧的一端安装连接，所述第二弹簧远离连接杆的一端均固定连接在履带底座上。

该方案的工作原理：

未启动状态下，电动推杆处于收缩状态，此时整个管道机器人的体积呈初始状态。

当管道机器人放入管道后，启动主控制器，然后控制电动推杆工作，让电动推杆伸长，以此使得管道机器人的履带均抵住贴紧管道内壁，此时管道机器人形成的圆直径与管道的内部的内径相同，然后通过控制主控制器让履带行走部的电机也开始工作，管道机器人在管道内行走。

当需要进入到不同的管径的管道时，通过电动推杆的伸长来增大管道机器人圆径，从而让管道机器人进入到大管径管道；通过推动缓冲箱上的传力板，然后将传力板上的传动杆推进到缓冲箱上面的导向孔内，从而减小管道机器人形成的圆径，让其进入到较小管径管道；当管道机器人又进入到初始管道时，导向孔内的强力弹簧也会恢复，让管道机器人的圆径与初始管道内径相同。

当需要放入的管道管径比管道机器人的初始状态的圆径还小时，能够通过万向节和弹簧的配合让电动推杆处于收缩状态时能够向机器人机身的各个方向压缩，并且让连接杆向履带底座的各个方向压缩，让管道机器人能够放入管径更小的管道。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1中B处放大图。

图3为图2中缓冲箱的剖视图。

图4为图1中A处放大图。

图5为前部机器人的结构示意图。

图6为后部机器人的结构示意图。

图中标记为：

1 机身；

2 主控制器；

3 供电装置；

4 履带底座；

5 缓冲箱；

6 导向孔；

7 强力弹簧；

8 传动杆；

9 传力板；

10 电动推杆；

11 连接杆；

12 第一弹簧；

13 第一万向节；

14 第二弹簧；

15 第二万向节；

16 前部机器人；

17 后部机器人；

18 水平轴旋转伺服电机；

19 竖直轴旋转伺服电机；

20 连接块；

21 第一蛇形管；

22 第二蛇形管；

23 受力杆；

24 推杆；

25 正极磁块；

26 固定座；

27 线缆连接头；

28 外部控制器；

29 线缆；

30 放置台；

31 摄像机；

32 照明灯；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1至图6所示：一种管道机器人，包括机身1和机器人行走机构，机身1内安装有主控制器2以及为主控制器2提供电能的供电装置3；

其中，绕着机身1的竖向圆周方向均匀间隔设置有至少三个机器人行走机构，每个机器人行走机构具有连接部、伸缩部以及履带行走部；

履带行走部包括履带底座4、安装在履带底座4两侧的履带、履带内侧的履带轮和安装在履带底座4内用于驱动履带轮的电机，电机通过线缆29与主控制器2的输出端连接；

伸缩部包括呈柱状结构的缓冲箱5，缓冲箱5上下两侧均设有导向孔6，导向孔6为盲孔并且底部固定连接有强力弹簧7，强力弹簧7远离导向孔6底部的一端连接有传动杆8，传动杆8与强力弹簧7连接的一端位于导向孔6内，传动杆8的另一端固定连接有传力板9；

连接部包括电动推杆10和连接杆11，电动推杆10将机身1与缓冲箱5上端的传力板9固定相连，连接杆11将履带底座4和缓冲箱5下端的传力板9固定相连的连接杆11；

还包括第一弹簧12、第二弹簧14、第一万向节13和第二万向节15；机身1通过第一万向节13与电动推杆10相连，电动推杆10长度方向上靠近机身1的周向的外侧面与所述第一弹簧12的一端安装连接，第一弹簧12远离电动推杆10的一端均固定连接在机身1上；

履带底座4通过第二万向节15与连接杆11相连，连接杆11上靠近履带底座4的周向外侧面与第二弹簧14的一端安装连接，第二弹簧14远离连接杆11的一端均固定连接在履带底座4上。

该方案的工作原理：

未启动状态下，电动推杆10处于收缩状态，此时整个管道机器人的体积呈初始状态。

当管道机器人放入管道后，启动主控制器2，然后控制电动推杆10工作，让电动推杆10伸长，以此使得管道机器人的履带均抵住贴紧管道内壁，此时管道机器人形成的圆直径与管道的内部的内径相同，然后通过控制主控制器2让履带行走部的电机也开始工作，管道机器人在管道内行走。

