CN109882679A - 一种螺旋式管道机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道机器人技术领域，具体涉及一种螺旋式管道机器人。一种螺旋式管道机器人，包括驱动装置和保持装置，保持装置转动连接在驱动装置两端，驱动装置用于机器人螺旋式运动，保持装置保持机器人沿轴向移动；所述的驱动装置包括第一转角调节机构、第二转角调节机构和转动机构；转动机构驱动第一转角调节机构和第二转角调节机构相互之间的转动动作；上述的一种螺旋式管道机器人，通过三个同步调节的调节压轮组件，可实时改变螺旋的方向，以改变行进速度；驱动装置行进为螺旋式，保持装置保持平移运动，方便安装传感器对管道内进行检测；可以正反运动，对管道内的检测点可来回重复检测，提高准确度。

Description

一种螺旋式管道机器人

技术领域

本发明涉及管道机器人技术领域，具体涉及一种螺旋式管道机器人。

背景技术

管道作为流体的输送载体，在人类生产、生活中发挥巨大作用。管道在长期的使用过程中难免会出现破裂、堵塞等，这就要求我们必须定期的对管道进行勘察和维护。传统的管道机器人采用四轮式,存在其行走不稳定,容易倾覆,且驱动力不足的不足；也有部分螺旋式管道机器人，但存在以下不足：1.螺旋方向都是固定的，难以实时调节行进速度；2.不能灵活适应不同管径的管道；3.对管道内部平整度要求高，受到法兰圈的限制；4.用扭簧单独控制，各个压紧轮之间的同步性不佳，易磨损。

发明内容

本发明的目的是提供一种速度可调节，行进平稳，适应性好的螺旋式管道机器人。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种螺旋式管道机器人，包括驱动装置和保持装置，保持装置有两组，对称布置，转动连接在驱动装置两端，驱动装置用于机器人螺旋式运动，保持装置保持机器人沿轴向移动；

所述的驱动装置包括第一转角调节机构、第二转角调节机构和转动机构；第一转角调节机构和第二转角调节机构工作原理相同，可调节螺旋的升角，第一转角调节机构和第二转角调节机构分别与转动机构相转动连接，转动机构驱动第一转角调节机构和第二转角调节机构相互之间的转动动作；

所述的保持装置包括固定轴、端套筒、第二弹簧、滑动座、连杆和滑轮；端套筒固定设置在固定轴的两端，第二弹簧套在固定轴上，位于端套筒内部，滑动座通过滑套配合在固定轴上，第二弹簧的一端与端套筒底部相接触，另一端与滑动座相接触；所述的连杆共有四组，相互之间成九十度布置，连杆之间相互铰接，连杆的另一端与滑动座相铰接，滑轮连接在连杆上；所述的连杆端部设置有圆孔和以该圆孔为圆形的弧槽孔，滑动座的侧壁上设置有两个凸柱，一个与圆孔相铰接，另一个凸柱与弧槽孔相槽副配合。

作为优选，所述的第一转角调节机构包括下安装座、上盖座、第一电机、第一主动锥齿轮和调节压轮组件；第一主动锥齿轮安装座第一电机的输出轴上，第一电机安装座上盖座上，上盖座与下安装座固定连接；调节压轮组件安装在下安装座上，与第一主动锥齿轮相匹配；

作为优选，所述的转动机构包括第二电机、连接轴套、大轴承、传动轴、第二主动锥齿轮和第二从动锥齿轮；第二电机和连接轴套固定设置在第二转角调节机构上，连接轴套外侧通过大轴承与下安装座相转动连接，连接轴套内部通过小轴承与传动轴相转动连接，所述的传动轴的端部与第二电机输出轴相连接，传动轴的另一端与第二主动锥齿轮中心相固定，所述的第二主动锥齿轮背侧设置有环槽，配合在下安装座上；第二从动锥齿轮与第二主动锥齿轮相啮合。

作为优选，所述的调节压轮组件共有三组，相互成六十度布置，所述的调节压轮组件包括第一从动锥齿轮、转动套座、转动轴、第一弹簧和滚轮；转动套座固定设置在下安装座上，第一从动锥齿轮安装座转动轴端部，第一从动锥齿轮与第一主动锥齿轮相啮合，转动轴位于转动套座中。

作为优选，所述的第二从动锥齿轮共有四个，相互之间成九十度，固定设置在下安装座侧方。

采用了上述技术方案的一种螺旋式管道机器人，通过三个同步调节的调节压轮组件，可实时改变螺旋的方向，以改变行进速度，更好的适应阻挡物和管径粗细；驱动装置行进为螺旋式，保持装置保持平移运动，方便安装传感器对管道内进行检测；可以正反运动，对管道内的检测点可来回重复检测，避免遗漏，提高准确度。

