CN213468967U - 一种管道障碍物清除机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种管道障碍物清除机器人，包括机架、前行走机构、后行走机构、后驱动装置及夹持机构，前、后行走机构分别设在机架的前部及后部。前行走机构包括呈环形设在机架上的多个前轮组件，后行走机构包括呈环形设在机架上的多个后轮组件。后轮组件包括L形支架，L形支架的拐角处通过固定轴与机架转动相连，其两端分别设有一个后轮。后驱动装置包括第一电机，第一电机通过第一齿轮组件驱动各后轮转动。夹持机构包括第二电机及两个夹爪，第二电机通过第二齿轮组件驱动两个夹爪同步运动。本实用新型结构设计合理，制造成本低，自动化程度高，可替代人工对管道进行清理，操作便捷，清除彻底，清理效率高，尤其适用于变径管道。

Description

一种管道障碍物清除机器人

技术领域

本实用新型涉机器人技术领域，具体涉及一种管道障碍物清除机器人。

背景技术

现代工农业及日常生活使用的管道中，经常会积累一些障碍物，易造成有效传输管径减少，导致管道的输送效率下降，物耗、能耗增加，当障碍物在管道内部累积到一定程度后，管道被完全堵塞，导致其输送作用完全失效。由于一些管道的内径较小、长度较长且存在多处弯折段，人工采用简易工具清除管道内的障碍物难度大，费时费力，工作效率低，对于管道内障碍物清除不彻底。目前，市面上也出现了一些用于管道清理的机器人，仅能适用于等截面的管道，对于变截面的管道则无法使用现有的管道清理机器人进行障碍物的清理。因此，现有技术亟待进一步改进。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提出一种管道障碍物清除机器人，解决人工采用简易工具清理管道难度大，费时费力，工作效率低，清除不彻底，以及现有的管道清理机器人无法适用于变截面管道的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种管道障碍物清除机器人，包括机架、前行走机构、后行走机构、后驱动装置及夹持机构，前、后行走机构分别设在机架的前部及后部。

前行走机构包括呈环形均匀布置在机架上的多个前轮组件，每个前轮组件均通过一个弹性调节组件与机架相连。

后行走机构包括呈环形均匀布置在机架上的多个后轮组件，每个后轮组件均通过一个电动伸缩杆与机架相连。

后轮组件包括L形支架及后轮，L形支架的拐角处通过固定轴与机架转动相连，其两端分别设有一个所述后轮。

后驱动装置包括第一电机及第一齿轮组件，所述第一电机通过第一齿轮组件驱动各后轮转动。

夹持机构包括第二电机及两个夹爪，两个夹爪对称设置在机架的前端，第二电机通过第二齿轮组件驱动两个夹爪同步运动。

进一步地，还包括外壳、前端盖及后端盖，外壳为圆筒结构，前、后端盖分别设置在外壳的前后两端，机架位于外壳内部，其前端穿过前端盖伸至外壳的外部。

外壳的前部开设有与前轮组件数量相等且位置对应的第一开口，其后部开设有与后轮组件数量相等且位置对应的第二开口。

进一步地，前轮组件包括前支架及前轮，前支架的一端与车架铰接，前轮设置在前支架的另一端。

进一步地，所述弹性调节组件位于前支架的后侧，其包括支撑杆、杆套及弹簧，所述杆套的两侧均与机架转动相连。

支撑杆的一端与前支架铰接，另一端由杆套穿出且配置有限位头，弹簧套设在支撑杆上。

进一步地，所述电动伸缩杆位于其对应L形支架的前侧，电动伸缩杆的一端与机架铰接，另一端与L形支架铰接，驱动L形支架绕其拐角处转动，各所述电动伸缩杆同步伸缩。

进一步地，各所述后轮均通过后轮轴与L形支架转动配合，后轮轴与后轮同轴且为一体结构。

第一齿轮组件包括第一蜗杆、第一蜗轮及斜齿轮，第一蜗杆的蜗杆轴与第一电机的输出端固定相连，每个L形支架上均设有一个第一蜗轮，每个后轮的一侧均配置有一个斜齿轮。

各第一蜗轮分别与对应L形支架的固定轴转动配合，第一蜗杆驱动各第一蜗轮同步转动。

各斜齿轮分别与对应的后轮轴同轴固定相连，同一L形支架上两个斜齿轮均与对应的第一蜗轮啮合，第一蜗轮通过斜齿轮驱动后轮转动。

进一步地，机架的前端具有U形缺口，各夹爪的后端均固定有一个转轴，并通过该转轴与所述机架上U形缺口的两侧转动相连。

进一步地，所述第二齿轮组件包括一个第二蜗杆和两个第二蜗轮，第一电机固定安装在机架内，第二蜗杆的蜗杆轴与第二电机的输出端固定相连。

两个第二蜗轮分别固定安装在两个转轴，第二蜗杆通过第二蜗轮驱动两个夹爪张开或闭合。

通过采用上述技术方案，本实用新型的有益技术效果是：本实用新型结构设计合理，制造成本低，自动化程度高，可替代人工对管道进行清理，操作便捷，清除彻底，清理效率高，尤其适用于变径管道，保证了清理工作连续进行。