当需要进入到不同的管径的管道时，通过电动推杆10的伸长来增大管道机器人圆径，从而让管道机器人进入到大管径管道；通过推动缓冲箱5上的传力板9，然后将传力板9上的传动杆8推进到缓冲箱5上面的导向孔6内，从而减小管道机器人形成的圆径，让其进入到较小管径管道；当管道机器人又进入到初始管道时，导向孔6内的强力弹簧7也会恢复，让管道机器人的圆径与初始管道内径相同。

当需要放入的管道管径比管道机器人的初始状态的圆径还小时，能够通过万向节和弹簧的配合让电动推杆10处于收缩状态时能够向机器人机身1的各个方向压缩，并且让连接杆11向履带底座4的各个方向压缩，让管道机器人能够放入管径更小的管道。

该方案的有益效果：

通过伸缩机构和电动推杆10的配合能够让管道机器人适应管径大小不一的管道，让管道机器人在面对管径不一的管道时，也能够顺利前进，并且还能够让管道机器人适应比初始状态更小管径的管道；

所述第一弹簧12以及第二弹簧14均设置有多个，因为附图中展示出万向节的结构所以未将弹簧全部画出；所述强力弹簧7的长度小于导向孔6的深度。

其中，所述管道机器人分为前部机器人16和后部机器人17，所述前部机器人16和所述后部机器人17通过转向装置连接，所述转向装置包括与前部机器人16机身1连接的水平轴旋转伺服电机18、与后部机器人17机身1连接的竖直轴旋转伺服电机19以及将水平轴旋转伺服电机18和竖直轴旋转伺服电机19相连接的连接块20。

当管道机器人需要转向：

通过转向装置的电机转动，从而让管道机器人的前半部分(一个管道机器人)先进行转向，当管道机器人的前半部分进入到预订部分后，管道机器人继续行驶，转向装置的电机继续运作，将管道机器人的后半部分拉入预定管道。

转向装置让管道机器人在管道里面具有更大的灵活度，通过转向装置能够让管道机器人不会受到弯曲管道的限制，从而进行灵活转向，让管道机器人在面对弯曲复杂时，也能够灵活前进。

其中，所述传力板9靠近缓冲箱5的一侧面固定连接有受力杆23，所述受力杆23远离传力板9的一端贯穿至缓冲箱5的内部并且固定连接有推杆24，所述缓冲箱5内部设有缓冲筒，所述推杆24远离受力杆23的一端贯穿至缓冲筒的内部，所述推杆24位于缓冲筒内部的一端均固定连接有正极磁块25。

该方案的工作原理：

当管道机器人进入到小管径的管道时，连接杆11和电动推杆10会推动传力板9，传力板9会将冲击力吸收，再通过受力杆23排出，然后受力杆23推动推杆24然后推动正极磁块25，正极磁块25会产生排斥力，从而完成减压作业。

该方案的有益效果：

通过减压作业减缓进入较小管径收到的冲击力，从而保护机器人的关键部件不受破坏。

其中，所述前部机器人16机身1与水平轴旋转伺服电机18通过第一蛇形管21连接，所述后部机器人17机身1与竖直轴旋转伺服电机19通过第二蛇形管22连接。

该方案的有益效果：

能够让管道机器人在管道里转向时候的灵活度更大，让转向更加流畅。

其中，所述传力板9上均设置有固定座26，所述固定座26内侧为螺纹状，所述电动推杆10靠近传力板9的一端和所述连接杆11靠近传力板9的一端上均设置有螺纹杆，所述螺纹杆与固定座26内的螺纹相啮合并且旋紧在固定座26内。

通过将螺纹杆旋紧在固定座26内可以让连接杆11以及电动推杆10与传力板9之间的连接更为稳固，不容易损坏。

其中，所述后部机器人17上设置有可拆卸的线缆29连接头27，所述线缆29连接头27上设置有线缆29，所述主控制器2通过所述线缆29连接有外部控制器28，所述外部控制器28的输出端与主控制器2的输入端相连。

