CN216101316U - 一种福来轮及管道机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于管道机器人技术领域，具体涉及一种福来轮及管道机器人。一种福来轮，其包括一种福来轮，包括轮毂、多组从动轮和多个插件，所述插件分别固定于轮毂边缘；每组从动轮包括同轴布置的第一小轮和第二小轮，所述第一小轮、第二小轮通过连接轴与插件连接，所述连接轴可相对插件转动；所述第一小轮、第二小轮分别位于插件两侧；所述第一小轮、第二小轮的母线为以轮毂中心为圆心的圆弧线；多组从动轮分别布置于轮毂的轮边。本实用新型提供的福来轮在滚动过程中无明显颠簸，阻力小。

Description

一种福来轮及管道机器人

技术领域

本实用新型属于管道机器人技术领域，具体涉及一种福来轮及管道机器人。

背景技术

管道机器人从驱动方式看主要有轮式、履带式、蠕动式、爬行式等几类。轮式行走机构在管道机器人中应用较广泛，从结构上又可分为车轮式和支撑轮式两大类。车轮式管道机器人行走在管道内壁表面，类似车辆在地面的行走方式，具有结构简单、行走连续平稳、在管道内运动灵活等优点。然而这种管道机器人多靠自身的重量提供正压力，只能在一定角度放置的管道底部运动，很难实现较大的拖动力。支撑轮式管道机器人在结构上是对称的，机器人通过沿周向等间隔分布的多组行走机构借助弹力等将轮子支撑在管道内壁上，当管道直径发生变化时，机器人的中心轴线能自动与管道中心轴线保持一致，能产生较大的拖动力。但当要求管道机器人具有转弯和在管道内沿着管道轴线方向横滚功能时，现有技术一般采用福来轮来替换普通驱动轮，从而实现管道机器人在管道内灵活的姿态调节和全向运动。

但由于普通圆轮被替换成了福来轮，如公告号为“CN112032464A”的专利公开的一种气动弯曲的柔性管道机器人及控制方法，其福来轮的外缘并不是一个完整的圆，因此在滚动的过程中会存在明显颠簸、阻力增大等问题。因为额外的弹力或主动力矩使福来轮和管壁之间产生了较大的正压力，这些问题在采用支撑式管道机器人上更为明显，严重时甚至会导致管道机器人卡在管道中无法前进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够降低滚动过程中颠簸和阻力的福来轮及管道机器人。

一方面，提供一种福来轮，其包括轮毂、多组从动轮和多个插件，所述插件分别固定于轮毂边缘；每组从动轮包括同轴布置的第一小轮和第二小轮，所述第一小轮、第二小轮通过连接轴与插件连接，所述连接轴可相对插件转动；所述第一小轮、第二小轮分别位于插件两侧；所述第一小轮、第二小轮的母线为以轮毂中心为圆心的圆弧线。

此结构中，第一小轮、第二小轮的母线为以轮毂中心为圆心的圆弧线，可有效减少管道机器人在行进过程中的颠簸，降低阻力。

进一步的，所述插件远离轮毂的一端设有轴孔；所述连接轴穿过轴孔，并通过轴承与插件可转动连接。

进一步的，所述轮毂包括轮毂前板、轮毂后板和连接法兰，所述轮毂前板、轮毂后板分别与连接法兰焊接。

进一步的，所述轮毂前板沿其径向设有多个第一卡槽，轮毂后板沿其径向设有多个第二卡槽，所述第一卡槽与第二卡槽位置相对。

进一步的，所述插件靠近轮毂的一端设有第一卡口和第二卡口，第一卡口与所述第一卡槽相匹配，所述第二卡口与所述第二卡槽相匹配；所述插件插入第一卡槽与轮毂前板焊接，插入第二卡槽与轮毂后板焊接。

进一步的，福来轮包括六组从动轮和六个插件，六个所述插件等间隔布置。

另一方面，提供一种管道机器人，包括上述福来轮。

进一步的，包括机器人本体和驱动轮组，所述驱动轮组包括两个所述福来轮，所述驱动轮组的两个福来轮同轴布置，并分别位于机器人本体的两侧；两个所述福来轮相互错开，使驱动轮组与管道内壁形成连续的圆弧接触。

此结构中，驱动轮组的两个同轴布置的福来轮相互错开一定角度，机器人本体两侧的福来轮相互配合，使得管道机器人的驱动轮组和管道内壁之间始终处于圆弧接触状态，从而可减小冲击和载荷。

进一步的，所述机器人本体包括四个关节体，四个所述关节体依次通过驱动轮组连接，并形成“M”型；三组驱动轮组(2)形成管道机器人在管道(5)内壁的三点支撑。

进一步的，还包括两组导向轮组，所述导向轮组分别与机器人本体的两端连接；所述导向轮组包括一对导向轮，一对导向轮分别位于机器人本体两侧的导向轮；两组导向轮组与三组驱动轮组(2)形成管道机器人在管道(5)内壁的七点支撑。