附图说明

图1是本实用新型一种管道障碍物清除机器人的结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

结合图1，一种管道障碍物清除机器人，包括机架1、前行走机构2、后行走机构3、后驱动装置4及夹持机构5，前行走机构2、后行走机构3分别设在机架1的前部及后部。前行走机构2包括呈环形均匀布置在机架1上的三个前轮组件，前轮组件包括前支架21及前轮 22，前支架21的一端与车架1铰接，前轮22设置在前支架21的另一端，前轮22可绕前支架21与车架1的连接处转动。所述前轮22通过轴承设置在前轮轴上，所述前轮轴的两端均与前支架21固定相连，所述前轮22可相当于前支架21转动，使用过程中起从动轮的作用。

每个前轮组件均通过一个弹性调节组件与机架1相连。所述弹性调节组件位于前支架21 的后侧，其包括支撑杆23、杆套24及弹簧25，所述杆套24的两侧均与机架1转动相连。支撑杆23的一端与前支架21铰接，另一端由杆套24穿出且配置有限位头，弹簧25套设在支撑杆23上。弹簧25通过支撑杆23调节前支架21的位置，对前支架21始终保持足够的推力，管道障碍物清除机器人在管道的变径段内行走时，使前轮22始终压紧管道的内壁，保持其行走所需要的静摩擦力，避免前轮打滑。

后行走机构3包括呈环形均匀布置在机架1上的三个后轮组件，每个后轮组件均通过一个电动伸缩杆33与机架1相连。后轮组件包括L形支架31及后轮32，L形支架31的拐角处通过固定轴34与机架1转动相连，固定轴34与L形支架31的拐角处固定相连，固定轴34 与机架1转动配合。L形支架31的两端分别设有一个所述后轮32，各所述后轮32均通过后轮轴与L形支架31转动配合，后轮轴与后轮32同轴且为一体结构，后轮轴与L形支架31的端部转动配合。

所述电动伸缩杆33位于其对应L形支架31的前侧，电动伸缩杆33的一端与机架1铰接，另一端与L形支架31铰接，驱动L形支架31绕其拐角处转动。各所述电动伸缩杆33同步伸缩，驱动各L形支架31及固定轴相对于机架1转动，保证同一L形支架31上的两个后轮32 至少有一个压紧管道的内壁。电动伸缩杆33驱动L形支架31转动，保证同一L形支架31上至少有一后轮32压紧在管道的内壁上，当管道障碍物清除机器人行进至管道的变径段时，电动伸缩杆33通过调节L形支架31的角位置，使后轮32始终压紧管道的内壁，保持其行走所需要的静摩擦力，避免后打滑。

后驱动装置4包括第一电机41及第一齿轮组件，所述第一电机41通过第一齿轮组件驱动各后轮32转动。第一齿轮组件包括第一蜗杆42、第一蜗轮43及斜齿轮44，第一蜗杆42的蜗杆轴与第一电机41的输出端固定相连，每个L形支架31上均设有一个第一蜗轮43，每个后轮32的一侧均配置有一个斜齿轮44。各第一蜗轮43分别与对应L形支架31的固定轴转动配合，第一蜗杆42驱动各第一蜗轮43同步转动。各斜齿轮44分别与对应的后轮轴同轴固定相连，同一L形支架31上两个斜齿轮44均与对应的第一蜗轮43啮合，第一蜗轮43通过斜齿轮44驱动后轮32转动。

所述第一电机41的输出端驱动第一蜗杆42转动，第一蜗杆42通过去外侧的三个第一蜗轮43同步转动，每个第一蜗轮驱动其所在L形支架31上的两个斜齿轮44转动，在第一蜗轮 43可视作太阳轮，与其位于同一L形支架31上的两个斜齿轮44可是为行星轮，在L形支架31变换角位置的情况下，斜齿轮44始终与对应的第一蜗轮43啮合，保持机械动力传动的连续性。

夹持机构5包括第二电机51及两个夹爪52，两个夹爪52对称设置在机架1的前端，第二电机51通过第二齿轮组件驱动两个夹爪52同步运动。机架1的前端具有U形缺口，各夹爪52的后端均固定有一个转轴521，并通过该转轴521与所述机架1上U形缺口的两侧转动相连。

所述第二齿轮组件包括一个第二蜗杆53和两个第二蜗轮54，第一电机41固定安装在机架1内，第二蜗杆53的蜗杆轴与第二电机51的输出端固定相连，第二蜗杆53位于机架1前端的U形缺口内，两个第二蜗轮54对称布置在第二蜗杆53的两侧，且均与第二蜗杆53啮合。两个第二蜗轮54分别固定安装在两个转轴521，第二蜗杆53通过第二蜗轮54驱动两个夹爪 52张开或闭合，对管道内的障碍物夹取，并移出管道内部。

