CN216369368U - 一种软轴驱动机构及管道清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种软轴驱动机构及管道清洁机器人，软轴驱动机构包括主体支撑座、与主体支撑座相连接的行走单元、设于主体支撑座内用于驱动主体支撑座进行旋转的驱动组件、与驱动组件相连接实现将驱动力传递给驱动组件的传动软轴以及与传动软轴相连接用于提供驱动力的动力源。本实用新型优点：通过将该软轴驱动机构应用在清洁机器人上，可便于清洁机器人携带摩擦力比较大的清洁部件；因摩擦力大的清洁部件其清洁力度好，能够有效降低清洁机器人在清洁时往复清洁的次数，从而有助于提升清洁效率，并且对顽固污渍也能够更好地去除，有助于提升清洁效果。

Description

一种软轴驱动机构及管道清洁机器人

【技术领域】

本实用新型管道机器人技术领域，特别涉及一种软轴驱动机构及管道清洁机器人。

【背景技术】

管道是一种工业中常见的运输工具，如污水排放管道、核用冷却管道、石油天然气管道等，由于管道所处环境的复杂性和工业需求，往往需要对管道的内部进行清理。管道清洁机器人是特种机器人的重要分支之一，该类机器人在管道所属的特定空间内进行清洁工作等，可以大幅提高工作效率。

现有的管道清洁机器人都采用驱动节+清洁节的模式，其中，驱动节上搭载有驱动电机，并通过驱动电机提供的驱动力驱使整个管道清洁机器人沿着管道内部前进或者后退；例如，申请日为2020年04月09日，申请号为CN202010274804.6的中国发明专利公开了一种管道清洁机器人，包括第一动力单元和第二动力单元；第一动力单元包括第一驱动机构、摄像头以及控制器；第二动力单元包括第二驱动机构、第二轴管、第二离心刷；控制器安装于第一驱动机构上，摄像头、第一驱动机构、第二驱动机构均与控制器电性连接；摄像头安装于第一驱动机构的顶部，第一驱动机构的底部与第二轴管的一端连接；第二轴管的另一端与第二驱动机构的顶部连接，第二离心刷套设于第二轴管上，位于第一驱动机构与第二驱动机构之间，第二轴管上间隔设有多个用于喷洒蒸汽的小孔；通过该管道清洁机器人能够有效的清洗管道，解决管道清洗难的问题。但是，现有管道清洁机器人存在以下缺陷：因受限于管道的内径，驱动节所搭载的驱动电机的功率比较小，无法选用大功率的电机，导致管道清洁机器人无法携带摩擦力比较大的清洁节，清洁节的清洁力度降低，管道清洁机器人在清洁时需要往复多次进行清洁操作，这降低了清洁效率，并且对部分顽固污渍无法彻底去除，清洁效果比较差；同时往往还需要配设多个驱动节，导致成本增加。有鉴于此，本案发明人针对现有技术中的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种软轴驱动机构及管道清洁机器人，解决现有管道清洁机器人因受限于管道的内径只能搭载小功率的驱动电机，无法携带摩擦力较大的清洁节，导致降低清洁效率和清洁效果的问题。

本实用新型是这样实现的：

第一方面，一种软轴驱动机构，包括主体支撑座、与主体支撑座相连接的行走单元、设于主体支撑座内用于驱动主体支撑座进行旋转的驱动组件、与驱动组件相连接实现将驱动力传递给驱动组件的传动软轴以及与传动软轴相连接用于提供驱动力的动力源。

优选地，所述驱动组件包括固定安装在主体支撑座内的内齿轮以及与内齿轮相啮合的直齿轮；传动软轴的一端与直齿轮固定连接。

优选地，所述行走单元包括与主体支撑座的前端固定连接的前支撑轮安装座以及与主体支撑座的后端转动连接的后支撑轮安装座；前支撑轮安装座上安装有若干个在进入管道后与管道的内壁相接触的驱动轮；后支撑轮安装座上安装有若干个在进入管道后与管道的内壁相接触的从动轮。

