CN109027512A - 一种管道爬壁机器人 - Google Patents

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聂文政
王志超
姜雨
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Abstract

本发明涉及一种管道爬壁机器人，用于在管道中爬壁行走，包括主体、行走装置、收放机构和驱动传动装置，行走装置为多个，多个行走装置沿主体的周向间隔分布在主体的外周，行走装置通过收放机构与主体连接，行走装置能够带动主体沿轴向移动，驱动传动装置与收放机构相连接并用于控制收放机构的展开及回收，以使行走装置能够沿主体的径向移动；各行走装置在收放机构处于展开状态下能够与管道的内壁相接触，以将主体支撑在管道中。由于多个行走装置能够配合支撑在管道内，因此有效防止了管道爬壁机器人掉落，提高了管道爬壁机器人使用的可靠性。

Description

一种管道爬壁机器人
技术领域
本发明涉及一种行走设备，尤其涉及一种管道爬壁机器人。
背景技术
随着现代社会和科学技术的高速发展，管道爬壁机器人的应用逐步兴起，解决了以往人工作业存在的工作效率低、企业成本高、工作环境恶劣危险等弊端。
现有的管道爬壁机器人通常包括吸附装置和行走装置，机器人通过吸附装置吸附在管道内表面上，并通过行走装置带动机器人在工作表面行走，以使机器人能够对管道内表面进行除锈清洁等检修、保养、维护工作。
然而，由于管道内表面为曲面，因此，现有管道爬壁机器人的吸附装置无法与管道内表面完全贴合，由此导致吸附力降低，容易造成管道爬壁机器人的掉落，从而降低管道爬壁机器人使用的可靠性。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种使用可靠性较高的管道爬壁机器人。
本发明提供的管道爬壁机器人，用于在管道中爬壁行走，包括主体、行走装置、收放机构和驱动传动装置，行走装置为多个，多个行走装置沿主体的周向间隔分布在主体的外周，行走装置通过收放机构与主体连接，行走装置能够带动主体沿轴向移动，驱动传动装置与收放机构相连接并用于控制收放机构的展开及回收，以使行走装置能够沿主体的径向移动；各行走装置在收放机构处于展开状态下能够与管道的内壁相接触，以将主体支撑在管道中。
本发明中的管道爬壁机器人，在未使用时，行走装置处于收拢状态，以减小管道爬壁机器人的体积。在使用时，首先将管道爬壁机器人整体放入管道内，并调整管道爬壁机器人的位置，以使主体的轴向与管道的轴向相一致，并使主体1的径向与管道的径向相一致，之后启动驱动传动装置，控制收放机构进行展开，进而使各行走装置沿主体的径向移动并与管道的内壁相接触，以将主体支撑在管道中；然后控制行走装置带动主体沿轴向移动，进而使道爬壁机器人在管道中行进。由于多个行走装置能够配合支撑在管道内，因此有效防止了管道爬壁机器人掉落，提高了管道爬壁机器人使用的可靠性。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明在另一视角下的结构示意图；
图3是本发明主体省略部分外壳时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
如图1、图2所示，本实施例提供的管道爬壁机器人，用于在管道中爬壁行走，包括主体1、行走装置2、收放机构3和驱动传动装置4，行走装置2为多个，多个行走装置2沿主体1的周向间隔分布在主体1的外周，行走装置2通过收放机构3与主体1连接，行走装置2能够带动主体1沿轴向移动，驱动传动装置4与收放机构3相连接并用于控制收放机构3的展开及回收，以使行走装置2能够沿主体1的径向移动；各行走装置2在收放机构3处于展开状态下能够与管道的内壁相接触，以将主体1支撑在管道中。
