CN213333086U - 一种用于管道机器人的行走装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于管道机器人的行走装置，其特征在于：包括连接座；连接座内设有主控制器和供电装置；连接座前侧两端均设有向前凸出的柱体，直流电机与主控制器电连接，直流电机转轴与大脚轮连接，直流电机通过卡箍与支撑杆下端连接，支撑杆上端固定连接在第一弯头两端的端口内，第一弯头夹角向下并且与两块所述连接块的一端铰接相连，两块连接块另一端与第二弯头的一端连接，第二弯头的另一端与柱体固定相连；驱动轮与伺服电机相连，电机与主控制器电连接，伺服电机通过连接套与第一连接杆的下端相连，第一连接杆的上端与连接座固定相连；本实用新型在遇到障碍物时能够越过障碍物，并且不易被障碍物阻挡，能够让管道机器人完成后续的任务。

Description

一种用于管道机器人的行走装置

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种用于管道机器人的行走装置。

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。

中国专利公告号CN206918538U公布了一种管道机器人，包括内部设有控制器的车身,所述车身上设有用于探测的旋转镜头，所述车身两侧设有车轮及连接控制器的水位感应器，所述车轮内设有轮毂电机，所述车身包括连接车轮的悬架、连接控制器且用于控制悬架升降的液压升降装置及推动车身在水中行进的螺旋桨推进器，所述车身下设有气垫。

但是该专利还是存在以下问题：管道内障碍物较多，该管道机器人在遇到较小的障碍物可能会导致车轮卡住故障，遇到较大的障碍物时就根本无法越过，就会导致管道机器人无法继续前进，从而无法完成后续的相关任务。

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：提供一种用于管道机器人的行走装置，所述行走装置在遇到障碍物时能够越过障碍物，并且不易被障碍物阻挡，能够让管道机器人完成后续的任务。

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：一种用于管道机器人的行走装置，其特征在于：包括前撑运动机构、后撑运动机构以及将所述前撑运动机构和所述后撑运动机构相连接的连接座；所述连接座呈方体状，所述连接座内设有主控制器和给主控制器提供电能的供电装置；

所述连接座前侧的宽度方向两端均设有向前凸出的柱体，所述柱体上均设有所述前撑运动机构；所述前撑运动机构包括大脚轮、直流电机、卡箍、支撑杆、连接块、第一弯头和第二弯头，所述直流电机与主控制器电连接，所述直流电机的转轴与大脚轮的轴心连接，所述直流电机通过所述卡箍与所述支撑杆下端固定连接，支撑杆上端固定连接在所述第一弯头两端的端口内，第一弯头的弯头夹角向下并且弯折处的水平径向左右两侧均与两块所述连接块的一端铰接相连，两块连接块远离铰接处的一端与所述第二弯头的一端固定连接，第二弯头的另一端与所述柱体固定相连；

所述连接座后侧的宽度方向两端均对称设有所述后撑运动机构；所述后撑运动机构包括驱动轮、伺服电机、连接套和第一连接杆，所述驱动轮与所述伺服电机相连，所述伺服电机与主控制器电连接，伺服电机通过所述连接套固定与所述第一连接杆的下端相连，第一连接杆的上端与连接座固定相连。

本方案的作用原理：

先将管道机器人固定放置在连接座上，然后启动主控制器，整个行走装置向前行驶，当遇到较大的障碍物时，前撑运动机构连接的第一弯头的前端的大脚轮首先与障碍物接触，然后所述第一弯头的后端的大脚轮以及所述后撑运动机构的驱动轮继续向前转动，然后会给前大脚轮施加向前的压力，这样的压力会让前大脚轮与障碍物紧密接触，前大脚轮转动时候会有向上的力，并且由于第一弯头的弯头夹角向下并且弯折处的水平径向左右两侧均与两块所述连接块的一端铰接相连，第一弯头就会向上运动，从而让前大脚轮高度升高，然后前大脚轮就会越过障碍物，后大脚轮也会以同样的原理越过障碍物，当前撑运动机构越过障碍物后，会通过斜向上的拉力将后撑运动机构拉上去，从而使得整个行走装置越过障碍物。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的前撑运动机构结构示意图。

图3为本实用新型的后撑运动机构结构示意图。

图中标记为：

连接座1；

主控制器2；

供电装置3；

柱体4；

大脚轮5；

支撑杆6；

第一弯头7；

连接块8；

第二弯头9；

驱动轮10；

第一连接杆11；

辅助轮12；

第二连接杆13；

转轴14；

电推杆15；

电动伸缩杆16；

旋转电机17；

刀片18；

刀片座19；

挡板20；

卡箍21；

直流电机22；

连接套23；

伺服电机24；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1至图3所示，一种用于管道机器人的行走装置，包括前撑运动机构、后撑运动机构以及将所述前撑运动机构和所述后撑运动机构相连接的连接座1；所述连接座1呈方体状，所述连接座1内设有主控制器2和给主控制器2提供电能的供电装置3；

