CN220186211U - 一种履带式污水管道机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于污水管道检测技术领域，具体的说是一种履带式污水管道机器人。包括曲柄变径机构、行走机构和照明检测机构；所述曲柄变径机构与行走机构固定连接；所述照明检测机构固定在曲柄变径机构的前端和后端；本发明结构简单，能够适应不同管径的管道和垂直管道，具备更长的工作时间和移动距离，解决了现有履带式管道机器人在管道内管径适应能力、适用性、能源供给和垂直管道行走等方面的问题。

Description

一种履带式污水管道机器人

技术领域

本实用新型属于污水管道检测技术领域，具体的说是一种履带式污水管道机器人。

背景技术

管道机器人是一种专门设计用于在管道系统内执行各种任务的机器人。它们通常被用于检查、维修和清洁不同类型的管道，包括供水管道、污水管道、石油和天然气管道等。污水管道机器人是一种专门设计用于在污水管道系统内执行各种任务的机器人。污水管道系统通常包括城市的污水排放管道、下水道以及工业和商业建筑物的污水排放系统。由于污水管道运输距离较长，管道内部的空间大小有限，污水的流动会导致内部压力的不稳定等因素，对污水管道机器人的环境适应性、自身稳定性和能源供给等驱动特性提出了较高的要求。这些特性也是当前污水管道机器人相关研究的热点。

目前，大多数履带式污水管道机器人是基于小车样式的设计。履带式污水管道机器人是通过将轮式污水管道机器人改进而来的。它将前进的轮子替换为履带，增加了牵引力，使得机器人在短距离的污水管道检测中具有更广泛的应用范围，并能更好地实现越障功能。然而，履带式污水管道机器人存在一些缺点。首先，它的管径适应能力相对较差，只能适应特定尺寸的管道。这限制了它在不同管径的污水管道中的应用，并导致其适用性不够广泛。其次，履带式污水管道机器人的能源供给大多采用缆线。这对机器人的移动距离有很大限制，并增加了机器人在操作过程中的复杂性。另外，履带式污水管道机器人在行走时会对管道造成一定的损伤。履带式设计可能会在管道内部产生摩擦力，这可能导致管道的磨损或损坏。此外，在垂直管道中，由于履带式设计无法保证机器人产生的摩擦力和重力相等，使得机器人在垂直方向上的管道中行走不够方便。为了克服这些问题，需要对履带式污水管道机器人进行改进和创新。例如，可以研发可调节履带宽度的设计，以适应不同管径的管道。同时，应考虑采用更先进的能源供给方式，例如使用可充电电池或其他高效能源系统，以提供机器人更长的工作时间和移动距离。此外，改进摩擦控制技术，确保机器人在不损害管道的前提下进行稳定的行走，特别是在垂直管道中。

发明内容

本实用新型提供了一种履带式污水管道机器人，该机器人结构简单，能够适应不同管径的管道和垂直管道，具备更长的工作时间和移动距离，解决了现有履带式管道机器人在管道内管径适应能力、适用性、能源供给和垂直管道行走等方面的问题。

本实用新型技术方案结合附图说明如下：

一种履带式污水管道机器人，包括曲柄变径机构、行走机构和照明检测机构；所述曲柄变径机构与行走机构固定连接；所述照明检测机构固定在曲柄变径机构的前端和后端；所述曲柄变径机构包括前端支撑板1、后端支撑板2、同步盘3、弹簧底座4、长轴5、从动曲柄6、连杆7、主动曲柄8、弹簧9、滑块10、履带底座11、主体筒12和丝杠13；所述长轴5依次穿过前端支撑板1、后端支撑板2、同步盘3和弹簧9；所述同步盘3和弹簧底座4之间设置有套在长轴5上的弹簧9；所述前端支撑板1和履带底座11的一端通过从动曲柄6连接；所述后端支撑板2和履带底座11的另一端通过主动曲柄8连接；所述同步盘3与连杆7的一端连接；所述连杆7的另一端与主动曲柄8的中部连接；所述丝杠13的一端与主体筒12连接，另一端与滑块10连接；所述滑块10的一侧与同步盘3接触。