本实施例中的管道爬壁机器人，在未使用时，行走装置2处于收拢状态，以减小管道爬壁机器人的体积。在使用时，首先将管道爬壁机器人整体放入管道内，并调整管道爬壁机器人的位置，以使主体1的轴向与管道的轴向相一致，并使主体1的径向与管道的径向相一致，之后启动驱动传动装置4，控制收放机构3进行展开，进而使各行走装置2沿主体1的径向移动并与管道的内壁相接触，以将主体1支撑在管道中；然后控制行走装置2带动主体1沿轴向移动，进而使道爬壁机器人在管道中行进。由于多个行走装置2能够配合支撑在管道内，因此有效防止了管道爬壁机器人掉落，提高了管道爬壁机器人使用的可靠性。
本实施例中，优选的，收放机构3与主体1铰接，收放机构3能够在第一平面或平行于第一平面的平面内相对于主体1旋转以带动行走装置2沿主体1的径向移动，第一平面沿主体1的轴向和径向延伸；驱动传动装置4包括伸缩装置40，伸缩装置40沿主体1的轴向设置，伸缩装置40与收放机构3铰接，伸缩装置40能够沿主体1的轴向伸缩以带动收放机构3在第一平面内或平行于第一平面的平面内相对于主体1旋转。由于伸缩装置40沿主体1的轴向设置，因此，使管道爬壁机器人结构更为紧凑。
本实施例中，优选的，如图2、图3所示，伸缩装置40包括电机41和丝杠运动副，电机41与主体1连接；丝杠运动副包括与主体1转动连接的丝杠7，丝杠7沿主体1的轴向设置，丝杠7上通过螺纹配合连接有丝杠母8，丝杠母8与收放机构3铰接，丝杠7与电机41的输出端连接，电机41用于驱动丝杠7以轴线为中心相对于主体1旋转以带动丝杠母8沿丝杠7伸缩，从而驱动收放机构3在第一平面内或平行于第一平面的平面内相对于主体1旋转。由此，使伸缩装置40的结构简单、驱动可靠。
本实施例中，优选的，丝杠运动副还包括从动齿轮6，从动齿轮6套设在丝杠7上，电机41的输出端套设有主动齿轮5，主动齿轮5与从动齿轮6相啮合；丝杠运动副为多个，多个丝杠运动副平行设置并沿主体1的周向均布在主体1的外周，伸缩装置40还包括驱动耳架9，多个丝杠运动副的丝杠母8通过驱动耳架9连接，驱动耳架9沿主体1的径向和周向延伸；收放机构3为多个，多个收放机构3沿主体1的周向均布在主体1的外周，各收放机构3上均设有行走装置2，收放机构3与驱动耳架9铰接，多个丝杠运动副的丝杠母8能够带动驱动耳架9沿主体1的轴向伸缩以带动收放机构3在第一平面内或平行于第一平面的平面内相对于主体1旋转。由此，通过一个电机41可以驱动多个丝杠7同步旋转，使各丝杠7上的丝杠母8能够同步移动，从而保证了驱动耳架9移动的平稳性，由于驱动耳架9在沿主体1的轴向移动过程中能够带动各收放机构3在第一平面内或平行于第一平面的平面内相对于主体1同步旋转，因此，使各行走装置2能够沿主体1的径向同步伸缩，提高了各行走装置2支撑在管道中的稳定性，另外，行走装置2的同步伸缩能够使管道爬壁机器人在变直径管道中行进更为顺畅。
本实施例中，优选的，主体1为中空筒体，电机41设置在中空筒体中。由此，使电机41不会占用主体1的外部空间，利于管道爬壁机器人结构的小型化。
本实施例中，优选的，如图1、图2所示，收放机构3包括：随动支架33，随动支架33的第一端与行走装置2通过第一转轴铰接，随动支架33的第二端与主体1通过第二转轴铰接；导向支架34，导向支架34的第一端与行走装置2通过第三转轴铰接，导向支架34的第二端与主体1通过第四转轴铰接，导向支架34和随动支架33平行设置且长度相等；主动支架35，主动支架35的第一端与行走装置2通过第五转轴铰接，主动支架35的第二端通过第六转轴与伸缩装置铰接，第一转轴、第二转轴、第三转轴、第四转轴、第五转轴和第六转轴均垂直于第一平面，第四转轴与第二转轴所在平面与主体1的轴线平行，伸缩装置能够沿主体1的轴向伸缩以带动主动支架35在第一平面内或平行于第一平面的平面内相对于主体1旋转，从而带动随动支架33和导向支架34在第一平面内或平行于第一平面的平面内相对于主体1旋转。由此，在导向支架34和随动支架33的配合作用下能够使第四转轴与第二转轴所在平面在收放机构3展开及回收过程中始终与主体1的轴线平行，从而使各行走装置2能够沿主体1的径向平稳的移动。另外，行走装置2可为履带，履带可沿主体1的轴向设置，履带中用于与管道内壁相接触的接触面可与该第四转轴和第二转轴所在平面平行设置，从而使履带中用于与管道内壁相接触的接触面在收放机构3展开及回收过程中始终与主体1的轴线平行，在主体1的轴向与管道的轴向相一致的情况下，能够使履带中用于与管道内壁相接触的接触面在收放机构3展开及回收过程中始终与管道内壁相平行，从而保证了履带与管道内壁相接触时的贴合度。
