CN115013638A - 一种管道运输机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道运输机器人，包括存储送检样品的柱形框架，在所述柱形框架两端分别设置有第一变径机构和第二变径机构，所述第一变径机构包括基盘，所述基盘上设有转盘和N个沿转盘周向均布的固定块，所述转盘边缘设置有与固定块对相应的第一转臂，所述固定块上设有沿转盘径向方向设置的滑槽，所述第一转臂另一端与伸缩臂相连，伸缩臂的末端设有可有管道壁行走的从动轮，所述伸缩臂上设有置于滑槽内的第一滑块；所述基盘上设有第一电机，第一电机的输出轴上设有皮带轮，皮带轮和转盘之间通过皮带传动带动转盘转动，从而带动第一转臂发生摆动使得第一滑块在滑槽内滑动。本发明实现自动化取样，降低送检过程出现的风险。

Description

一种管道运输机器人

技术领域

本发明属于运输机器人技术领域，具体的说是一种管道运输机器人。

背景技术

目前，市场上取样与送检的方法还高度依赖于人工，部分先进企业能实现自动化取样，但依然需要人工送检。而在施工现场，取样点与检验室距离往往只有几百米，却因为送检样品数量大、种类多、送检频次高等原因，需要专门雇佣送检人员专职进行送检工作，并需要配上三轮车等交通运输工具，使得整个采样送检工作成本高。并且还常常出现送检人员未取得相关驾驶车辆驾驶证书等情况，为送检过程增添了几分风险因素。

鉴于此，本发明提出了一种管道运输机器人，解决了上述技术问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提出的一种管道运输机器人；实现自动化取样，降低送检过程出现的风险。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种管道运输机器人，包括存储送检样品的柱形框架，在所述柱形框架两端分别设置有第一变径机构和第二变径机构，

所述第一变径机构包括基盘，所述基盘上设有转盘和N个沿转盘周向均布的固定块，N≥3，所述转盘边缘设置有与固定块对相应的第一转臂，所述固定块上设有沿转盘径向方向设置的滑槽，所述第一转臂另一端与伸缩臂相连，伸缩臂的末端设有可有管道壁行走的从动轮，所述伸缩臂上设有置于滑槽内的第一滑块；所述基盘上设有第一电机，第一电机的输出轴上设有皮带轮，皮带轮和转盘之间通过皮带传动带动转盘转动，从而带动第一转臂发生摆动使得第一滑块在滑槽内滑动，从而带动伸缩臂伸缩使得从动轮与管道内壁相抵；

所述第二变径机构包括基架、垂直基架的梯形丝杠、以及驱动梯形丝杠转动的第二电机；所述基架上设有中空固定架，所述基架上转动安装有N个第二转臂，所述第二转臂沿基架边缘均匀布置，所述第二转臂末端设有驱动轮组；所述梯形丝杠上设有第二滑块，所述第二滑块上转动安装有与第二转臂相适配的连杆，连杆的另一端与第二转臂中部相连，第二电机带动梯形丝杠转动，第二滑块沿梯形丝杠方向滑动带动连杆和第二转臂运动，从而使驱动轮组适应不同管道内壁。

优选的，所述驱动轮组包括结构相同的第一驱动轮和第二驱动轮，第一驱动轮和第二驱动轮分别位于第二转臂两侧。

优选的，第一驱动轮包括轮毂、偏心轴、摆线针、摆线轮、端盖和无刷电机，所述无刷电机设置在轮毂内，轮毂上设置有轮胎，无刷电机的输出轴与偏心轴相连，偏心轴转动带动摆线轮转动，由于摆线轮上曲线齿廓受摆线针限制，摆线轮的运动成为既有公转又有自转的平面运动，在无刷电机输入轴正转一周时，偏心轴亦转动一周，摆线轮于相反方向转过一个齿从而得到减速。

优选的，所述偏心轴安装在无刷电机的输出轴上，所述偏心轴通过轴承套安装在轮毂上，所述偏心轴包括第一偏心轴和固定在第一偏心轴上的第二偏心轴。

优选的，所述摆线轮与轮毂上内嵌的销钉相抵，所述摆线轮包括第一摆线轮和第二摆线轮，所述摆线针固定在摆线针固定器上，且摆线针穿过所述的第一摆线轮和第二摆线轮，所述的第一偏心轴和第二偏心轴分别对应第一摆线轮和第二摆线轮并带动其转动。