有益效果：本实用新型提供的福来轮的从动轮的第一小轮、第二小轮的母线为以轮毂中心为圆心的圆弧线，可有效减少管道机器人在行进过程中的颠簸，降低阻力。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作出进一步详细说明。

图1为本优选实施例福来轮结构示意图之一。

图2为本优选实施例福来轮的结构示意图之二。

图3为本优选实施例福来轮的插件结构示意图。

图4为本优选实施例福来轮的结构示意图之三。

图5为本优选实施例驱动轮组的结构示意图。

图6为本优选实施例驱动轮组的正视图。

图7为本优选实施例管道机器人的结构示意图。

图8为本优选实施例管道机器人在管道内的结构示意图。

附图标记：

1、福来轮；11、从动轮；111、第一小轮；112、第二小轮；113、连接轴；12、垫片；13、插件；131、第一卡口；132、第二卡口；133、轴孔；134、轴承；14、轮毂；141、连接法兰；142、轮毂后板；2、驱动轮组；3、机器人本体；31、关节体；32、第一侧；33、第二侧；4、导向轮；5、管道；61、第一接触点；62、第二接触点；63、第三接触点。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施提供一种福来轮，包括轮毂14、六组从动轮11和六个插件13。

具体来说，所述轮毂14包括轮毂前板、轮毂后板142和连接法兰141；所述轮毂前板、轮毂后板142分别为采用激光切割的钣金件，所述轮毂前板、轮毂后板142分别与连接法兰141焊接形成整体；所述轮毂前板沿其径向设有六个第一卡槽，六个第一卡槽等间隔布置；轮毂后板142沿其径向设有六个第二卡槽，六个第二卡槽等间隔布置；所述第一卡槽与第二卡槽位置相对。

具体来说，参考图2、图3，所述插件13靠近轮毂14的一端设有第一卡口131和第二卡口132；所述第一卡口131与第一卡槽相匹配，所述第二卡口132与第二卡槽相匹配；所述插件13插入第一卡槽与轮毂前板焊接，插入第二卡槽与轮毂后板142焊接。所述插件13远离轮毂14的一端设有轴孔133。

具体来说，参考图1，六组从动轮11分别布置于轮毂14的轮边，每组从动轮11包括形状、大小相同的第一小轮111和第二小轮112，所述第一小轮111、第二小轮112通过连接轴113与插件13连接；所述连接轴113插入所述轴孔133内，并通过轴承134与插件13可转动连接；所述从动轮11与插件13之间设有垫片12；所述第一小轮111、第二小轮112的母线为以轮毂14中心为圆心的圆弧线。

本实施例提供的福来轮1，第一小轮111、第二小轮112的母线为以轮毂14中心为圆心的圆弧线，可有效减少管道机器人在行进过程中的颠簸，降低阻力；所述轮毂前板、轮毂后板142和插件13分别焊接，不涉及螺栓螺帽等连接件，结构更为紧凑，可使福来轮1尺寸减小，适用于小管径环境下的管道机器人，且不会出现如螺栓等连接件在使用过程中松动的问题。

实施例2

本实施例提供一种管道机器人，包括机器人本体3、驱动轮组2和导向轮组。

具体来说，所述驱动轮组2包括两个同轴布置的福来轮1，两个所述福来轮1分别位于机器人本体3的两侧；参考图5、图6，同一驱动轮组2的两个所述福来轮1相互错开15°，使驱动轮组2与管道5内壁形成连续的圆弧接触。

具体来说，参考图7，所述机器人本体3包括四个关节体31，四个所述关节体31依次通过第一驱动轮组、第二驱动轮组和第三组驱动轮组2连接，并形成“M”型。三组驱动轮组2在机器人本体3的关节弹力作用下形成管道机器人在管道5内壁的三点支撑。

具体来说，所述管道机器人还包括两组导向轮组，所述两组导向轮组分别连接于机器人本体3的两端，所述导向轮组包括位于机器人本体3两侧的导向轮4；两组导向轮组与三组驱动轮组2形成管道机器人在管道5内壁的七点支撑。

此实施例中，六组从动轮11均布在福来轮1边缘，从动轮11的第一小轮111、第二小轮112相对插件13对称分布；从动轮11的中心为A,相邻从动轮11接触点为B，轮毂14中心点为O，∠A0B为30度，即每间隔30度，福来轮1的边缘出现一间隙，普通的管道机器人，同轴的福来轮1正对布置，在转动过程中该间隙导致管道机器人行进过程中产生冲击振动，给管道机器人前进极大的阻力。

本实施例中，参考图8，将管道机器人的同轴的福来轮1相互错开15°安装，即一侧福来轮1的从动轮11与另一侧福来轮1的间隙相对，从而每组驱动轮都能实现和管道5连续的圆弧接触,进而减小冲击和载荷。管道机器人在行进的过程中，第一驱动轮组位于机器人本体3第一侧32的福来轮1与管道5内壁相抵，形成第一接触点61；此时，第一驱动轮组位于机器人本体3第二侧33的福来轮1与管道5内壁不接触。第一驱动轮组每转动15°，第一驱动轮组与管道5内壁接触的两种状态产生一次交替，可保证第一驱动轮组在行进中都能和管壁产生连续的圆弧接触。第二驱动轮组、第三驱动轮组同理。