本实施例中，优选的，第四转轴位于第二转轴和第六转轴之间，第五转轴位于第一转轴和第三转轴之间。由此，主动支架35和导向支架34形成交叉，且主动支架35对于行走装置2的施力点位于导向支架34和随动支架33与行走装置2的连接点之间，增加了收放机构3受力的稳定性。
本实施例中，优选的，导向支架34的中部设置有弧形滑槽36，弧形滑槽36位于第一平面内或平行于第一平面的平面内，在主动支架35上设置有销柱，销柱滑动设置于弧形滑槽36中，主动支架35和导向支架34能够在第一平面内或平行于第一平面的平面内相对于主体1旋转以带动销柱沿弧形滑槽36滑动。由此，弧形滑槽36和销柱对主动支架35和导向支架34之间的相对运动起到导向和限位作用，提高主动支架35和导向支架34之间的相对运动的可靠性。
本实施例中，优选的，导向支架34设有限位通孔341，限位通孔341沿导向支架34的长度方向延伸，主动支架35穿射在限位通孔341内。由此，限位通孔341能够限制主动支架35在垂直于第一平面的方向上的移动范围，提高了收放机构3使用的可靠性。
本实施例中，优选的，主动支架35包括第一架体351、第二架体352和弹性缓冲体353，第一架体351、弹性缓冲体353和第二架体352沿所述主动支架35的长度方向依次连接。由于主动支架35能够在长度方向上弹性伸缩，因此能够对行走装置2施加弹性力，使行走装置2在主体的径向上能够弹性伸缩，从而利于提高行走装置2与管道内壁相接触时的贴合度。
本实施例中，优选的，弹性缓冲体353为弹簧。由此，使弹性缓冲体353的结构简单，使用可靠。
本实施例中，优选的，行走装置2的数量为三个且在主体1的外周呈等角度间隔分布。由此，可以使管道爬壁机器人稳定地支撑在管道中。
本实施例中，优选的，滚珠丝杠运动副的数量为三个。由此，使伸缩装置40对于收放机构3的驱动更为稳定可靠。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种管道爬壁机器人，用于在管道中爬壁行走，其特征在于，包括主体(1)、行走装置(2)、收放机构(3)和驱动传动装置(4)，所述行走装置(2)为多个，多个所述行走装置(2)沿所述主体(1)的周向间隔分布在所述主体(1)的外周，所述行走装置(2)通过收放机构(3)与所述主体(1)连接，所述行走装置(2)能够带动所述主体(1)沿轴向移动，所述驱动传动装置(4)与所述收放机构(3)相连接并用于控制所述收放机构(3)的展开及回收，以使所述行走装置(2)能够沿所述主体(1)的径向移动；各所述行走装置(2)在所述收放机构(3)处于展开状态下能够与所述管道的内壁相接触，以将所述主体(1)支撑在所述管道中。
2.如权利要求1所述的管道爬壁机器人，其特征在于，所述收放机构(3)与所述主体(1)铰接，所述收放机构(3)能够在第一平面或平行于所述第一平面的平面内相对于所述主体(1)旋转以带动所述行走装置(2)沿所述主体(1)的径向移动，所述第一平面沿所述主体(1)的轴向和径向延伸；
所述驱动传动装置(4)包括伸缩装置(40)，所述伸缩装置(40)沿所述主体(1)的轴向设置，所述伸缩装置(40)与所述收放机构(3)铰接，所述伸缩装置(40)能够沿所述主体(1)的轴向伸缩以带动所述收放机构(3)在所述第一平面内或平行于所述第一平面的平面内相对于所述主体(1)旋转。
3.如权利要求2所述的管道爬壁机器人，其特征在于，所述伸缩装置(40)包括电机(41)和丝杠运动副，所述电机(41)与所述主体(1)连接；