优选的，摆线轮的低速自转运动通过摆线针，传递给无刷电机输出轴，获得较低的输出转速，从而第一驱动轮减速。

优选的，所述端盖上设有固定端，所述固定端转动设置在端盖上，且摆线针穿过固定端上的穿孔。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种管道运输机器人，搭载六个大功率FOC驱动的无刷电机作为动力源，辅以摆线针轮减速器，在极小的体积下具备极强的运动和负载能力，可使机器人实现在管道中的水平、垂直、行进中自旋、改变直径等运动。

2.本发明所述的一种管道运输机器人，通过设置第一变径机构和第二变径机构，使其拥有自我调节本体直径的功能，增加了转弯时运动的灵活性，保证了机器人运动时轮组与管道壁时刻保持适当摩擦力。第一变径机构和第二变径机构的步进电机的相互配合控制，在不同场景下改变机器人的直径，让机器人在管道中的运动更加顺畅。

3.本发明所述的一种管道运输机器人，摆线针轮的结构，其体积小巧、形状适配轮组、且能大幅增加无刷电机的扭矩，保证了机器人强力的动力。

4.本发明实现自动化取样，降低送检过程出现的风险，降低采样送检工作成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明提出的一种管道运输机器人的结构示意图；

图2是本发明第一变径机构的结构示意图；

图3是本发明第二变径机构的本发明；

图4为本发明第一驱动轮的立体分解结构示意图；

图5为图4的装配图。

图中：1、第一变径机构，2、第二变径机构，3、柱形框架；

10、基盘，11、转盘，12、第一转臂，13、固定块，14、伸缩臂，15、从动轮，16、滑槽，17、第一滑块，18、第一电机；

20、基架，21、梯形丝杠，22、第二电机，23、中空固定架，24、第二滑块，25、连杆，26、第二转臂，27、第一驱动轮，28、第二驱动轮；

30、固定端，31、端盖，32、第二偏心轴，33、第二摆线轮，34、摆线针，35、销钉，36、第一摆线轮，37、摆线针固定器，38、轮毂，39、第一偏心轴。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-5所示，一种管道运输机器人，包括存储送检样品的柱形框架3，在所述柱形框架3两端分别设置有第一变径机构1和第二变径机构2，所述第一变径机构包括基盘10，所述基盘10上设有转盘11和3个沿转盘11周向均布的固定块13，所述转盘11边缘设置有与固定块13对相应的第一转臂12，所述固定块13上设有沿转盘11径向方向设置的滑槽16，所述第一转臂12另一端与伸缩臂14相连，伸缩臂14的末端设有可有管道壁行走的从动轮15，所述伸缩臂14上设有置于滑槽16内的第一滑块17；所述基盘10上设有第一电机18，第一电机18的输出轴上设有皮带轮，皮带轮和转盘11之间通过皮带传动带动转盘转动，从而带动第一转臂12发生摆动使得第一滑块17在滑槽内滑动，从而带动伸缩臂14伸缩使得从动轮15与管道内壁相抵；所述第二变径机构2包括基架20、垂直基架20的梯形丝杠21、以及驱动梯形丝杠21转动的第二电机22；所述基架21上设有中空固定架23，所述基架20上转动安装有3个第二转臂26，所述第二转臂26沿基架20边缘均匀布置，所述第二转臂26末端设有驱动轮组；所述梯形丝杠21上设有第二滑块24，所述第二滑块24上转动安装有与第二转臂26相适配的连杆25，连杆25的另一端与第二转臂26中部相连，第二电机22带动梯形丝杠21转动，第二滑块23沿梯形丝杠21方向滑动带动连杆25和第二转臂26运动，从而使驱动轮组适应不同管道内壁。

本实施例中，所述驱动轮组包括结构相同的第一驱动轮27和第二驱动轮28，第一驱动轮27和第二驱动轮28分别位于第二转臂26两侧，在第一驱动轮27和第二驱动轮28均设有摆线轮减速器，搭载六个大功率FOC驱动的无刷电机作为动力源，在极小的体积下具备极强的运动和负载能力，可使机器人实现在管道中的水平、垂直、行进中自旋、改变直径等运动。

第一驱动轮27包括轮毂38、偏心轴、摆线针34、摆线轮、端盖31和无刷电机，所述无刷电机设置在轮毂38内，轮毂38上设置有轮胎，无刷电机的输出轴与偏心轴相连，偏心轴转动带动摆线轮转动，由于摆线轮上曲线齿廓受摆线针限制，摆线轮的运动成为既有公转又有自转的平面运动，在无刷电机输入轴正转一周时，偏心轴亦转动一周，摆线轮于相反方向转过一个齿从而得到减速。摆线轮的低速自转运动通过摆线针34，传递给无刷电机输出轴，获得较低的输出转速，从而第一驱动轮减速。