进一步的，所述行走机构包括轮子支架14、橡胶履带15、电机16和橡胶轮17；所述轮子支架14的下端固定在履带底座11上；所述轮子支架14的左、右两端设置有电机16；所述电机16的外侧与橡胶履带15啮合；所述橡胶履带15内设置有多个与橡胶履带15内侧接触的橡胶轮17。

进一步的，所述主体筒12内置驱动丝杠13转动的丝杠电机、驱动橡胶轮17转动的电机16和电源。

进一步的，所述橡胶轮17呈线性排列方式；相邻的两个橡胶轮17之间有间隙。

进一步的，所述长轴5、从动曲柄6、连杆7、主动曲柄8、弹簧9、履带底座11、轮子支架14的数量均为三个；所述履带底座11呈120°分布在径向圆周范围内。

进一步的，所述橡胶轮17有四十五个；所述电机16有六个。

进一步的，所述前端支撑板1和弹簧底座4上设有与照明检测机构连接的管道检测原件安装孔20。

进一步的，所述前端支撑板1、后部支撑板2、同步盘3和弹簧底座4与长轴5通过长轴连接孔18连接。

进一步的，前端支撑板1与从动曲柄6和同步盘3与主动曲柄8之间均通过曲柄安装孔19连接。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型结构新颖，通过主动曲柄、从动曲柄、同步盘、滑块、丝杠、弹簧、连杆、长轴和履带底座组成变径机构，变径机构采用了平行四杆机构，相较于过去的履带式污水管道机器人的变径机构更加易于实现；

2)本实用新型通过橡胶轮、电机、橡胶履带和轮子支架组成行走机构，位于轮基板内侧的电机提供动力，装配在后部支撑板的电源筒可装电池供给能源，避免了缆线的拖拽，增加了机器人移动的距离，行走机构的橡胶履带在管道内有较大的摩擦力，可以避免行走时履带对管道的损伤，同时，橡胶履带也保证了在垂直管道时产生的摩擦力可以和重力相等，使机器人可以在垂直方向的管道上行走。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中轮子支架、橡胶履带、电机、橡胶轮的结构结构示意图；

图3为本实用新型中前端支撑板的结构示意图。

图中：

1、前端支撑板；2、后端支撑板；3、同步盘；4、弹簧底座；5、长轴；6、从动曲柄；7、连杆；8、主动曲柄；9、弹簧；10、滑块；11、履带底座；12、主体筒；13、丝杠；14、轮子支架；15、橡胶履带；16、电机；17、橡胶轮；18、长轴连接孔；19、曲柄安装孔；20、管道检测原件安装孔。

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。

参阅图1，本发明提供了一种履带式污水管道机器人，包括曲柄变径机构、行走机构和照明检测机构。

参阅图1，所述曲柄变径机构，用于对履带式污水管道机器人进行变径；包括前端支撑板1、后端支撑板2、同步盘3、弹簧底座4、长轴5、从动曲柄6、连杆7、主动曲柄8、弹簧9、滑块10、履带底座11、主体筒12和丝杠13。

所述主体筒12一侧装配有同步盘3，同步盘3一侧设有滑块10，滑块10在后部支撑板2和同步盘3之间，同步盘3和弹簧底座4之间有套在长轴5上的弹簧9，长轴5贯穿后部支撑板2和同步盘3，前端支撑板1和履带底座11通过从动曲柄6连接，后部支撑板2和履带底座11通过主动曲柄8连接，同步盘3通过连杆7与主动曲柄8的中部连接；使用时在机器人进入管道时，通过丝杠13调节变径机构的滑块10使位于机器人长轴上的弹簧9一直处于压缩状态，进行调节变径，同时还具有单向移动缓冲能力，并且通过弹簧9的压缩推动同步盘3推动连杆7，再由连杆7带动主动曲柄8来改变主动曲柄8和从动曲柄6的水平方向的角度，使机器人的行走机构紧贴在管道内壁上，平行四杆机构的优势可以使处于轴向的弹簧的推力通过平行四杆机构转换为径向的对管道内壁的支撑力，因此此机构更适合作变径机构

