CN111043446A - 一种石油管道检修用远程操控机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油管道检修用远程操控机器人，涉及石油管道技术领域。本发明包括后自驱动小车和前自驱动小车；前自驱动小车一表面固定连接有摄像组件；后自驱动小车和前自驱动小车均包括主机体和三个变径伸缩组件，三个变径伸缩组件活动端与丝杆传动机构连接；三个变径伸缩组件一表面均固定连接有自驱动机构；后自驱动小车和前自驱动小车相对表面之间固定连接有万向节组件。本发明通过后自驱动小车、前自驱动小车的模块化设计，使该机器人能够适应多种规格的管道，通过万向节组件的搭配设计，则使该机器人不仅能够在平面方向上进行位移，且能够在自驱动动力下，进行垂直方向上的空间位移。

Description

一种石油管道检修用远程操控机器人

技术领域

本发明属于石油管道技术领域，特别是涉及一种石油管道检修用远程操控机器人。

背景技术

近年来，随着石油和天然气资源开采的越来越充分，全球范围内的石油传输越来越多，其中，石油管线作为全球范围内的石油传输最为实用和最为高效的方式，石油管线一直是我国最重要的生命线之一。

由于石油管道的工作条件较为恶劣，其中的部分管段极易被腐蚀，从而使管壁变薄，强度变低，以至于出现裂缝造成泄漏事故，所以必须定期对管道进行检查，如果采取人工方式进行检测，不但增加了劳动力成本，工作效率低，还会因挖掘而使地面的设施遭到破坏，影响地面交通状况，为解决管道检修问题，目前市场上出现了多种技术方案，如公开号为CN201710772429.6的专利文件公开了一种石油管道检测机器人的，又如公开号为CN201721729194.4的专利文件公开了一种管道检修机器人，再如公开号为CN201620688416.1的专利文件公开了一种用于管道机器人的多功能环及防撞管道机器人，但上述机器人均为平面式机器人，当遇到隔空式的倒“T”型的直角弯管式，上述机器人便无法进行垂直方向上的空间位移，因而便造成了其使用环境较为局限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石油管道检修用远程操控机器人，通过万向节组件和摄像组件的设计，解决了现有的石油管道检修用远程操控机器人无法自驱动进行垂直方向上的空间位移的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种石油管道检修用远程操控机器人，包括后自驱动小车和前自驱动小车；所述前自驱动小车一表面固定连接有摄像组件；所述后自驱动小车和前自驱动小车均包括主机体和三个变径伸缩组件；所述主机体周侧面固定连接有丝杆传动机构，三个所述变径伸缩组件活动端与丝杆传动机构连接；三个所述变径伸缩组件固定端与主机体铰接；三个所述变径伸缩组件一表面均固定连接有自驱动机构，所述摄像组件包括透明视窗和摄像头；所述后自驱动小车和前自驱动小车相对表面之间固定连接有万向节组件；所述万向节组件包括第一旋转座；所述第一旋转座一表面与后自驱动小车通过连接件卡接；所述第一旋转座转动输出面固定连接有第一绞座；所述第一绞座内表面之间铰接有连接座；所述连接座内表面之间转动连接有转盘；所述转盘一表面固定连接有三个第一电动推杆；三个所述第一电动推杆活塞端与前自驱动小车固定连接；所述连接座一表面固定连接有传动电机；所述传动电机输出轴的一端与转盘固定连接；

所述摄像组件号包括第二旋转座；所述第二旋转座背面与后自驱动小车固定连接；所述后自驱动小车转动输出面分别固定连接有第二绞座和第三绞座；所述第二绞座内壁铰接有连杆；所述第三绞座一表面铰接有第二电动推杆；所述第二电动推杆一端与连杆铰接；所述连杆一表面固定连接有变向座；所述摄像头周侧面与变向座转动连接；所述变向座一表面固定连接有马达；所述马达输出轴的一端与摄像头固定连接。

进一步地，三个所述变径伸缩组件包括两摆杆和施动杆；两所述摆杆一端均与主机体铰接；两所述摆杆另一端均与自驱动机构铰接；所述施动杆两端分别于丝杆传动机构和自驱动机构连接；所述施动杆一表面与一摆杆铰接。

进一步地，所述透明视窗为钢化玻璃材质；所述连接座横截面为U型结构。

进一步地，所述丝杆传动机构包括动力输出组件和三个传动丝杆；三个所述传动丝杆两端均与主机体转动连接；三个所述传动丝杆一端均与动力输出组件连接；三个所述传动丝杆周侧面连接有驱动座；所述驱动座周侧面与三个施动杆铰接。