附图说明

图1为本发明实施例的***结构示意图。

图2为驱动装置的***结构示意图。

图3为第一转角调节机构的***结构示意图。

图4为转动机构的***结构示意图。

图5为保持装置的***结构示意图。

图6为保持装置的轴向视图。

具体实施方式

如图1所示，所述的一种螺旋式管道机器人，包括驱动装置1和保持装置2，保持装置2有两组，对称布置，转动连接在驱动装置1两端，驱动装置1用于机器人螺旋式运动，保持装置2保持机器人沿轴向移动。

如图2所示，所述的驱动装置1包括第一转角调节机构11、第二转角调节机构12和转动机构13；第一转角调节机构11和第二转角调节机构12工作原理相同，可调节螺旋的升角，第一转角调节机构11和第二转角调节机构12分别与转动机构13相转动连接，转动机构13驱动第一转角调节机构11和第二转角调节机构12相互之间的转动动作。

如图2和图3所示，所述的第一转角调节机构11包括下安装座111、上盖座112、第一电机113、第一主动锥齿轮114和调节压轮组件115；第一主动锥齿轮114安装座第一电机113的输出轴上，第一电机113安装座上盖座112上，上盖座112与下安装座111固定连接；所述的调节压轮组件115共有三组，相互成六十度布置，安装在下安装座111上，好处是定心效果更佳；所述的调节压轮组件115包括第一从动锥齿轮1151、转动套座1152、转动轴1153、第一弹簧1154和滚轮1155；转动套座1152固定设置在下安装座111上，第一从动锥齿轮1151安装座转动轴1153端部，第一从动锥齿轮1151与第一主动锥齿轮114相啮合，转动轴1153位于转动套座1152中；所述的转动轴1153为阶梯轴，由内向外分别为细圆柱段，粗圆柱段和方杆段，滚轮1155上设置有方孔，该方孔与转动轴1153的方杆段先配合，第一弹簧1154位于转动套座1152中，将滚轮1155向外压；所述的转动套座1152外端设置有向内的折边，所述的滚轮1155轴上设置有凸缘，该凸缘卡口在折边内，并与第一弹簧1154接触。

所述的第一转角调节机构11在工作时，第一电机113带动第一主动锥齿轮114转动，从而带动三个调节压轮组件115同步转动相同的角度，第一弹簧1154将滚轮1155向外压，紧贴在管壁上。

第一转角调节机构11解决了行进速度不可调节，同步性差，轮胎易磨损的问题，通过三个同步调节的调节压轮组件，可实时改变螺旋的方向，以改变行进速度，更好的适应阻挡物和管径粗细。

如图4所示，所述的转动机构13包括第二电机131、连接轴套132、大轴承133、传动轴134、第二主动锥齿轮135和第二从动锥齿轮136；第二电机131和连接轴套132固定设置在第二转角调节机构12上，连接轴套132外侧通过大轴承133与下安装座111相转动连接，连接轴套132内部通过小轴承137与传动轴134相转动连接，所述的传动轴134的端部与第二电机131输出轴相连接，传动轴134的另一端与第二主动锥齿轮135中心相固定，所述的第二主动锥齿轮135背侧设置有环槽，配合在下安装座111上；第二从动锥齿轮136与第二主动锥齿轮135相啮合，所述的第二从动锥齿轮136共有四个，相互之间成九十度，固定设置在下安装座111侧方。

所述的转动机构13在工作时，第二电机131转动，带动四个第二从动锥齿轮136转动，由于四个第二从动锥齿轮136相对于下安装座111固定连接，使得下安装座111相对传动轴134转动，实现第一转角调节机构11与第二转角调节机构12之间的相互转动。

转动机构13解决了直接驱动滚轮导致机构冗余的问题，通过驱动两个转角调节机构的相对转动，即可实现螺旋运动，减少驱动和传动部件，使结构更加紧凑。

如图5和图6所示，所述的保持装置2包括固定轴21、端套筒22、第二弹簧23、滑动座24、连杆25和滑轮26；端套筒22固定设置在固定轴21的两端，第二弹簧23套在固定轴21上，位于端套筒22内部，滑动座24通过滑套27配合在固定轴21上，第二弹簧23的一端与端套筒22底部相接触，另一端与滑动座24相接触；所述的连杆25共有四组，相互之间成九十度布置，连杆25之间相互铰接，连杆的另一端与滑动座24相铰接，滑轮26连接在连杆25上；所述的连杆25端部设置有圆孔252和以该圆孔为圆形的弧槽孔251，滑动座24的侧壁上设置有两个凸柱，一个与圆孔252相铰接，另一个凸柱与弧槽孔251相槽副配合。