优选地，所述驱动轮与管道的中心轴线成预设角度布置。

优选地，所述从动轮与管道的中心轴线平行布置。

优选地，所述后支撑轮安装座与主体支撑座的后端之间通过第一轴承转动连接。

优选地，所述动力源为设置在管道外部的减速电机。

第二方面，一种管道清洁机器人，包括上述的软轴驱动机构；软轴驱动机构的主体支撑座上设置有清洁海绵。

优选地，还包括水泵、喷头以及输水管；喷头安装在软轴驱动机构的行走单元上，并且位于软轴驱动机构的前端；输水管的一端与喷头相连接，输水管的另一端与水泵相连接。

优选地，所述喷头通过第二轴承与软轴驱动机构的行走单元转动连接。

通过采用本实用新型的技术方案，至少具有如下有益效果：

1、设计利用传动软轴来将动力源提供的驱动力传递给主体支撑座内的驱动组件，使驱动组件在驱动力的作用下能够驱动主体支撑座1和行走单元进行旋转和行走，可便于将动力源设置在管道的外部；因动力源不需要再进入管道内部，因此可选用大功率的动力源来提供足够的驱动力，通过将该软轴驱动机构应用在清洁机器人上，可便于清洁机器人携带摩擦力比较大的清洁部件；因摩擦力大的清洁部件其清洁力度好，能够有效降低清洁机器人在清洁时往复清洁的次数，从而有助于提升清洁效率，并且对顽固污渍也能够更好地去除，有助于提升清洁效果。

2、将动力源外置在管道的外部，与现有将动力源搭载在清洁机器人上的方式相比，不仅有助于增大驱动力的输出，而且有助于减小清洁机器人进入管道部分的尺寸结构，从而可以适应更小管径的管道，也可以更好地实现在弯曲半径更小的管道内转弯。

3、将清洁海绵直接设置在软轴驱动机构的主体支撑座上，而不需要再额外设置清洁节，能够极大地缩短整个清洁机器人的长度，从而降低制造成本，并使整个清洁机器人的整体结构更加简洁，方便适应更小管径的管道；同时整个清洁机器人采用外置的动力源提供驱动力，清洁海绵可选用外径较大的海绵，使清洁海绵在管道的内部具备较大的压缩程度，并且清洁海绵会随着主体支撑座绕中心轴线进行旋转，能够大幅增加清洁机器人清洁力度。

4、在软轴驱动机构的前端设置喷头，并由外部的水泵通过输水管将水输送给喷头，使得喷头可将水喷洒到清洁机器人的前端位置，对管道进行湿润使污渍更容易去除，这样清洁机器人经过管道时可以实现更好的清洁效果，并提高清洁效率。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型管道清洁机器人的立体结构示意图；

图2是本实用新型管道清洁机器人的正视图；

图3是本实用新型管道清洁机器人的剖视图；

图4是本实用新型中驱动轮和从动轮的具体结构示意图。

附图标记说明：

1-主体支撑座；

2-行走单元，21-前支撑轮安装座，22-后支撑轮安装座，23-驱动轮，24-从动轮，251-轮胎，252-Y型支架，253-弹簧，254-支撑底座，255-连接轴，256-上下活动空间；

3-驱动组件，31-内齿轮，32-直齿轮；

4-传动软轴；

5-动力源；

61-第一轴承，62-第二轴承；

7-清洁海绵；

8-水泵；

9-喷头；

10-输水管。

【具体实施方式】

本实用新型实施例通过提供一种软轴驱动机构及管道清洁机器人，解决了现有技术中因受限于管道的内径，驱动节所搭载的驱动电机的功率比较小，无法选用大功率的电机，导致管道清洁机器人无法携带摩擦力比较大的清洁节，清洁节的清洁力度降低，管道清洁机器人在清洁时需要往复多次进行清洁操作，这降低了清洁效率，并且对部分顽固污渍无法彻底去除，清洁效果比较差的技术问题，实现了使清洁机器人能够携带摩擦力较大的清洁部件，从而提升清洁效率和清洁效果的技术效果。

本实用新型实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：改变传统采用驱动节+清洁节的模式，采用外置在管道之外的动力源来提供驱动力，并利用传动软轴将动力源输出的驱动力传递给管道内的主体支撑座和行走单元，从而使主体支撑座和行走单元能够在管道内前进或者后退；同时，将清洁海绵直接设置在主体支撑座上，而不需要再额外设置清洁节，极大地简化了清洁机器人的整体结构。