进一步地，三个所述变径伸缩组件在主机体周侧面呈圆周阵列分布。

进一步地，所述主机体内部固定设置有远程控制组件。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过后自驱动小车、前自驱动小车的模块化设计，使该机器人能够适应多种规格的管道，进而能够在多环境下进行检修作业，通过万向节组件的搭配设计，则使该机器人不仅能够在平面方向上进行位移，且能够在自驱动动力下，进行垂直方向上的空间位移，继而增加该机器人的可使用场景，提高该机器人的实用性和多功能性。

2、本发明通过摄像组件的搭配设计，使该装置在检修勘测时，能够万向勘测和多距离勘测，继而有助于提高该装置的成像效果，提高该机器人的检修效率。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为一种石油管道检修用远程操控机器人的结构示意图；

图2为图1的正视结构示意图；

图3为后自驱动小车的结构示意图；

图4为万向节组件的结构示意图；

图5为摄像头、第二绞座、第三绞座、第二电动推杆和变向座的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-后自驱动小车，2-前自驱动小车，3-摄像组件，4-主机体，5-变径伸缩组件，6-丝杆传动机构，7-自驱动机构，8-透明视窗，9-摄像头，10-万向节组件，11-第一旋转座，12-第一绞座，13-连接座，14-转盘，15-第一电动推杆，16-传动电机，17-第二旋转座，18-第二绞座，19-第三绞座，20-连杆，21-第二电动推杆，22-变向座，23-马达，24-动力输出组件，25-传动丝杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明为一种石油管道检修用远程操控机器人，包括后自驱动小车1和前自驱动小车2；前自驱动小车2一表面固定连接有摄像组件3；后自驱动小车1和前自驱动小车2均包括主机体4和三个变径伸缩组件5；主机体4周侧面固定连接有丝杆传动机构6，三个变径伸缩组件5活动端与丝杆传动机构6连接；三个变径伸缩组件5固定端与主机体4铰接；三个变径伸缩组件5一表面均固定连接有自驱动机构7，自驱动机构7自带用于动力输出的电机，摄像组件3包括透明视窗8和摄像头9，摄像头9可选用夜视摄像头、全景摄像头或红外摄像头，摄像头9自带补光机构，补光机构指代补光灯，后自驱动小车1和前自驱动小车2相对表面之间固定连接有万向节组件10；

万向节组件10包括第一旋转座11；第一旋转座11一表面与后自驱动小车1通过连接件卡接，通过卡接机构，使后自驱动小车1和前自驱动小车2能够进行分体运行，第一旋转座11转动输出面固定连接有第一绞座12；第一绞座12内表面之间铰接有连接座13；连接座13内表面之间转动连接有转盘14；转盘14一表面固定连接有三个第一电动推杆15；三个第一电动推杆15活塞端与前自驱动小车2固定连接；连接座13一表面固定连接有传动电机16；传动电机16输出轴的一端与转盘14固定连接；

摄像组件3号包括第二旋转座17；第二旋转座17背面与后自驱动小车1固定连接；后自驱动小车1转动输出面分别固定连接有第二绞座18和第三绞座19；第二绞座18内壁铰接有连杆20；第三绞座19一表面铰接有第二电动推杆21；第二电动推杆21一端与连杆20铰接；连杆20一表面固定连接有变向座22；摄像头9周侧面与变向座22转动连接；变向座22一表面固定连接有马达23；马达23输出轴的一端与摄像头9固定连接，第二旋转座17和第一旋转座11均为电动式驱动座，其内部固定设置有断电制动器。

其中如图3所示，三个变径伸缩组件5包括两摆杆和施动杆，两个摆动杆呈平行设置，两摆杆一端均与主机体4铰接；两摆杆另一端均与自驱动机构7铰接；施动杆两端分别于丝杆传动机构6和自驱动机构7连接；施动杆一表面与一摆杆铰接，施动杆内部设置有弹性伸缩件。

其中如图2所示，透明视窗8为钢化玻璃材质；连接座13横截面为U型结构。

其中，丝杆传动机构6包括动力输出组件24和三个传动丝杆25；三个传动丝杆25两端均与主机体4转动连接，动力输出组件24中设置有一个主驱动齿轮，三个传动丝杆周侧面均固定连接有从动齿轮，三个从动齿轮周侧面与主驱动齿轮啮合，主驱动齿轮有电机进行直接驱动，三个传动丝杆25一端均与动力输出组件24连接；三个传动丝杆25周侧面连接有驱动座；驱动座周侧面与三个施动杆铰接，驱动座通过运动从而驱动三个施动杆同步运动。