所述长轴5、从动曲柄6、连杆7、主动曲柄8、弹簧9、履带底座11、轮子支架14的数量均为三个，履带底座呈120°分布在径向圆周范围内，便于机器人在管道内的移动。

所述橡胶轮17的数量为四十五个，电机16的数量为六个，轮子支架14与履带底座11之间通过螺栓固定连接，便于机器人在管道内的移动。

所述弹簧9套在长轴5上，并在同步盘3和弹簧底座4之间，便于机器人适应管径在一定范围内的变化。

所述主体筒12装配在前端支撑板1和后端支撑板2之间并且内部装有电源，电源给设备进行供电，延长设备无线续航能力，机器人可以不受电缆长度的影响，延长了机器人的无线移动距离；所述主体筒12还内置驱动丝杠13转动的丝杠电机、驱动橡胶轮17转动的电机16；所述照明检测机构的部分结构也可以设置在主体筒12内。

参阅图3，所述前端撑板1和弹簧底座4均开设有管道检测元件安装孔洞20。

参阅图3，所述前端支撑板1、后部支撑板2、同步盘3和弹簧底座4与长轴5通过长轴连接孔18连接。

参阅图3，所述前端支撑板1与从动曲柄6和同步盘3与主动曲柄8之间均通过曲柄安装孔19连接。

参阅图1和图2，所述行走机构，用于带动履带式污水管道机器人行走；包括轮子支架14、橡胶履带15、电机16和橡胶轮17；

轮子支架14的两端均设置有电机16，橡胶轮17呈线性排列分布，相邻的两个橡胶轮17之间留有一定间隙，电机16的外侧啮合连接有橡胶履带15。使用时轮子支架12内的电机15有两个，置于轮子支架12的两端，机器人行走时行走机构的橡胶履带15因受到变径机构弹簧9的推力转换的支撑力与管道内壁贴紧，机器人主要靠电机16提供的动力实现机器人的移动，在机器人移动时，电机16会提供一个与运动方向同向的力，使行走机构的橡胶轮17向前移动，带动橡胶履带15和橡胶轮17向前移动，当该管道机器人在垂直方向的管道内移动时，其变径机构可以提供足够大的对管道内壁的压力，使行走机构的橡胶履带15在管道内有较大的摩擦力，可以避免行走时履带对管道的损伤，同时使机器人的摩擦力在管径适应范围内不会因其自身重力而在管道内下滑或者无法爬上垂直方向的管道，而电机16可以提供足够大的驱动力来克服机器人在紧靠垂直方向上的管道所受到的重力、摩擦力等各种阻力，进而实现该机器人在垂直方向的管道内壁上的上升或者下降。

所述电机16与橡胶轮17之间通过履带15连接，便于步进电机16与履带15之间的机械传动。

所述照明检测机构，用于对管道污水进行检测和照明，可以安装任务需要的深度相机以及检测机构等设备。

本实用新型的工作原理如下：

工作原理：使用时在机器人进入管道时，丝杠13对管径进行调节，推动滑块10使弹簧9处于压缩状态，当机器人行走在不同管径的管道时，弹簧9推同步盘3推动连杆7，再由连杆7带动主动曲柄8来改变主动曲柄8和从动曲柄6的水平方向的角度，使机器人的行走机构紧贴在管道内壁上适应一定范围内的管径变化，适用性强，使用时轮子支架14内的电机16有两个，置于履带底座11的两端，机器人行走时行走机构的橡胶履带15因受到变径机构弹簧9的推力转换的支撑力与管道内壁贴紧，机器人主要靠电机16提供的动力实现机器人的移动，在机器人移动时，电机16会提供一个与运动方向同向的力，使行走机构的电机16向前转动，带动橡胶履带15和橡胶轮17向前移动，当该管道机器人在垂直方向的管道内移动时，其变径机构可以提供足够大的对管道内壁的压力，使行走机构的橡胶履带15在管道内有较大的摩擦力，可以避免行走时履带对管道的损伤，同时使机器人的摩擦力在管径适应范围内不会因其自身重力而在管道内下滑或者无法爬上垂直方向的管道，而电机16可以提供足够大的驱动力来克服机器人在紧靠垂直方向上的管道所受到的重力、摩擦力等各种阻力，进而实现该机器人在垂直方向的管道内壁上的上升或者下降。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型的保护范围并不局限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (9)