为了更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

实施例1

请参阅图1至图4所示，本实用新型一种软轴驱动机构的较佳实施例，包括主体支撑座1、与主体支撑座1相连接的行走单元2、设于主体支撑座1内用于驱动主体支撑座1进行旋转的驱动组件3、与驱动组件3相连接实现将驱动力传递给驱动组件3的传动软轴4以及与传动软轴4相连接用于提供驱动力的动力源5。工作时，由动力源5输出驱动力给传动软轴4，传动软轴4将驱动力传递给驱动组件3，驱动组件3驱动主体支撑座1和行走单元2进行旋转，行走单元2在旋转的过程中带动主体支撑座1进行前进或者后退。

传动软轴4是一种柔性的传动拉索，区别于通常的硬轴，其通常使用在一些硬轴无法实现或者硬传动实现成本较高的场合；传动软轴4可以弯曲、而且结构较紧凑，与动力源5(如驱动电机)配合使用可驱动负载移动。

本实用新型设计利用传动软轴4来将动力源5提供的驱动力传递给主体支撑座1内的驱动组件3，使驱动组件3在驱动力的作用下能够驱动主体支撑座1和行走单元2进行旋转和行走，可便于将动力源5设置在管道的外部；因动力源5不需要再进入管道内部，因此可选用大功率的动力源5来提供足够的驱动力，通过将该软轴驱动机构应用在清洁机器人上，可便于清洁机器人携带摩擦力比较大的清洁部件；因摩擦力大的清洁部件其清洁力度好，能够有效降低清洁机器人在清洁时往复清洁的次数，从而有助于提升清洁效率，并且对顽固污渍也能够更好地去除，有助于提升清洁效果。

同时，将动力源5外置在管道的外部，与现有将动力源5搭载在清洁机器人上的方式相比，不仅有助于增大驱动力的输出，而且有助于减小清洁机器人进入管道部分的尺寸结构，从而可以适应更小管径的管道，也可以更好地实现在弯曲半径更小的管道内转弯。

在本实用新型的实施例中，所述驱动组件3包括固定安装在主体支撑座1内的内齿轮31以及与内齿轮31相啮合的直齿轮32；传动软轴4的一端与直齿轮32固定连接，因传动软轴4的另一端与动力源5相连接，因此在动力源5输出驱动力给传动软轴4时，传动软轴4会带动直齿轮32进行旋转，内齿轮31又与直齿轮32相啮合，且内齿轮31固定在主体支撑座1上，在直齿轮32和内齿轮31的配合下可以驱动整个主体支撑座1进行旋转。

在本实用新型的实施例中，所述行走单元2包括与主体支撑座1的前端固定连接的前支撑轮安装座21以及与主体支撑座1的后端转动连接的后支撑轮安装座22；在本实施例中，前端指的是远离动力源5的一端，在进入管道时，前端将最先进入管道内部；后端指的是靠近动力源5的一端；本实用新型通过在主体支撑座1的前端和后端都设置支撑结构，可保证整个主体支撑座1在管道内平稳行走；传动软轴4穿过后支撑轮安装座22与驱动组件3相连接，后支撑轮安装座22上供传动软轴4穿过的孔的孔径可大于传动软轴4的外径，这样后支撑轮安装座22就不会对传动软轴4造成影响；

前支撑轮安装座21上安装有若干个在进入管道后与管道的内壁相接触的驱动轮23，使驱动轮23能够沿着管道的内壁行走；后支撑轮安装座22上安装有若干个在进入管道后与管道的内壁相接触的从动轮24，使从动轮24能够沿着管道的内壁行走。

为了使驱动轮23和从动轮24在管道内实现更好的支撑，从而进一步提高主体支撑座1前进或者后退的平稳性；所述前支撑轮安装座21上设置有3个驱动轮23，并且相邻两个驱动轮23之间的夹角相等，即相邻两个驱动轮23之间的夹角为120°，这样3个驱动轮23正好可以形成稳定的三角支撑；同理，所述后支撑轮安装座22上设置有3个从动轮24，并且相邻两个从动轮24之间的夹角相等，即相邻两个从动轮24之间的夹角为120°，这样3个从动轮24正好也可以形成稳定的三角支撑。