其中，三个变径伸缩组件5在主机体4周侧面呈圆周阵列分布。

其中，主机体4内部固定设置有远程控制组件和蓄电池，蓄电池为可充电式蓄电池，主机体4后部还设置有管线连接接口，使用时，其与外部管道连接并带管作业，远程控制组件指代为WiFi远程连接模块或遥控远程控制模块，使用时，其搭配有中控及显示机构。

本实施例的一个具体应用为：该机器人主要适用于石油管道的检修，石油管道包括地面管道、地下管道，检修时，石油管道应处于空置模式，对于直管，该机器人可进行分体，即分离后自驱动小车1只使用前自驱动小车2和摄像组件3进行管道的检修和勘测，当待检修的管道带有弯管结构、直角连接结构或隔空的倒T型弯管结构时，则通过万向节组件10进行后自驱动小车1和前自驱动小车2的合体，在直管端，两个小车同步且同速运动，当遇到垂直弯管或隔空的倒T型弯管时，后自驱动小车1进行自动锁位，万向节组件10驱动前自驱动小车2与后自驱动小车1发生夹角的变化，从而使前自驱动小车2和后自驱动小车1无需外力辅助，即可进行在管道内部垂直方向上空间位置的转移，从而适应多种管道工况，摄像组件3则通过双旋转结构，实现万向勘测和多距离勘测。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种石油管道检修用远程操控机器人，包括后自驱动小车(1)和前自驱动小车(2)；所述前自驱动小车(2)一表面固定连接有摄像组件(3)；所述后自驱动小车(1)和前自驱动小车(2)均包括主机体(4)和三个变径伸缩组件(5)；所述主机体(4)周侧面固定连接有丝杆传动机构(6)，三个所述变径伸缩组件(5)活动端与丝杆传动机构(6)连接；三个所述变径伸缩组件(5)固定端与主机体(4)铰接；三个所述变径伸缩组件(5)一表面均固定连接有自驱动机构(7)，所述摄像组件(3)包括透明视窗(8)和摄像头(9)，其特征在于：

所述后自驱动小车(1)和前自驱动小车(2)相对表面之间固定连接有万向节组件(10)；

所述万向节组件(10)包括第一旋转座(11)；所述第一旋转座(11)一表面与后自驱动小车(1)通过连接件卡接；所述第一旋转座(11)转动输出面固定连接有第一绞座(12)；所述第一绞座(12)内表面之间铰接有连接座(13)；所述连接座(13)内表面之间转动连接有转盘(14)；所述转盘(14)一表面固定连接有三个第一电动推杆(15)；三个所述第一电动推杆(15)活塞端与前自驱动小车(2)固定连接；所述连接座(13)一表面固定连接有传动电机(16)；所述传动电机(16)输出轴的一端与转盘(14)固定连接；

所述摄像组件(3)号包括第二旋转座(17)；所述第二旋转座(17)背面与后自驱动小车(1)固定连接；所述后自驱动小车(1)转动输出面分别固定连接有第二绞座(18)和第三绞座(19)；所述第二绞座(18)内壁铰接有连杆(20)；所述第三绞座(19)一表面铰接有第二电动推杆(21)；所述第二电动推杆(21)一端与连杆(20)铰接；所述连杆(20)一表面固定连接有变向座(22)；所述摄像头(9)周侧面与变向座(22)转动连接；所述变向座(22)一表面固定连接有马达(23)；所述马达(23)输出轴的一端与摄像头(9)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种石油管道检修用远程操控机器人，其特征在于，三个所述变径伸缩组件(5)包括两摆杆和施动杆；两所述摆杆一端均与主机体(4)铰接；两所述摆杆另一端均与自驱动机构(7)铰接；所述施动杆两端分别于丝杆传动机构(6)和自驱动机构(7)连接；所述施动杆一表面与一摆杆铰接。

3.根据权利要求1所述的一种石油管道检修用远程操控机器人，其特征在于，所述透明视窗(8)为钢化玻璃材质；所述连接座(13)横截面为U型结构。

4.根据权利要求1所述的一种石油管道检修用远程操控机器人，其特征在于，所述丝杆传动机构(6)包括动力输出组件(24)和三个传动丝杆(25)；三个所述传动丝杆(25)两端均与主机体(4)转动连接；三个所述传动丝杆(25)一端均与动力输出组件(24)连接；三个所述传动丝杆(25)周侧面连接有驱动座；所述驱动座周侧面与三个施动杆铰接。

5.根据权利要求1所述的一种石油管道检修用远程操控机器人，其特征在于，三个所述变径伸缩组件(5)在主机体(4)周侧面呈圆周阵列分布。

6.根据权利要求1所述的一种石油管道检修用远程操控机器人，其特征在于，所述主机体(4)内部固定设置有远程控制组件。

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