CN217683937U - 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，包括主体结构和多组履带模块，所述主体结构由前端法兰、连接法兰、套筒以及后端法兰通过螺钉连接组成，且连接的整体呈两端贯穿的空心结构；所述主体结构上滑动套设有移动法兰，所述前端法兰靠近连接法兰的一端固定设置有固定法兰，所述固定法兰与前端法兰之间等角度设置有多个导杆，且导杆贯穿移动法兰，所述导杆穿过移动法兰的位置处设置有直线轴承，且直线轴承固定安装在移动法兰上；本实用新型中设计的管道机器人相较于现有的管道机器人，机器人结构紧凑，体积小，重量轻，方便作业及携带；机器人防护等级高，可用于管道内积水作业；模块化履带设计，安装方便，易于维护。

Description

一种管道机器人

技术领域

本实用新型属于管道机器人技术领域，具体涉及一种管道机器人。

背景技术

随着智能制造产业升级及中国城市化进程的快速发展，目前在化工、石油、工程隧道、公共通风、排水等领域，各种管道的应用越来越多，随着管道架设应用时间的推移，管道内部逐渐出现异物、堵塞、损坏、老化等问题。现有技术中轮式管道机器人在城市地下排水管道中得到大量的推广和应用，但是在直径较小的圆形管道或有一定安装角度的圆形管道中，轮式管道机器人存在体积大、重量重，爬坡能力差等问题。无法满足实际工程使用需求。

如专利CN201811494015.2，所公开管道机器人，该管道机器人在经过变径区域时，可以通过控制每个驱动轮所在一端的弹簧组进行伸缩来单独改变该驱动轮与管壁的接触位置，从而使多个驱动轮中的每个驱动轮都可以与管壁接触，增强了管道机器人的驱动能力。

但该类型管道机器人体积庞大，无法应用到小型管道中，且其轮式驱动与管道内壁接触点和接触面积小，容易发生打滑现象，结构防水能力弱。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种体积小，对圆形管道内径变化有一定适应能力，与圆形管道内壁接触面积大，能够具备一定的爬坡能力，同时能防水的可应用于小型管道的机器人。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种管道机器人，包括主体结构和多组履带模块，所述主体结构由前端法兰、连接法兰、套筒以及后端法兰通过螺钉连接组成，且连接的整体呈两端贯穿的空心结构；为了方便穿管路；

所述履带模块包括壳体、电机、主动齿轮、主动带轮、从动带轮、履带以及辅助带轮，所述壳体的内部设置有电机，为行进提供动力，所述壳体的两端分别转动设置有主动带轮和从动带轮，所述主动带轮与从动带轮中间设置有多组辅助带轮，所述履带环绕安装在主动带轮、从动带轮以及辅助带轮上，所述主动带轮的一侧转动设置有主动齿轮，所述主动齿轮的轴上固定设置有从动锥齿轮，所述电机的输出端设置有锥齿轮，所述锥齿轮与从动锥齿轮传动啮合，所述主动带轮的轴上固定安装有从动齿轮，且主动齿轮与从动齿轮传动啮合；为了方便传动，方便履带稳定的运转；

所述主体结构上滑动套设有移动法兰，所述前端法兰靠近连接法兰的一端固定设置有固定法兰，所述固定法兰与前端法兰之间等角度设置有多个导杆，且导杆贯穿移动法兰，所述导杆穿过移动法兰的位置处设置有直线轴承，且直线轴承固定安装在移动法兰上，位于所述前端法兰与移动法兰之间的导杆上套设有弹簧，为了可以减小电动推杆的功耗，所述主体结构与每组履带模块均通过两组连杆和一组弹簧连杆连接，为了能够适应很小的管径的变化，保证机器人顺利的通过，一组所述弹簧连杆的一端安装在移动法兰上，所述弹簧连杆的另一端安装在对应的壳体上，一组所述连杆的一端安装在后端法兰上，一组所述连杆的另一端安装在壳体上，另一组所述连杆的一端安装在固定法兰上，另一组所述连杆的另一端安装在壳体上，所述后端法兰与移动法兰之间等角度安装有多个电动推杆，所述电动推杆的一端固定在后端法兰上，所述电动推杆的另一端固定在移动法兰上，为了方便带动移动法兰移动，从而实现履带模块的展开和收放。

所述后端法兰和前端法兰的端部均设置有密封圈，所述前端法兰与固定法兰的连接处以及套筒与后端法兰的连接处均设置有密封圈，保证主体结构内部的密封，所述前端法兰的外表面还设置有螺纹孔，为了后期方便安装执行机构。