所述连接座1前侧的宽度方向两端均设有向前凸出的柱体4，所述柱体4上均设有所述前撑运动机构；所述前撑运动机构包括大脚轮5、直流电机22、卡箍21、支撑杆6、连接块8、第一弯头7和第二弯头9，所述直流电机22与主控制器2电连接，所述直流电机22的转轴14与大脚轮5的轴心连接，所述直流电机22通过所述卡箍21与所述支撑杆6下端固定连接，支撑杆6上端固定连接在所述第一弯头7两端的端口内，第一弯头7的弯头夹角向下并且弯折处的水平径向左右两侧均与两块所述连接块8的一端铰接相连，两块连接块8远离铰接处的一端与所述第二弯头9的一端固定连接，第二弯头9的另一端与所述柱体4固定相连；

所述连接座1后侧的宽度方向两端均对称设有所述后撑运动机构；所述后撑运动机构包括驱动轮10、伺服电机24、连接套23和第一连接杆11，所述驱动轮10与所述伺服电机24相连，所述伺服电机24与主控制器2电连接，伺服电机24通过所述连接套23固定与所述第一连接杆11的下端相连，第一连接杆11的上端与连接座1固定相连。

本方案的作用原理：

先将管道机器人固定放置在连接座1上，然后启动主控制器2，整个行走装置向前行驶，当遇到较大的障碍物时，前撑运动机构连接的第一弯头7的前端的大脚轮5首先与障碍物接触，然后所述第一弯头7的后端的大脚轮5以及所述后撑运动机构的驱动轮10继续向前转动，然后会给前大脚轮5施加向前的压力，这样的压力会让前大脚轮5与障碍物紧密接触，前大脚轮5转动时候会有向上的力，并且由于第一弯头7的弯头夹角向下并且弯折处的水平径向左右两侧均与两块所述连接块8的一端铰接相连，第一弯头7就会向上运动，从而让前大脚轮5高度升高，然后前大脚轮5就会越过障碍物，后大脚轮5也会以同样的原理越过障碍物，当前撑运动机构越过障碍物后，会通过斜向上的拉力将后撑运动机构拉上去，从而使得整个行走装置越过障碍物。

本方案的有益效果：

本行走装置可以让管道机器人在遇到较小的障碍物时直接通过，遇到较大的障碍物时也能够越过，行走装置让管道机器人不会受到障碍物的限制，行走装置让管道机器人可以适用于状况更为复杂的管道，从而让管道机器人的实用性更强。

其中，所述第一弯头7的夹角为九十度，所述第二弯头9的夹角为四十五度。

因为所述前撑运动机构的支撑杆6均与所述第一弯头7的两端端口连接；如此一来，支撑杆6与第一弯头7就形成一个三角形，让前撑运动机构在运动时稳定性更强；所述第二弯头9呈四十五度，这样就能让第一弯头7的一端、连接块8和第二弯头9的一端形成一条直线，并且能让连接座1呈水平设置在前撑运动机构上方，能够让整个行走装置结构更稳定。

其中，还包括辅助运动机构，所述连接座1后端中部的下侧设置有所述辅助运动机构；所述辅助运动机构包括辅助轮12、第二连接杆13、角轴、转动轴和电推杆15，所述辅助轮12左右两侧活动套接有两个所述第二连接杆13，所述第二连接杆13远离辅助轮12的一端均通过角轴设置在所述连接座1下侧，所述连接座1下侧固定安装有电推杆15，所述电推杆15的伸缩端通过转动轴与所述右侧的第二连接杆13的中部连接，所述电动推杆与主控制器2电连接。

当遇到的障碍物导致后撑运动机构机构难以越过时，可以通过主控制器2启动电推杆15，电推杆15的伸缩端可以将辅助轮12推出，可以增加整个行走装置的驱动力以及与地面的摩擦力，能够更有利于后撑运动机构越过障碍；电推杆15也可以提高整个行走装置的高度，进一步地提高了行走装置的越障能力，同时还能够防止装置被一些障碍物卡住。

其中，还包括清理机构，所述连接座1前端中部的下侧设置有所述清理机构，所述清理机构包括电动伸缩杆16、旋转电机17、刀片座19和刀片18，所述电动伸缩杆16的连接端与所述连接座1前端中部下侧固定连接，电动伸缩杆16的伸缩端朝下并且与所述旋转电机17固定连接，所述旋转电机17的转轴14朝下并且与所述刀片座19的轴心活动连接，所述刀片座19成圆柱状且水平周向均匀设置有所述刀片18。

当遭遇位于竖直状态的障碍物时，先通过电动伸缩杆16调整旋转电机17的位置，然后启动旋转电机17；从而让刀片座19带动周围的刀片18旋转，可以对竖直状态的障碍物以及较小的障碍物进行清理，进一步提升行走装置的越障能力以及实用性。

