CN114738593A - 一种管道机器人行走、越障装置及管道机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道机器人行走、越障装置及管道机器人，管道机器人行走、越障装置与设置于管道机器人本体上的检测机构和控制器相配合，检测机构与控制器电连接，其中管道机器人行走、越障装置包括设置于管道机器人本体上的行走机构，和套设于管道机器人本体上且与管道机器人本体滑动配合的腔体；腔体的两侧还分别设置有能够伸缩的撑靴机构，且撑靴机构在管道机器人本体遇到障碍物时能够抬高管道机器人本体并对管道机器人本体进行支撑，使得行走机构高于障碍物；腔体的顶部还设置有用于推动管道机器人本体沿其长度方向滑动的推进机构，在推进机构的作用下，管道机器人本体能够越过障碍物。该装置能够很好满足管道机器人的作业需求。

Description

一种管道机器人行走、越障装置及管道机器人

技术领域

本发明涉及管道清淤机器人技术领域，特别涉及一种管道机器人 行走、越障装置及管道机器人。

背景技术

在管道作业中，通常用到管道机器人，当前的管道机器人大概分 为六种类型，分别为压差式管道机器人、轮式管道机器人、履带式管 道机器人、足式管道机器人、蠕动式管道机器人、螺旋式管道机器人。 以上类型的管道机器人均有一定的行走、越障能力，但是由于管道所 处的工况环境比较恶劣，尤其是隧道排水盲沟作业环境更为恶劣、堵 塞情况复杂，且堵塞物一般为较坚硬的混凝土沉积物。而上述类型的 管道机器人由于越障能力不足，因此不能够更好的适应管道内的复杂 工况，不能很好的满足管道作业的需求。

因此，如何提供一种具备高效行走、越障能力的管道机器人，能 够更好的适应管道内的复杂工况，满足管道机器人的作业需求是目前 本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种管道机器人行走、越障装 置，具备高效的行走、越障能力，能够更好的适应管道内的复杂工况， 满足管道机器人的作业需求。

本发明的另一目的还在于提供一种管道机器人。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种管道机器人行走、越障装置，与设置于管道机器人本体上的 检测机构和控制器相配合，所述检测机构与所述控制器电连接，包括 设置于所述管道机器人本体上的行走机构，和套设于所述管道机器人 本体上且与所述管道机器人本体滑动配合的腔体；

所述腔体的两侧还分别设置有能够伸缩的撑靴机构，且所述撑靴 机构在所述管道机器人本体遇到障碍物时能够抬高所述管道机器人本 体并对所述管道机器人本体进行支撑，使得所述行走机构高于所述障 碍物；

所述腔体的顶部还设置有用于推动所述管道机器人本体沿其长 度方向滑动的推进机构，在所述推进机构的作用下，所述管道机器人 本体能够越过所述障碍物。

优选的，所述腔体为由第一安装板、第二安装板、第三安装板和 第四安装板相连组成的矩形状腔体，所述第一安装板和所述第二安装 板分别设置于所述管道机器人本体的两侧且与所述管道机器人本体滑 动配合；

所述第三安装板设置于所述管道机器人本体的顶部且与所述管道 机器人本体滑动配合；

所述第四安装板设置于所述管道机器人本体的底部且与所述管道 机器人本体滑动配合。

优选的，所述行走机构包括：

设置于所述管道机器人本体前端的第一驱动轮和第二驱动轮，且 所述第一驱动轮和第二驱动轮分别设置于所述管道机器人本体两侧；

设置于所述管道机器人本体后端的第一从动轮和第二从动轮，且 所述第一从动轮和所述第二从动轮分别设置于所述管道机器人本体两 侧；

与所述第一驱动轮相连且用于驱动所述第一驱动轮的第一驱动机 构，以及与所述第二驱动轮相连且用于驱动所述第二驱动轮的第二驱 动机构。

优选的，还包括用于安装所述第一驱动轮的第一安装法兰，用于 安装所述第二驱动轮的第二安装法兰，用于安装所述第三驱动轮的第 三安装法兰和用于安装所述第四驱动轮的第四安装法兰。