所述的保持装置2在工作时，第二弹簧23受压，将两个滑动座24相互靠近，使滑轮26有向外的趋势，紧贴在管壁上。

所述的保持装置2不转动，保持平移，方便安装其他传感器，保持装置2将滑轮26压在管壁上，更好适应不同管径的管道，且能防止打滑。

所述的一种螺旋式管道机器人在工作时，首先第一转角调节机构11和第二转角调节机构12调节螺旋的角度，控制行进的速度，而后转动机构13转动，使得第一转角调节机构11和第二转角调节机构12沿管壁做螺旋线运动；保持装置2与管壁紧贴，沿管壁行进，控制转动机构13转动方向，可实现双向移动。

Claims (6)

1.一种螺旋式管道机器人，其特征在于，包括驱动装置（1）和保持装置（2），保持装置（2）有两组，对称布置，转动连接在驱动装置（1）两端，驱动装置（1）用于机器人螺旋式运动，保持装置（2）保持机器人沿轴向移动；

所述的驱动装置（1）包括第一转角调节机构（11）、第二转角调节机构（12）和转动机构（13）；第一转角调节机构（11）和第二转角调节机构（12）工作原理相同，可调节螺旋的升角，第一转角调节机构（11）和第二转角调节机构（12）分别与转动机构（13）相转动连接，转动机构（13）驱动第一转角调节机构（11）和第二转角调节机构（12）相互之间的转动动作；

所述的保持装置（2）包括固定轴（21）、端套筒（22）、第二弹簧（23）、滑动座（24）、连杆（25）和滑轮（26）；端套筒（22）固定设置在固定轴（21）的两端，第二弹簧（23）套在固定轴（21）上，位于端套筒（22）内部，滑动座（24）通过滑套（27）配合在固定轴（21）上，第二弹簧（23）的一端与端套筒（22）底部相接触，另一端与滑动座（24）相接触；所述的连杆（25）共有四组，相互之间成九十度布置，连杆（25）之间相互铰接，连杆的另一端与滑动座（24）相铰接，滑轮（26）连接在连杆（25）上；所述的连杆（25）端部设置有圆孔（252）和以该圆孔为圆形的弧槽孔（251），滑动座（24）的侧壁上设置有两个凸柱，一个与圆孔（252）相铰接，另一个凸柱与弧槽孔（251）相槽副配合。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋式管道机器人，其特征在于，所述的第一转角调节机构（11）包括下安装座（111）、上盖座（112）、第一电机（113）、第一主动锥齿轮（114）和调节压轮组件（115）；第一主动锥齿轮（114）安装座第一电机（113）的输出轴上，第一电机（113）安装座上盖座（112）上，上盖座（112）与下安装座（111）固定连接；调节压轮组件（115）安装在下安装座（111）上，与第一主动锥齿轮（114）相匹配；

根据权利要求1所述的一种螺旋式管道机器人，其特征在于，所述的转动机构（13）包括第二电机（131）、连接轴套（132）、大轴承（133）、传动轴（134）、第二主动锥齿轮（135）和第二从动锥齿轮（136）；第二电机（131）和连接轴套（132）固定设置在第二转角调节机构（12）上，连接轴套（132）外侧通过大轴承（133）与下安装座（111）相转动连接，连接轴套（132）内部通过小轴承（137）与传动轴（134）相转动连接，所述的传动轴（134）的端部与第二电机（131）输出轴相连接，传动轴（134）的另一端与第二主动锥齿轮（135）中心相固定，所述的第二主动锥齿轮（135）背侧设置有环槽，配合在下安装座（111）上；第二从动锥齿轮（136）与第二主动锥齿轮（135）相啮合。

3.根据权利要求3所述的一种螺旋式管道机器人，其特征在于，所述的调节压轮组件（115）共有三组，相互成六十度布置，所述的调节压轮组件（115）包括第一从动锥齿轮（1151）、转动套座（1152）、转动轴（1153）、第一弹簧（1154）和滚轮（1155）；转动套座（1152）固定设置在下安装座（111）上，第一从动锥齿轮（1151）安装座转动轴（1153）端部，第一从动锥齿轮（1151）与第一主动锥齿轮（114）相啮合，转动轴（1153）位于转动套座（1152）中。

4.根据权利要求3所述的一种螺旋式管道机器人，其特征在于，所述的第二从动锥齿轮（136）共有四个，相互之间成九十度，固定设置在下安装座（111）侧方。

5.根据权利要求4所述的一种螺旋式管道机器人，其特征在于，所述的转动轴（1153）为阶梯轴，由内向外分别为细圆柱段，粗圆柱段和方杆段，滚轮（1155）上设置有方孔，该方孔与转动轴（1153）的方杆段先配合，第一弹簧（1154）位于转动套座（1152）中，将滚轮（1155）向外压。

6.根据权利要求4所述的一种螺旋式管道机器人，其特征在于，所述的转动套座（1152）外端设置有向内的折边，所述的滚轮（1155）轴上设置有凸缘，该凸缘卡口在折边内，并与第一弹簧（1154）接触。