所述丝杠运动副包括与所述主体(1)转动连接的丝杠(7)，所述丝杠(7)沿所述主体(1)的轴向设置，所述丝杠(7)上通过螺纹配合连接有丝杠母(8)，所述丝杠母(8)与所述收放机构(3)铰接，所述丝杠(7)与所述电机(41)的输出端连接，所述电机(41)用于驱动所述丝杠(7)以轴线为中心相对于所述主体(1)旋转以带动所述丝杠母(8)沿所述丝杠(7)伸缩，从而驱动所述收放机构(3)在所述第一平面内或平行于所述第一平面的平面内相对于所述主体(1)旋转。
4.如权利要求3所述的管道爬壁机器人，其特征在于，所述丝杠运动副还包括从动齿轮(6)，所述从动齿轮(6)套设在所述丝杠(7)上，所述电机(41)的输出端套设有主动齿轮(5)，所述主动齿轮(5)与所述从动齿轮(6)相啮合；
所述丝杠运动副为多个，多个所述丝杠运动副平行设置并沿所述主体(1)的周向均布在所述主体(1)的外周，所述伸缩装置(40)还包括驱动耳架(9)，多个所述丝杠运动副的丝杠母(8)通过驱动耳架(9)连接，所述驱动耳架(9)沿所述主体(1)的径向和周向延伸；
所述收放机构(3)为多个，多个所述收放机构(3)沿所述主体(1)的周向均布在所述主体(1)的外周，各所述收放机构(3)上均设有所述行走装置(2)，所述收放机构(3)与所述驱动耳架(9)铰接，多个所述丝杠运动副的丝杠母(8)能够带动所述驱动耳架(9)沿所述主体(1)的轴向伸缩以带动所述收放机构(3)在所述第一平面内或平行于所述第一平面的平面内相对于所述主体(1)旋转。
5.如权利要求3所述的管道爬壁机器人，其特征在于，所述主体(1)为中空筒体，所述电机(41)设置在所述中空筒体中。
6.如权利要求2-5中任一所述的管道爬壁机器人，其特征在于，所述收放机构(3)包括：
随动支架(33)，所述随动支架(33)的第一端与所述行走装置(2)通过第一转轴铰接，所述随动支架(33)的第二端与所述主体(1)通过第二转轴铰接；
导向支架(34)，所述导向支架(34)的第一端与所述行走装置(2)通过第三转轴铰接，所述导向支架(34)的第二端与所述主体(1)通过第四转轴铰接，所述导向支架(34)和随动支架(33)平行设置且长度相等；
主动支架(35)，所述主动支架(35)的第一端与所述行走装置(2)通过第五转轴铰接，所述主动支架(35)的第二端通过第六转轴与所述伸缩装置铰接，所述第一转轴、第二转轴、第三转轴、第四转轴、第五转轴和第六转轴均垂直于所述第一平面，所述第四转轴与第二转轴所在平面与所述主体(1)的轴线平行，所述伸缩装置能够沿所述主体(1)的轴向伸缩以带动所述主动支架(35)在所述第一平面内或平行于所述第一平面的平面内相对于所述主体(1)旋转，从而带动所述随动支架(33)和导向支架(34)在所述第一平面内或平行于所述第一平面的平面内相对于所述主体(1)旋转。
7.如权利要求6所述的管道爬壁机器人，其特征在于，所述第四转轴位于所述第二转轴和第六转轴之间，所述第五转轴位于所述第一转轴和第三转轴之间。
8.如权利要求7所述的管道爬壁机器人，其特征在于，所述导向支架(34)的中部设置有弧形滑槽(36)，所述弧形滑槽(36)位于所述第一平面内或平行于所述第一平面的平面内，在所述主动支架(35)上设置有销柱，所述销柱滑动设置于所述弧形滑槽(36)中，所述主动支架(35)和导向支架(34)能够在所述第一平面内或平行于所述第一平面的平面内相对于所述主体(1)旋转以带动所述销柱沿所述弧形滑槽(36)滑动。
9.如权利要求7所述的管道爬壁机器人，其特征在于，所述导向支架(34)设有限位通孔(341)，所述限位通孔(341)沿所述导向支架(34)的长度方向延伸，所述主动支架(35)穿射在所述限位通孔(341)内。
10.如权利要求6所述的管道爬壁机器人，其特征在于，所述主动支架(35)包括第一架体(351)、第二架体(352)和弹性缓冲体(353)，所述第一架体(351)、弹性缓冲体(353)和第二架体(352)沿所述主动支架(35)的长度方向依次连接。
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