一种管道障碍物清除机器人，还包括外壳61、前端盖62及后端盖63，外壳61为圆筒结构，前前端盖62、后端盖63分别可拆卸固定安装在外壳61的前后两端，机架1位于外壳61内部，机架1与外壳61的内壁螺栓固定相连，其前端穿过前端盖62伸至外壳61的外部。外壳61的前部开设有与前轮组件数量相等且位置对应的第一开口611，各前轮22及前支架21 穿过对应的第一开口611伸至外壳61的外侧。外壳61的后部开设有与后轮组件数量相等且位置对应的第二开口612，各后轮32及其所在的L形支架31穿过对应的第一开口611伸至外壳61的外侧。

所述外壳61的内部配置有电源，所述电源优选采用锂电池，电源可为管道障碍物清除机器人的各用电部件供电。所述外壳61的前端配置有照明装置和图像识别装置，外壳的内部设有控制系统，控制系统采用现有技术的单片机，单片机通过控制后轮的转动实现在管道内的行走，通过控制电动伸缩杆调节L形支架的角位置，还通过控制第二电机实现夹爪的抓取，另外，所述控制系统与图像识别装置通信连接，且均采用现有技术已有的控制系统与图像识别装置。

本实用新型中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种管道障碍物清除机器人，包括机架、前行走机构、后行走机构、后驱动装置及夹持机构，其特征在于，前、后行走机构分别设在机架的前部及后部；

前行走机构包括呈环形均匀布置在机架上的多个前轮组件，每个前轮组件均通过一个弹性调节组件与机架相连；

后行走机构包括呈环形均匀布置在机架上的多个后轮组件，每个后轮组件均通过一个电动伸缩杆与机架相连；

后轮组件包括L形支架及后轮，L形支架的拐角处通过固定轴与机架转动相连，其两端分别设有一个所述后轮；

后驱动装置包括第一电机及第一齿轮组件，所述第一电机通过第一齿轮组件驱动各后轮转动；

夹持机构包括第二电机及两个夹爪，两个夹爪对称设置在机架的前端，第二电机通过第二齿轮组件驱动两个夹爪同步运动。

2.根据权利要求1所述的一种管道障碍物清除机器人，其特征在于，还包括外壳、前端盖及后端盖，外壳为圆筒结构，前、后端盖分别设置在外壳的前后两端，机架位于外壳内部，其前端穿过前端盖伸至外壳的外部；

外壳的前部开设有与前轮组件数量相等且位置对应的第一开口，其后部开设有与后轮组件数量相等且位置对应的第二开口。

3.根据权利要求1所述的一种管道障碍物清除机器人，其特征在于，前轮组件包括前支架及前轮，前支架的一端与车架铰接，前轮设置在前支架的另一端。

4.根据权利要求3所述的一种管道障碍物清除机器人，其特征在于，所述弹性调节组件位于前支架的后侧，其包括支撑杆、杆套及弹簧，所述杆套的两侧均与机架转动相连；

支撑杆的一端与前支架铰接，另一端由杆套穿出且配置有限位头，弹簧套设在支撑杆上。

5.根据权利要求1所述的一种管道障碍物清除机器人，其特征在于，所述电动伸缩杆位于其对应L形支架的前侧，电动伸缩杆的一端与机架铰接，另一端与L形支架铰接，驱动L形支架绕其拐角处转动，各所述电动伸缩杆同步伸缩。

6.根据权利要求1所述的一种管道障碍物清除机器人，其特征在于，各所述后轮均通过后轮轴与L形支架转动配合，后轮轴与后轮同轴且为一体结构；

第一齿轮组件包括第一蜗杆、第一蜗轮及斜齿轮，第一蜗杆的蜗杆轴与第一电机的输出端固定相连，每个L形支架上均设有一个第一蜗轮，每个后轮的一侧均配置有一个斜齿轮；

各第一蜗轮分别与对应L形支架的固定轴转动配合，第一蜗杆驱动各第一蜗轮同步转动；

各斜齿轮分别与对应的后轮轴同轴固定相连，同一L形支架上两个斜齿轮均与对应的第一蜗轮啮合，第一蜗轮通过斜齿轮驱动后轮转动。

7.根据权利要求1所述的一种管道障碍物清除机器人，其特征在于，机架的前端具有U形缺口，各夹爪的后端均固定有一个转轴，并通过该转轴与所述机架上U形缺口的两侧转动相连。

8.根据权利要求7所述的一种管道障碍物清除机器人，其特征在于，所述第二齿轮组件包括一个第二蜗杆和两个第二蜗轮，第一电机固定安装在机架内，第二蜗杆的蜗杆轴与第二电机的输出端固定相连；

两个第二蜗轮分别固定安装在两个转轴，第二蜗杆通过第二蜗轮驱动两个夹爪张开或闭合。

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