优选的，所述第一驱动轮、所述第二驱动轮、所述第一从动轮和 所述第二从动轮均为齿式轮。

优选的，所述撑靴机构包括撑靴板，设置于撑靴板上的压板，和 与所述压板相连且用于推动所述撑靴板进行伸缩的推动组件。

优选的，还包括用于安装所述推动组件的第一密封箱，所述第一密封 箱为两个，且分别设置于所述第一安装板侧和所述第二安装板侧，所 述撑靴板和所述压板设置于所述第一密封箱的下部。

优选的，所述推进机构包括安装座、电推缸，电推杆和推进连接 头，所述电推缸设置于所述安装座上，所述电推杆的一端设置于所述 电推缸内部，所述电推杆的另一端与所述推进连接头相连，所述推进 连接头与所述管道机器人本体固连。

优选的，还包括用于安装所述推进机构的第二密封箱，所述第二 密封箱设置于所述第三安装板上，且所述第二密封箱的上盖板为L型 盖板。

优选的，还包括设置于所述管道机器人本体顶部的辅助机构，所 述辅助机构为两个，且分别设置于所述管道机器人本体的头端和尾端。

优选的，所述辅助机构包括用于与所述管道机器人本体相连的安 装底座，设置于安装底座上的第一弹簧组件和第二弹簧组件，所述第 一弹簧组件和所述第二弹簧组件之间还设置有转动轮系组件，所述转 动轮系组件能够在第一弹簧组件和第二弹簧组件的作用下顶紧管道内 壁。

由以上技术方案可以看出，当管道机器人本体在管道内行走时， 检测机构时时检测管道机器人本体的倾斜角度，并将信息传输给控制 器，当检测机构检测到管道机器人本体的倾斜角度为预设角度时，即 管道机器人遇到障碍物时，控制器首先控制行走机构停止行走，然后 控制撑靴机构伸出，将管道机器人本体抬高并对管道机器人本体进行 支撑，使得行走机构高于障碍物，此时启动推进机构，推进机构带动 管道机器人本体沿其长度方向滑动，当管道机器人本体越过障碍物时， 控制器控制推进机构停止运动，同时控制撑靴机构收缩，使得行走机 构恢复到初始状态，即行走机构与管道内壁的底部相接触，然后控制推进机构收回，管道机器人本体继续在管道内行走，通过上述循环， 使得管道机器人本体不断的越过障碍物，完成越障。本发明所公开的 管道机器人，通过撑靴机构和推进机构的设置，使得管道机器人具备 高效的行走、越障能力，相比于现有技术，该管道机器人能够更好的 适应管道内的复杂工况，从而能够很好的满足管道机器人的作业需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面 对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易 见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图 获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的管道机器人的立体结构示意图；

图2为本发明实施例所公开的管道机器人的主视结构示意图；

图3为本发明实施例所公开的管道机器人的仰视结构示意图；

图4为本发明实施例所公开的撑靴机构的结构示意图；

图5为本发明实施例所公开的推动机构的结构示意图。

其中，各部件名称如下：

100为管道机器人本体，101为第一安装板，102为第三安装板， 200为行走机构，201为第一驱动轮，2011为第一安装法兰，2012为 第一驱动机构，202为第二驱动轮，2021为第二安装法兰，2022为 第二驱动机构，203为第三从动轮，2031为第三安装法兰，204为第四驱动轮，2041为第四安装法兰，300为撑靴机构，301为推动组件， 302为压板，303为撑靴板，304为第一密封箱，400为推进机构，401 为安装座，402为电推缸，403为电推杆，404为推进连接头，405为 第二密封箱，500为辅助机构，501为安装底座，502为第一弹簧组件， 503为第二弹簧组件，503为转动轮系组件。

具体实施方式

有鉴于此，本发明的核心在于一种管道机器人行走、越障装置， 具备高效的行走、越障能力，能够更好的适应管道内的复杂工况，满 足管道机器人的作业需求。

本发明的另一核心还在于提供一种管道机器人。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面接合附图和具体实施方式对本 发明作进一步的详细说明，请参考图1至图5。