在本实用新型的实施例中，驱动轮23和从动轮24的具体结构完全相同，为了使驱动轮23和从动轮24可以自适应管道的不同管径变化。本实用新型中设计驱动轮23和从动轮24的结构包括轮胎251、Y型支架252、弹簧253和支撑底座254，其中，轮胎251通过连接轴255与Y型支架252相连接；支撑底座254具有供Y型支架252进行上下活动的上下活动空间256，Y型支架252安装在上下活动空间256内，并支撑底座254在对应于上下活动空间256的上部设置有限位结构(未图示)，使得Y型支架252在上下活动的过程中不会与支撑底座254脱离；弹簧253设置在上下活动空间256的底部与Y型支架252之间，并且Y型支架252的下部插入至弹簧253内，支撑底座254固定在前支撑轮安装座21或后支撑轮安装座22上。限位结构可以采用如限位槽和限位柱相配合的方式，其中限位槽沿着竖直方向开设在Y型支架252上，限位柱固定在支撑底座254上，并且限位柱插入至限位槽内，当然在具体实施时也可以采用其它形式的限位结构，只要能够实现对Y型支架252的上下活动进行限位即可。通过采用以上结构设计的驱动轮23和从动轮24，使得在驱动轮23和从动轮24沿着管道的内壁行走时，当出现管径缩小的情况时，驱动轮23或者从动轮24的轮胎251都能够往内压缩，而当管径变大时，驱动轮23或者从动轮24的轮胎251在弹簧253弹力的作用下可以向外张开，从而实现自适应管道的管径变化功能。

在本实用新型的实施例中，所述驱动轮23与管道的中心轴线成预设角度布置，预设角度可根据实际需要进行设计，只要能够使驱动轮23带动主体支撑座1沿着管道的内壁前进或者后退即可。因为如果驱动轮23与管道的中心轴线平行，那么，驱动轮23在跟随主体支撑座1一起进行旋转时，驱动轮23是无法带动主体支撑座1前进或者后退的，因此需要使驱动轮23与管道的中心轴线之间成一定的角度，这样驱动轮23在跟随主体支撑座1一起旋转时，才能够带动主体支撑座1沿着管道的内壁前进或者后退。

在本实用新型的实施例中，所述从动轮24与管道的中心轴线平行布置，即从动轮24与管道的中心轴线成0°布置。因后支撑轮安装座22与主体支撑座1转动连接，因此在工作时后支撑轮安装座22和从动轮24不会跟随主体支撑座1一起旋转，从动轮24在驱动轮23的带动下只能沿着管道的内壁前进或者后退。

在本实用新型的实施例中，所述后支撑轮安装座22与主体支撑座1的后端之间通过第一轴承61转动连接，这样后支撑轮安装座22就不会跟随主体支撑座1一起旋转。

在本实用新型的实施例中，所述动力源5为设置在管道外部的减速电机。

实施例2

请参阅图1至图4所示，本实用新型一种管道清洁机器人的较佳实施例，包括软轴驱动机构；软轴驱动机构的主体支撑座1上设置有清洁海绵7，整个清洁海绵7套设在主体支撑座1的外部，以通过清洁海绵7对管道的内壁进行清洁。其中，所述软轴驱动机构的具体结构与实施例1描述的完全相同，在此就不进行赘述了。

本实用新型通过采用上述的软轴驱动机构，除了能够获得软轴驱动机构所带来的有益效果外，同时将清洁海绵7直接设置在软轴驱动机构的主体支撑座1上，而不需要再额外设置清洁节，能够极大地缩短整个清洁机器人的长度，从而降低制造成本，并使整个清洁机器人的整体结构更加简洁，方便适应更小管径的管道；同时整个清洁机器人采用外置的动力源5提供驱动力，清洁海绵7可选用外径较大的海绵，使清洁海绵7在管道的内部具备较大的压缩程度，并且清洁海绵7会随着主体支撑座1绕中心轴线进行旋转，能够大幅增加清洁机器人清洁力度。