该方案的有益效果：

当需要管道机器人进入到一些信号较为微弱的地方可以让主控制器2通过线缆29连接的外部控制器28来进行操控，因为相比无线传输控制，线缆29能够更好保证信号传输。

其中，所述前部机器人16上设置有放置台30，所述放置台30上设置有摄像机31以及照明灯32。

通过摄像机31可以对管道内的情况进行初步的探测，管道内一般均为阴暗环境，照明灯32能够提高管道内的亮度，可以提高摄像机31的拍摄亮度。

其中，所述外部控制器28上设置有用于显示摄像器拍摄图像的显示屏和用于对整个装置进行操作的操作键盘。

显示屏可以实时观测到管道内部的具体情况，方便操作人员进行观察和记录，操作键盘可以对主控制器2进行操作。

其中，所述的履带上设置有橡胶外圈，所述橡胶外圈的外侧还设置有凸起的胶条。

橡胶外圈以及凸起的胶条可以提高履带和管道内壁的摩擦力，进而提高履带行走部的抓地能力，防止打滑。

以上仅是本实用新型优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种管道机器人，包括机身和机器人行走机构，所述机身内安装有主控制器以及为所述主控制器提供电能的供电装置，其特征在于：

绕着所述机身的竖向圆周方向均匀间隔设置有至少三个所述机器人行走机构，每个所述机器人行走机构具有连接部、伸缩部以及履带行走部；

所述履带行走部包括履带底座、安装在所述履带底座两侧的履带、履带内侧的履带轮和安装在所述履带底座内用于驱动履带轮的电机，所述电机通过线缆与主控制器的输出端连接；

所述伸缩部包括呈柱状结构的缓冲箱，所述缓冲箱上下两侧均设有导向孔，所述导向孔为盲孔并且底部固定连接有强力弹簧，所述强力弹簧远离导向孔底部的一端连接有传动杆，所述传动杆与强力弹簧连接的一端位于导向孔内，传动杆的另一端固定连接有传力板；

所述连接部包括电动推杆和连接杆，所述电动推杆将机身与缓冲箱上端的传力板固定相连，所述连接杆将履带底座和缓冲箱下端的传力板固定相连的连接杆；

还包括第一弹簧、第二弹簧、第一万向节和第二万向节；所述机身通过所述第一万向节与所述电动推杆相连，电动推杆长度方向上靠近机身的周向的外侧面与所述第一弹簧的一端安装连接，所述第一弹簧远离电动推杆的一端均固定连接在机身上；

所述履带底座通过所述第二万向节与连接杆相连，所述连接杆上靠近履带底座的周向外侧面与所述第二弹簧的一端安装连接，所述第二弹簧远离连接杆的一端均固定连接在履带底座上。

2.根据权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于：所述管道机器人分为前部机器人和后部机器人，所述前部机器人和所述后部机器人通过转向装置连接，所述转向装置包括与前部机器人机身连接的水平轴旋转伺服电机、与后部机器人机身连接的竖直轴旋转伺服电机以及将水平轴旋转伺服电机和竖直轴旋转伺服电机相连接的连接块。

3.根据权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于：所述缓冲箱上下两侧的传力板靠近缓冲箱的一侧面均固定连接有受力杆，所述受力杆远离传力板的一端贯穿至缓冲箱的内部并且均固定连接有推杆，所述缓冲箱内部设有缓冲筒，所述推杆远离受力杆的一端贯穿至缓冲筒的内部，所述推杆位于缓冲筒内部的一端均固定连接有正极磁块。

4.根据权利要求2所述的一种管道机器人，其特征在于：所述前部机器人机身与所述水平轴旋转伺服电机通过第一蛇形管连接，所述后部机器人机身与所述竖直轴旋转伺服电机通过第二蛇形管连接。

5.根据权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于：所述缓冲箱上下两侧的传力板上均设置有固定座，所述固定座内侧为螺纹状，所述电动推杆靠近传力板的一端和所述连接杆靠近传力板的一端上均设置有螺纹杆，所述螺纹杆与固定座内的螺纹相啮合并且旋紧在固定座内。

6.根据权利要求2所述的一种管道机器人，其特征在于：所述后部机器人上设置有可拆卸的线缆连接头，所述线缆连接头上设置有线缆，所述主控制器通过所述线缆连接有外部控制器，所述外部控制器的输出端与主控制器的输入端相连。

7.根据权利要求2所述的一种管道机器人，其特征在于：所述前部机器人远离连接部的一端固定安装有放置台，所述放置台上设置有摄像机，所述摄像机两侧安装有照明灯。

8.根据权利要求6所述的一种管道机器人，其特征在于：所述外部控制器上设置有用于显示摄像器拍摄图像的显示屏和用于对整个装置进行操作的操作键盘。

9.根据权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于：所述的履带上设置有橡胶外圈，所述橡胶外圈的外侧还设置有凸起的胶条。

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