优选的，所述从动带轮转动安装在一个滑块上，且壳体内设有与滑块相匹配的滑槽，且滑槽与滑块之间通过伸缩弹簧连接。

优选的，所述导杆的两端分别与前端法兰和固定法兰的连接处均设置有轴承，为了避免出现卡死的情况。

优选的，所述弹簧的弹力大于履带模块变径时候重力在弹簧推力方向的分力，为了方便降低电动推杆的能耗。

优选的，所述电机为直流减速电机，保证增大扭矩，体积小的优点。

优选的，所述履带的内侧设置有内侧齿，且内侧齿与主动带轮和从动带轮相配合，齿形为圆弧同步齿，所述履带外侧齿形呈条形块状结构，为了增大摩擦力，保证行进的稳定。

优选的，每两组连杆和一组弹簧连杆对称安装在对应的履带的两侧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型中设计的管道机器人相较于现有的管道机器人，机器人结构紧凑，体积小，重量轻，方便作业及携带；机器人防护等级高，可用于管道内积水作业；模块化履带设计，安装方便，易于维护。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的正视结构示意图；

图3为本实用新型的侧视结构示意图；

图4为本实用新型的俯视剖视结构示意图；

图5为本实用新型的后视结构示意图；

图中：1、壳体；2、履带；3、连杆；4、弹簧连杆；5、后端法兰；6、前端法兰；7、导杆；8、固定法兰；9、移动法兰；10、弹簧；11、电机；12、锥齿轮；13、主动齿轮；14、主动带轮；15、电动推杆；16、套筒；17、连接法兰；18、辅助带轮；19、从动带轮；20、直线轴承。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1至图5，本实用新型提供一种技术方案：一种管道机器人，包括主体结构和多组履带模块，主体结构由前端法兰6、连接法兰17、套筒16以及后端法兰5通过螺钉连接组成，且连接的整体呈两端贯穿的空心结构；为了方便执行机构的管路穿过；

履带模块包括壳体1、电机11、主动齿轮13、主动带轮14、从动带轮19、履带2以及辅助带轮18，壳体1的内部设置有电机11，壳体1的两端分别转动设置有主动带轮14和从动带轮19，主动带轮14与从动带轮19中间设置有多组辅助带轮18，履带2环绕安装在主动带轮14、从动带轮19以及辅助带轮18上，主动带轮14的一侧转动设置有主动齿轮13，主动齿轮13的轴上固定设置有从动锥齿轮，电机11的输出端设置有锥齿轮12，锥齿轮12与从动锥齿轮传动啮合，主动带轮14的轴上固定安装有从动齿轮，且主动齿轮13与从动齿轮传动啮合；为了方便履带2能够顺利的转动，保证机器人稳定的行进；

主体结构上滑动套设有移动法兰9，为了方便连接弹簧连杆4，前端法兰6靠近连接法兰17的一端固定设置有固定法兰8，为了方便连接一组连杆3，以及导杆7，固定法兰8与前端法兰6之间等角度设置有多个导杆7，且导杆7贯穿移动法兰9，导杆7穿过移动法兰9的位置处设置有直线轴承20，为了保证移动法兰9稳定的定向水平运动，且直线轴承20固定安装在移动法兰9上，位于前端法兰6与移动法兰9之间的导杆7上套设有弹簧10，当管道直径较小时，通过电动推杆15提供较小的推力，即可以实现管道机器人对管道内径适应性的调整，主体结构与每组履带模块均通过两组连杆3和一组弹簧连杆4连接，一组弹簧连杆4的一端安装在移动法兰9上，弹簧连杆4的另一端安装在对应的壳体1上，当管道内部直径发生轻微改变时，通过弹簧连杆4可以使得履带模块适当变径，一组连杆3的一端安装在后端法兰5上，一组连杆3的另一端安装在壳体1上，另一组连杆3的一端安装在固定法兰8上，另一组连杆3的另一端安装在壳体1上，实现履带模块的灵活展开和收放，后端法兰5与移动法兰9之间等角度安装有多个电动推杆15，为移动法兰9的移动提供动力，电动推杆15的一端固定在后端法兰5上，电动推杆15的另一端固定在移动法兰9上。

本实施例中，优选的，后端法兰5和前端法兰6的端部均设置有密封圈，前端法兰6与固定法兰8的连接处以及套筒16与后端法兰5的连接处均设置有密封圈，为了保证良好的密封性，前端法兰6的外表面还设置有螺纹孔，为了方便安装执行机构。

本实施例中，优选的，从动带轮19转动安装在一个滑块上，且壳体1内设有与滑块相匹配的滑槽，且滑槽与滑块之间通过伸缩弹簧连接，为了保证能够始终将履带2撑开，避免脱落。

本实施例中，优选的，导杆7的两端分别与前端法兰6和固定法兰8的连接处均设置有轴承，为了导杆7可以发生转动，防止作业时卡死。

本实施例中，优选的，弹簧10的弹力大于履带模块变径时候重力在弹簧10推力方向的分力，当管道直径较小时，通过电动推杆15提供较小的推力，即可以实现管道机器人对管道内径适应性的调整。

本实施例中，优选的，电机11为直流减速电机，能输出较大的扭矩，体积小，重量轻，成本低。

本实施例中，优选的，履带2的内侧设置有内侧齿，且内侧齿与主动带轮14和从动带轮19相配合，齿形为圆弧同步齿，为了方便带动履带2转动，履带2外侧齿形呈条形块状结构，为了增大摩擦力，方便行进。