在本实用新型的实施例中，清洁机器人还包括水泵8、喷头9以及输水管10；喷头9安装在软轴驱动机构的行走单元2上，并且位于软轴驱动机构的前端；输水管10的一端与喷头9相连接，输水管10的另一端与水泵8相连接，水泵8设置在管道的外部。工作时，由水泵8将水通过输水管10输送给喷头9，喷头9将水喷洒到清洁机器人的前端位置，对管道进行湿润使污渍更容易去除，这样清洁机器人经过管道时可以实现更好的清洁效果，并提高清洁效率。

在本实用新型的实施例中，所述喷头9通过第二轴承62与软轴驱动机构的行走单元2转动连接。在具体实现时，因主体支撑座1的前端固定连接的是前支撑轮安装座21，因此将喷头9固定在前支撑轮安装座21上，输水管10依次穿过后支撑轮安装座22和主体支撑座1并与喷头9相连接；又因为前支撑轮安装座21与主体支撑座1为固定连接，前支撑轮安装座21会跟随主体支撑座1一起旋转，为了避免喷头9也跟随前支撑轮安装座21一起旋转，将喷头9通过第二轴承62与前支撑轮安装座21相连接。

本实用新型清洁机器人实现管道清洁的原理如下：

将清洁机器人的主体部分放到管道的内部，动力源5和水泵8放置在管道的外部；启动水泵8，水泵8将水通过输水管10输送给喷头9，喷头9将水喷洒到管道内，使水对管道进行湿润；启动动力源5，动力源5输出驱动力给传动软轴4，传动软轴4将驱动力传输给驱动组件3，驱动组件3驱使整个主体支撑座1和前支撑轮安装座21一起进行旋转，前支撑轮安装座21在旋转的过程中，因驱动轮23与管道的中心轴线之间成一定角度，因此驱动轮23能够沿着管道的内壁前进或者后退，进而可以驱使清洁机器人的主体部分沿着管道的内壁前进或者后退；清洁机器人的主体部分在沿着管道内壁前进或者后退的过程中，清洁海绵7能够对管道的内壁进行清洁，同时清洁海绵7也可以跟随前支撑轮安装座21一起旋转，可以大幅提高清洁力度，保证清洁效果。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种软轴驱动机构，其特征在于：包括主体支撑座、与主体支撑座相连接的行走单元、设于主体支撑座内用于驱动主体支撑座进行旋转的驱动组件、与驱动组件相连接实现将驱动力传递给驱动组件的传动软轴以及与传动软轴相连接用于提供驱动力的动力源。

2.如权利要求1所述的一种软轴驱动机构，其特征在于：所述驱动组件包括固定安装在主体支撑座内的内齿轮以及与内齿轮相啮合的直齿轮；传动软轴的一端与直齿轮固定连接。

3.如权利要求1所述的一种软轴驱动机构，其特征在于：所述行走单元包括与主体支撑座的前端固定连接的前支撑轮安装座以及与主体支撑座的后端转动连接的后支撑轮安装座；前支撑轮安装座上安装有若干个在进入管道后与管道的内壁相接触的驱动轮；后支撑轮安装座上安装有若干个在进入管道后与管道的内壁相接触的从动轮。

4.如权利要求3所述的一种软轴驱动机构，其特征在于：所述驱动轮与管道的中心轴线成预设角度布置。

5.如权利要求3所述的一种软轴驱动机构，其特征在于：所述从动轮与管道的中心轴线平行布置。

6.如权利要求3所述的一种软轴驱动机构，其特征在于：所述后支撑轮安装座与主体支撑座的后端之间通过第一轴承转动连接。

7.如权利要求1所述的一种软轴驱动机构，其特征在于：所述动力源为设置在管道外部的减速电机。

8.一种管道清洁机器人，其特征在于：包括如权利要求1-7任意一项所述的软轴驱动机构；软轴驱动机构的主体支撑座上设置有清洁海绵。

9.如权利要求8所述的一种管道清洁机器人，其特征在于：还包括水泵、喷头以及输水管；喷头安装在软轴驱动机构的行走单元上，并且位于软轴驱动机构的前端；输水管的一端与喷头相连接，输水管的另一端与水泵相连接。

10.如权利要求9所述的一种管道清洁机器人，其特征在于：所述喷头通过第二轴承与软轴驱动机构的行走单元转动连接。

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