当第一驱动轮组位于机器人本体3第一侧32的福来轮1与管道5内壁相抵时，形成第一接触点61；第二驱动轮组位于机器人本体3第二侧33的福来轮1与管道5内壁相抵，形成第二接触点62；第三驱动轮组位于机器人本体3第一侧32的福来轮1与管道5内壁相抵，形成第三接触点63；三组驱动轮组2在管道5内采用三点支撑的方式，提升管道机器人运行过程的稳定性，可保证了每组驱动轮组2在行进中都能和管壁产生连续的圆弧接触。

在驱动轮组2转动15°后，第一驱动轮组位于机器人本体3第二侧33的福来轮1与管道5内壁相抵；第二驱动轮组位于机器人本体3第二侧33的福来轮1与管道5内壁相抵；第三驱动轮组位于机器人本体3第一侧32的福来轮1与管道5内壁相抵。此实施例中，驱动轮组2每转动15°，驱动轮组2与管道5内壁接触的两种状态产生一次交替，可保证了每组驱动轮组2在行进中都能和管壁产生连续的圆弧接触。

本实施例提供的管道机器人，驱动轮组2的两个同轴布置的福来轮1相互错开，机器人本体3两侧的福来轮1相互配合，使得管道机器人的驱动轮组2和管道5内壁之间始终处于圆弧接触状态，从而可减小冲击和载荷；三组驱动轮组2在管道5内采用三点支撑的方式，提升管道机器人运行过程的稳定性；两组导向轮组与三组驱动轮组2形成管道机器人在管道5内壁的七点支撑，可有效保证管道机器人在管道5中的姿态稳定，管道机器人在行进过程中不会产生歪斜。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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它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举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种福来轮，其特征在于，包括轮毂(14)、多组从动轮(11)和多个插件(13)，所述插件(13)分别固定于轮毂(14)边缘；每组从动轮(11)包括同轴布置的第一小轮(111)和第二小轮(112)，所述第一小轮(111)、第二小轮(112)通过连接轴(113)与插件(13)连接，所述连接轴(113)可相对插件(13)转动；所述第一小轮(111)、第二小轮(112)分别位于插件(13)两侧；所述第一小轮(111)、第二小轮(112)的母线为以轮毂(14)中心为圆心的圆弧线。

2.根据权利要求1所述的福来轮，其特征在于，所述插件(13)远离轮毂(14)的一端设有轴孔(133)；所述连接轴(113)穿过轴孔(133)，并通过轴承(134)与插件(13)可转动连接。

3.根据权利要求1所述的福来轮，其特征在于，所述轮毂(14)包括轮毂前板、轮毂后板(142)和连接法兰(141)，所述轮毂前板、轮毂后板(142)分别与连接法兰(141)焊接。

4.根据权利要求3所述的福来轮，其特征在于，所述轮毂前板沿其径向设有多个第一卡槽，轮毂后板(142)沿其径向设有多个第二卡槽，所述第一卡槽与第二卡槽位置相对。

5.根据权利要求4所述的福来轮(1)，其特征在于，所述插件(13)靠近轮毂(14)的一端设有第一卡口(131)和第二卡口(132)，第一卡口(131)与所述第一卡槽相匹配，所述第二卡口(132)与所述第二卡槽相匹配，所述插件(13)插入第一卡槽与轮毂前板焊接，插入第二卡槽与轮毂后板(142)焊接。

6.根据权利要求1所述的福来轮，其特征在于，包括六组从动轮(11)和六个插件(13)，六个所述插件(13)等间隔布置。

7.一种管道机器人，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的福来轮(1)。

8.根据权利要求7所述的管道机器人，其特征在于，包括机器人本体(3)和驱动轮组(2)，所述驱动轮组(2)包括两个所述福来轮(1)，所述驱动轮组(2)的两个福来轮(1)同轴布置，并分别位于机器人本体(3)的两侧；两个所述福来轮(1)相互错开，使驱动轮组(2)与管道(5)内壁形成连续的圆弧接触。

9.根据权利要求7所述的管道机器人，其特征在于，所述机器人本体(3)包括四个关节体(31)，四个所述关节体(31)依次通过驱动轮组(2)连接，并形成“M”型；三组驱动轮组(2)形成管道机器人在管道(5)内壁的三点支撑。

10.根据权利要求7所述的管道机器人，其特征在于，还包括两组导向轮组，所述导向轮组分别与机器人本体(3)的两端连接；所述导向轮组包括一对导向轮(4)，一对导向轮分位于机器人本体(3)两侧；两组导向轮组与三组驱动轮组(2)形成管道机器人在管道(5)内壁的七点支撑。

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