请参考图1至图3，本发明实施例所公开的管道机器人行走、越 障装置，与设置于道机器人本体100上的检测机构和控制相配合，检 测机构与控制器电连接，其中管道机器人行走、越障装置包括设置于 管道机器人本体100的行走机构200，和套设于管道机器人本体100 上且与管道机器人本体100滑动配合的腔体，腔体的两侧还分别设置 有能够伸缩的撑靴机构300，且撑靴机300在管道机器人本体100遇 到障碍物时能够抬高管道机器人本体100并对管道机器人本体100进 行支撑，使得行走机构200高于障碍物；腔体的顶部还设置有用于推 动管道机器人本体100沿其长度方向滑动的推进机构400，在推进机 构400的作用下，管道机器人本体100能够越过障碍物。

当管道机器人本体100在管道内行走时，检测机构时时检测管道 机器人本体100的倾斜角度，并将信息传输给控制器，当检测机构检 测到管道机器人本体100的倾斜角度为预设角度时，即管道机器人遇 到障碍物时，控制器首先控制行走机构200停止行走，然后控制撑靴 机构300伸出，将管道机器人本体100抬高并对管道机器人本体100 进行支撑，使得行走机构200高于障碍物，此时启动推进机构400， 推进机构400带动管道机器人本体100沿其长度方向滑动，当管道机 器人本体100越过障碍物时，控制器控制推进机构400停止运动，同 时控制撑靴机构300收缩，使得行走机构200恢复到初始状态，即行 走机构200与管道内壁的底部相接触，然后控制推进机构400收回， 管道机器人本体100继续在管道内行走，通过上述循环，使得管道机 器人本体100不断的越过障碍物，完成越障。本发明所公开的管道机 器人，通过撑靴机构300和推进机构400的设置，使得管道机器人具 备高效的行走、越障能力，相比于现有技术，该管道机器人能够更好 的适应管道内的复杂工况，从而能够很好的满足管道机器人的作业需 求。

需要说明的是，腔体为由第一安装板101、第二安装板、第三安 装板102和第四安装板相连组成的矩形状腔体，第一安装板101和第 二安装板分别设置于管道机器人本体100的两侧且与管道机器人本体 100滑动配合；第三安装板102设置于管道机器人本体100的顶部且 与管道机器人本体100滑动配合；第四安装板设置于管道机器人本体 的底部且与管道机器人本体100滑动配合。

本发明实施例所公开的行走机构200包括设置于管道机器人本体 100前端的第一驱动轮201和第二驱动轮202，且第一驱动轮201和第 二驱动轮202分别设置于管道机器人本体100两侧；设置于管道机器 人本体100后端的第一从动轮203和第二从动轮204，且第一从动轮 203和第二从动轮204分别设置于管道机器人本体100两侧；与第一 驱动轮201相连且用于驱动第一驱动轮201的第一驱动机构2012，以 及与第二驱动轮202相连且用于驱动第二驱动轮202的第二驱动机构 2022。

在上述实施例中，由于第一驱动机构2012驱动第一驱动轮201， 第二驱动机构2022驱动第二驱动轮202，因此，作业人员可根据管道 机器人的行走姿态对第一驱动轮201和第二驱动轮202的转速分别进 行控制。当检测机构检测到管道机器人偏离预设路线时，可通过调节 第一驱动轮201和/或第二驱动轮202的转速，使得管道机器人能够按 照预设路线行走。

为了便于安装，本发明实施例所公开的管道机器人，还包括用于 安装第一驱动轮201的第一安装法兰211，用于安装第二驱动轮202 的第二安装法兰2021，用于安装第三驱动轮203的第三安装法兰2031 和用于安装第四驱动轮204的第四安装法兰2041。

本发明实施例对第一驱动机构2012和第二驱动机构2022的具体 结构不进行限定，可以为驱动电机，也可以为驱动气缸，只要满足本 发明使用要求的结构均在本发明的保护范围之内。

为了方便设置，本发明实施例所公开的第一驱动机构2012和第二 驱动机构2022均优选为驱动电机，其中驱动电机的安装座与管道机器 人本体相连，在第一驱动机构2012中，驱动电机的伸缩杆与第一安装 法兰2011相连，在第二驱动机构2022中，驱动电机的伸缩杆与第二 安装法兰2021相连。