1.一种履带式污水管道机器人，其特征在于，包括曲柄变径机构、行走机构和照明检测机构；所述曲柄变径机构与行走机构固定连接；所述照明检测机构固定在曲柄变径机构的前端和后端；所述曲柄变径机构包括前端支撑板(1)、后端支撑板(2)、同步盘(3)、弹簧底座(4)、长轴(5)、从动曲柄(6)、连杆(7)、主动曲柄(8)、弹簧(9)、滑块(10)、履带底座(11)、主体筒(12)和丝杠(13)；所述长轴(5)依次穿过前端支撑板(1)、后端支撑板(2)、同步盘(3)和弹簧(9)；所述同步盘(3)和弹簧底座(4)之间设置有套在长轴(5)上的弹簧(9)；所述前端支撑板(1)和履带底座(11)的一端通过从动曲柄(6)连接；所述后端支撑板(2)和履带底座(11)的另一端通过主动曲柄(8)连接；所述同步盘(3)与连杆(7)的一端连接；所述连杆(7)的另一端与主动曲柄(8)的中部连接；所述丝杠(13)的一端与主体筒(12)连接，另一端与滑块(10)连接；所述滑块(10)的一侧与同步盘(3)接触。

2.根据权利要求1所述的一种履带式污水管道机器人，其特征在于，所述行走机构包括轮子支架(14)、橡胶履带(15)、电机(16)和橡胶轮(17)；所述轮子支架(14)的下端固定在履带底座(11)上；所述轮子支架(14)的左、右两端设置有电机(16)；所述电机(16)的外侧与橡胶履带(15)啮合；所述橡胶履带(15)内设置有多个与橡胶履带(15)内侧接触的橡胶轮(17)。

3.根据权利要求2所述的一种履带式污水管道机器人，其特征在于，所述主体筒(12)内置驱动丝杠(13)转动的丝杠电机、驱动橡胶轮(17)转动的电机(16)和电源。

4.根据权利要求2所述的一种履带式污水管道机器人，其特征在于，所述橡胶轮(17)呈线性排列方式；相邻的两个橡胶轮(17)之间有间隙。

5.根据权利要求1所述的一种履带式污水管道机器人，其特征在于，所述长轴(5)、从动曲柄(6)、连杆(7)、主动曲柄(8)、弹簧(9)、履带底座(11)、轮子支架(14)的数量均为三个；所述履带底座(11)呈120°分布在径向圆周范围内。

6.根据权利要求2所述的一种履带式污水管道机器人，其特征在于，所述橡胶轮(17)有四十五个；所述电机(16)有六个。

7.根据权利要求1所述的一种履带式污水管道机器人，其特征在于，所述前端支撑板(1)和弹簧底座(4)上设有与照明检测机构连接的管道检测原件安装孔(20)。

8.根据权利要求1所述的一种履带式污水管道机器人，其特征在于，所述前端支撑板(1)、后端支撑板(2)、同步盘(3)和弹簧底座(4)与长轴(5)通过长轴连接孔(18)连接。

9.根据权利要求1所述的一种履带式污水管道机器人，其特征在于，前端支撑板(1)与从动曲柄(6)和同步盘(3)与主动曲柄(8)之间均通过曲柄安装孔(19)连接。