其中，所述连接座1的上侧的四周均设置有可拆卸的挡板20。

挡板20可以用于协助固定连接座1上放置的管道机器人，防止行走装置运动过程中管道机器人掉落。

其中，所述大脚轮5的轮胎上均设置有向外突出的胶条纹路并且还均匀设置有胎毛。

提升大脚轮5与管道壁的摩擦力，还能提升大脚轮5在越障时的越障能力。

其中，所述辅助轮12的外端设有凸齿并且辅助轮12的直径大于所述驱动轮10的直径。

当行走装置原路返回时，也可能遇到后撑运动机构无法越过的障碍，此时便可以控制电推杆15工作，将辅助轮12推出，利用辅助轮12的凸齿增加辅助轮12和障碍物的摩擦力，然后在行走装置的推进下，利用杠杆原理，让后撑运动机构越过障碍物；其次，辅助轮12的直径大于所述驱动轮10的直径能够功能有利于通过电推杆15提升整个装置的高度，提升辅助机构的越障能力。

其中，所述驱动轮10的圆径不大于所述大脚轮5的圆径。

如此一来让前撑运动机构和后撑运动机构高度一致，让连接座1能够平稳，有利于在连接座1上放置管道机器人，提升整个装置的实用性。

其中，所述连接座1底面到所述大脚轮5底端的距离大于所述辅助轮12的直径。

不需要将辅助轮12推出时，辅助轮12可以不影响到整个行走装置正常运动。

其中，左右平行的两个所述大脚轮5之间的距离大于所述刀片旋转后形成的圆径。

防止清理机构的刀片18在旋转时对大脚轮5造成损害，保证大脚轮5和刀片18能够同时正常运行。

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 (10)

1.一种用于管道机器人的行走装置，其特征在于：包括前撑运动机构、后撑运动机构以及将所述前撑运动机构和所述后撑运动机构相连接的连接座；所述连接座呈方体状，所述连接座内设有主控制器和给主控制器提供电能的供电装置；

所述连接座前侧的宽度方向两端均设有向前凸出的柱体，所述柱体上均设有所述前撑运动机构；所述前撑运动机构包括大脚轮、直流电机、卡箍、支撑杆、连接块、第一弯头和第二弯头，所述直流电机与主控制器电连接，所述直流电机的转轴与大脚轮的轴心连接，所述直流电机通过所述卡箍与所述支撑杆下端固定连接，支撑杆上端固定连接在所述第一弯头两端的端口内，第一弯头的弯头夹角向下并且弯折处的水平径向左右两侧均与两块所述连接块的一端铰接相连，两块连接块远离铰接处的一端与所述第二弯头的一端固定连接，第二弯头的另一端与所述柱体固定相连；

所述连接座后侧的宽度方向两端均对称设有所述后撑运动机构；所述后撑运动机构包括驱动轮、伺服电机、连接套和第一连接杆，所述驱动轮与所述伺服电机相连，所述伺服电机与主控制器电连接，伺服电机通过所述连接套固定与所述第一连接杆的下端相连，第一连接杆的上端与连接座固定相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于管道机器人的行走装置，其特征在于：所述第一弯头的夹角为九十度，所述第二弯头的夹角为四十五度。

3.根据权利要求1所述的一种用于管道机器人的行走装置，其特征在于：还包括辅助运动机构，所述连接座后端中部的下侧设置有所述辅助运动机构；所述辅助运动机构包括辅助轮、第二连接杆、角轴、转动轴和电推杆，所述辅助轮左右两侧活动套接有两个所述第二连接杆，所述第二连接杆远离辅助轮的一端均通过角轴设置在所述连接座下侧，所述连接座下侧固定安装有电推杆，所述电推杆的伸缩端通过转动轴与右侧的所述第二连接杆的中部连接，所述电推杆与主控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于管道机器人的行走装置，其特征在于：还包括清理机构，所述连接座前端中部的下侧设置有所述清理机构，所述清理机构包括电动伸缩杆、旋转电机、刀片座和刀片，所述电动伸缩杆的连接端与所述连接座前端中部下侧固定连接，电动伸缩杆的伸缩端朝下并且与所述旋转电机固定连接，所述旋转电机的转轴朝下并且与所述刀片座的轴心活动连接，所述刀片座成圆柱状且水平周向均匀设置有所述刀片。

5.根据权利要求1所述的一种用于管道机器人的行走装置，其特征在于：所述连接座的上侧的四周均设置有可拆卸的挡板。

6.根据权利要求1所述的一种用于管道机器人的行走装置，其特征在于：所述大脚轮的轮胎上均设置有向外突出的胶条纹路并且还均匀设置有胎毛。

7.根据权利要求3所述的一种用于管道机器人的行走装置，其特征在于：所述辅助轮的外端设有凸齿并且辅助轮的直径大于所述驱动轮的直径。

8.根据权利要求1所述的一种用于管道机器人的行走装置，其特征在于：所述驱动轮的圆径不大于所述大脚轮的圆径。

9.根据权利要求3所述的一种用于管道机器人的行走装置，其特征在于：所述连接座底面到所述大脚轮底端的距离大于所述辅助轮的直径。

10.根据权利要求4所述的一种用于管道机器人的行走装置，其特征在于：左右平行的两个所述大脚轮之间的距离大于所述刀片旋转后形成的圆径。

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