本实施例中，优选的，每两组连杆3和一组弹簧连杆4对称安装在对应的履带模块的两侧，为了保证履带模块的展开和收回更加的稳定。

本实用新型的工作原理及使用流程：可将执行机构安装在前端法兰6上，管道线缆可穿过主体结构，履带模块呈圆周间隔120°布置在主体结构的外围，为机器人在圆形管道中提供爬行动力，使用时，履带模块的三组履带2与管道内壁充分接触，提供足够的摩擦力，通过电机11带动锥齿轮转动，从而带动主动齿轮13上的从动锥齿轮转动，使得主动齿轮13同步转动，从而带动主动带轮14转动，配合从动带轮19和辅助带轮18实现履带2的运转，实现机器人的移动，当管道的尺寸发生变化，可启动电动推杆15，使得电动推杆15的收缩，带动移动法兰9在主体结构上水平向后端法兰5的方向滑动，通过连杆3将每组履带模块张开，以适应不同尺寸的管径；

弹簧10的弹力大于履带模块变径时候重力在弹簧10推力方向的分力；使得在不作业的情况下，管道机器人三组履带模块为能适应管道直径的最大值；当管道直径较小时，通过电动推杆15提供较小的推力，即可以实现管道机器人对管道内径适应性的调整；弹簧连杆4可以当管道内部直径发生轻微改变时，通过弹簧连杆4可以使得履带模块适当变径。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种管道机器人，其特征在于：包括主体结构和多组履带模块，所述主体结构由前端法兰(6)、连接法兰(17)、套筒(16)以及后端法兰(5)通过螺钉连接组成，且连接的整体呈两端贯穿的空心结构；

所述履带模块包括壳体(1)、电机(11)、主动齿轮(13)、主动带轮(14)、从动带轮(19)、履带(2)以及辅助带轮(18)，所述壳体(1)的内部设置有电机(11)，所述壳体(1)的两端分别转动设置有主动带轮(14)和从动带轮(19)，所述主动带轮(14)与从动带轮(19)中间设置有多组辅助带轮(18)，所述履带(2)环绕安装在主动带轮(14)、从动带轮(19)以及辅助带轮(18)上，所述主动带轮(14)的一侧转动设置有主动齿轮(13)，所述主动齿轮(13)的轴上固定设置有从动锥齿轮，所述电机(11)的输出端设置有锥齿轮(12)，所述锥齿轮(12)与从动锥齿轮传动啮合，所述主动带轮(14)的轴上固定安装有从动齿轮，且主动齿轮(13)与从动齿轮传动啮合；

所述主体结构上滑动套设有移动法兰(9)，所述前端法兰(6)靠近连接法兰(17)的一端固定设置有固定法兰(8)，所述固定法兰(8)与前端法兰(6)之间等角度设置有多个导杆(7)，且导杆(7)贯穿移动法兰(9)，所述导杆(7)穿过移动法兰(9)的位置处设置有直线轴承(20)，且直线轴承(20)固定安装在移动法兰(9)上，位于所述前端法兰(6)与移动法兰(9)之间的导杆(7)上套设有弹簧(10)，所述主体结构与每组履带模块均通过两组连杆(3)和一组弹簧连杆(4)连接，一组所述弹簧连杆(4)的一端安装在移动法兰(9)上，所述弹簧连杆(4)的另一端安装在对应的壳体(1)上，一组所述连杆(3)的一端安装在后端法兰(5)上，一组所述连杆(3)的另一端安装在壳体(1)上，另一组所述连杆(3)的一端安装在固定法兰(8)上，另一组所述连杆(3)的另一端安装在壳体(1)上，所述后端法兰(5)与移动法兰(9)之间等角度安装有多个电动推杆(15)，所述电动推杆(15)的一端固定在后端法兰(5)上，所述电动推杆(15)的另一端固定在移动法兰(9)上。

2.根据权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于：所述后端法兰(5)和前端法兰(6)的端部均设置有密封圈，所述前端法兰(6)与固定法兰(8)的连接处以及套筒(16)与后端法兰(5)的连接处均设置有密封圈，所述前端法兰(6)的外表面还设置有螺纹孔。

3.根据权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于：所述从动带轮(19)转动安装在一个滑块上，且壳体(1)内设有与滑块相匹配的滑槽，且滑槽与滑块之间通过伸缩弹簧连接。

4.根据权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于：所述导杆(7)的两端分别与前端法兰(6)和固定法兰(8)的连接处均设置有轴承。

5.根据权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于：所述弹簧(10)的弹力大于履带模块变径时候重力在弹簧(10)推力方向的分力。

6.根据权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于：所述电机(11)为直流减速电机。

7.根据权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于：所述履带(2)的内侧设置有内侧齿，且内侧齿与主动带轮(14)和从动带轮(19)相配合，齿形为圆弧同步齿，所述履带(2)外侧齿形呈条形块状结构。

8.根据权利要求1所述的一种管道机器人，其特征在于：每两组连杆(3)和一组弹簧连杆(4)对称安装在对应的履带(2)的两侧。

Images