由于管道常年处在阴暗的环境中，青苔等附着物较多，因此，第 一驱动轮201、第二驱动轮202、第一从动轮203和第二从动轮203 均优选采用齿式轮，齿式轮的外表面与管道的内壁相切，提高了轮胎 与管道内壁的接触面积，从而进一步提高了管道机器人的防滑能力，

其中，第一驱动轮201、第二驱动轮202、第一从动轮203和第 二从动轮204的胎材质优选为聚氨酯，内芯材质优选为铝合金；

请参考图4，本发明实施例所公开的撑靴机构300包括撑靴板303， 设置于撑靴板303上的压板302和与压板302相连且用于推动撑靴板 303进行伸缩的推动组件301。当启动推动组件301，推动组件301通 过压板302推动撑靴板303伸出预设距离，当关闭推动组件301，推 动组件301带动撑靴板303缩回，以恢复其初始状态。

本发实施例对推动组件301的具体结构不进行限定，推动组件301 可以直线电机，可以为直线气缸，当然也可以为电推缸，只要满足本 发明使用要求的结构均在本发明的保护范围之内。

在本发明实施例中，推动组件301上的推杆与压板302相连。

由于管道内的工况复杂，且经常会有淤泥、积水等，为了提升改 管道机器人的防水性能，本发明实施例所公开的管道机器人还包括用 于安装推动组件301的第一密封箱304，其中第一密封箱304为两个， 且分别设置于第一安装板101侧和第二安装板侧。

需要说明的是，为了进一步提升第一密封箱304的密封性能，本 发明实施例所公开的管道机器人，当推动组件301与压板302连接时， 需在第一密封箱304上预留孔位，将推动组件301的推杆通过沉头螺 钉与压板302进行连接，如此设置，在提升管道机器人密封性的同时， 还能够起到辅助的导向作用。

请参考图5，本发明实施例所公开的推进机构400包括安装座 401、电推缸402，电推杆403和推进连接头404，电推缸402设置于 安装座401上，电推杆403的一端设置于电推缸402内部，电推杆403 的另一端与推进连接头404相连，推进连接头404与管道机器人本体100固连。通过启动和关闭推进机构400，控制电推杆403的伸出与缩 回，以此通过推进连接头404带动管道机器人本体100沿腔体滑动。

为了避免推进机构400在管道内受损，本发明实施例所公开的管 道机器人还包括用于安装推进机构400的第二密封箱405，第二密封 箱405设置于第三安装板102上，且第二密封箱405的上盖板为L型 盖板。

其中，在第二密封箱405上开设有通过孔，推进机构400的电推 杆403穿过通过孔与推进连接头404进行连接，通过推进连接头404 将动力传输到管道机器人本体100上，以使得管道机器人本体100能 够在腔体内滑动。

为了进一步优化上述实施例，本发明实施例所公开的管道机器人， 还包括设置于管道机器人本体100顶部的辅助机构500，辅助机构500 为两个，且分别设置于管道机器人本体100的头端和尾端。

其中，辅助机构500包括用于与管道机器人本体100相连的安装 底座501，设置于安装底座501上的第一弹簧组件502和第二弹簧组 件503，第一弹簧组件502和第二弹簧组件503之间还设置有转动轮 系组件503，转动轮系组件503能够在第一弹簧组件502和第二弹簧 组件503的作用下顶紧管道内壁。当管道机器人通过良好路段时，转 动轮系组件504与管道内壁相贴合，当管道机器人在通过障碍路段时， 转动轮系组件504顶紧管道内壁，以避免管道机器人在越障时打滑， 从而进一步提高了管道机器人的行走、越障能力。

本发明实施例还公开了一种管道机器人，包括上述任意一项实施 例所公开的管道机器人行走、越障装置。

由于该管道机器人兼具上述实施例所公开的管道机器人行走、越 障装置，因此该管道机器人兼具上述管道机器人行走、越障装置所具 有的技术优势，本申请对此不再进行赘述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方 位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述 本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特 定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限 制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而 不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接” 应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一 体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也 可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领 域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具 体含义。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现 或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来 说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的 精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被 限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新 颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种管道机器人行走、越障装置，与设置于管道机器人本体上的检测机构和控制器相配合，所述检测机构与所述控制器电连接，其特征在于，包括设置于所述管道机器人本体上的行走机构，和套设于所述管道机器人本体上且与所述管道机器人本体滑动配合的腔体；

所述腔体的两侧还分别设置有能够伸缩的撑靴机构，且所述撑靴机构在所述管道机器人本体遇到障碍物时能够抬高所述管道机器人本体并对所述管道机器人本体进行支撑，使得所述行走机构高于所述障碍物；

所述腔体的顶部还设置有用于推动所述管道机器人本体沿其长度方向滑动的推进机构，在所述推进机构的作用下，所述管道机器人本体能够越过所述障碍物。

2.根据权利要求1所述的管道机器人行走、越障装置，其特征在于，所述腔体为由第一安装板、第二安装板、第三安装板和第四安装板相连组成的矩形状腔体，所述第一安装板和所述第二安装板分别设置于所述管道机器人本体的两侧且与所述管道机器人本体滑动配合；

所述第三安装板设置于所述管道机器人本体的顶部且与所述管道机器人本体滑动配合；

所述第四安装板设置于所述管道机器人本体的底部且与所述管道机器人本体滑动配合。

3.根据权利要求1所述的管道机器人行走、越障装置，其特征在于，所述行走机构包括：

设置于所述管道机器人本体前端的第一驱动轮和第二驱动轮，且所述第一驱动轮和第二驱动轮分别设置于所述管道机器人本体两侧；

设置于所述管道机器人本体后端的第一从动轮和第二从动轮，且所述第一从动轮和所述第二从动轮分别设置于所述管道机器人本体两侧；

与所述第一驱动轮相连且用于驱动所述第一驱动轮的第一驱动机构，以及与所述第二驱动轮相连且用于驱动所述第二驱动轮的第二驱动机构。

4.根据权利要求3所述的管道机器人行走、越障装置，其特征在于，还包括用于安装所述第一驱动轮的第一安装法兰，用于安装所述第二驱动轮的第二安装法兰，用于安装所述第三驱动轮的第三安装法兰和用于安装所述第四驱动轮的第四安装法兰。

5.根据权利要求3所述的管道机器人行走、越障装置，其特征在于，所述第一驱动轮、所述第二驱动轮、所述第一从动轮和所述第二从动轮均为齿式轮。

6.根据权利要求2所述的管道机器人行走、越障装置，其特征在于，所述撑靴机构包括撑靴板，设置于撑靴板上的压板，和与所述压板相连且用于推动所述撑靴板进行伸缩的推动组件。

7.根据权利要求6所述的管道机器人行走、越障装置，其特征在于，还包括用于安装所述推动组件的第一密封箱，所述第一密封箱为两个，且分别设置于所述第一安装板侧和所述第二安装板侧，所述撑靴板和所述压板设置于所述第一密封箱的下部。

8.根据权利要求2所述的管道机器人行走、越障装置，其特征在于，所述推进机构包括安装座、电推缸，电推杆和推进连接头，所述电推缸设置于所述安装座上，所述电推杆的一端设置于所述电推缸内部，所述电推杆的另一端与所述推进连接头相连，所述推进连接头与所述管道机器人本体固连。

9.根据权利要求8所述的管道机器人行走、越障装置，其特征在于，还包括用于安装所述推进机构的第二密封箱，所述第二密封箱设置于所述第三安装板上，且所述第二密封箱的上盖板为L型盖板。

10.根据权利要求1所述的管道机器人行走、越障装置，其特征在于，还包括设置于所述管道机器人本体顶部的辅助机构，所述辅助机构为两个，且分别设置于所述管道机器人本体的头端和尾端。

11.根据权利要求10所述的管道机器人行走、越障装置，其特征在于，所述辅助机构包括用于与所述管道机器人本体相连的安装底座，设置于安装底座上的第一弹簧组件和第二弹簧组件，所述第一弹簧组件和所述第二弹簧组件之间还设置有转动轮系组件，所述转动轮系组件能够在第一弹簧组件和第二弹簧组件的作用下顶紧管道内壁。

12.一种管道机器人，其特征在于，包括如权利要求1-11任意一项所述的管道机器人行走、越障装置。

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