具体地，所述偏心轴安装在无刷电机的输出轴上，所述偏心轴通过轴承套安装在轮毂38上，所述偏心轴包括第一偏心轴39和固定在第一偏心轴39上的第二偏心轴32。所述摆线轮与轮毂38上内嵌的销钉35相抵，所述摆线轮包括第一摆线轮36和第二摆线轮33，所述摆线针34固定在摆线针固定器37上，且摆线针穿过所述的第一摆线轮36和第二摆线轮33，所述的第一偏心轴39和第二偏心轴32分别对应第一摆线轮36和第二摆线轮33并带动其转动。所述端盖31上设有固定端30，所述固定端30转动设置在端盖31上，且摆线针34穿过固定端30上的穿孔。

上述前、后、左、右、上、下按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明保护范围的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种管道运输机器人，包括存储送检样品的柱形框架（3），其特征在于：在所述柱形框架（3）两端分别设置有第一变径机构（1）和第二变径机构（2），

所述第一变径机构包括基盘（10），所述基盘（10）上设有转盘（11）和N个沿转盘（11）周向均布的固定块（13），N≥3，所述转盘（11）边缘设置有与固定块（13）对相应的第一转臂（12），所述固定块（13）上设有沿转盘（11）径向方向设置的滑槽（16），所述第一转臂（12）另一端与伸缩臂（14）相连，伸缩臂（14）的末端设有可有管道壁行走的从动轮（15），所述伸缩臂（14）上设有置于滑槽（16）内的第一滑块（17）；所述基盘（10）上设有第一电机（18），第一电机（18）的输出轴上设有皮带轮，皮带轮和转盘（11）之间通过皮带传动带动转盘转动，从而带动第一转臂（12）发生摆动使得第一滑块（17）在滑槽内滑动，从而带动伸缩臂（14）伸缩使得从动轮（15）与管道内壁相抵；

所述第二变径机构（2）包括基架（20）、垂直基架（20）的梯形丝杠（21）、以及驱动梯形丝杠（21）转动的第二电机（22）；所述基架（21）上设有中空固定架（23），所述基架（20）上转动安装有N个第二转臂（26），所述第二转臂（26）沿基架（20）边缘均匀布置，所述第二转臂（26）末端设有驱动轮组；所述梯形丝杠（21）上设有第二滑块（24），所述第二滑块（24）上转动安装有与第二转臂（26）相适配的连杆（25），连杆（25）的另一端与第二转臂（26）中部相连，第二电机（22）带动梯形丝杠（21）转动，第二滑块（23）沿梯形丝杠（21）方向滑动带动连杆（25）和第二转臂（26）运动，从而使驱动轮组适应不同管道内壁。

2.根据权利要求1所述的一种管道运输机器人，其特征在于:所述驱动轮组包括结构相同的第一驱动轮（27）和第二驱动轮（28），第一驱动轮（27）和第二驱动轮（28）分别位于第二转臂（26）两侧。

3.根据权利要求1所述的一种管道运输机器人，其特征在于:第一驱动轮（27）包括轮毂（38）、偏心轴、摆线针（34）、摆线轮、端盖（31）和无刷电机，所述无刷电机设置在轮毂（38）内，轮毂（38）上设置有轮胎，无刷电机的输出轴与偏心轴相连，偏心轴转动带动摆线轮转动，由于摆线轮上曲线齿廓受摆线针限制，摆线轮的运动成为既有公转又有自转的平面运动，在无刷电机输入轴正转一周时，偏心轴亦转动一周，摆线轮于相反方向转过一个齿从而得到减速。

4.根据权利要求3所述的一种管道运输机器人，其特征在于:所述偏心轴安装在无刷电机的输出轴上，所述偏心轴通过轴承套安装在轮毂（38）上，所述偏心轴包括第一偏心轴（39）和固定在第一偏心轴（39）上的第二偏心轴（32）。

5.根据权利要求3所述的一种管道运输机器人，其特征在于:所述摆线轮与轮毂（38）上内嵌的销钉（35）相抵，所述摆线轮包括第一摆线轮（36）和第二摆线轮（33），所述摆线针（34）固定在摆线针固定器（37）上，且摆线针穿过所述的第一摆线轮（36）和第二摆线轮（33），所述的第一偏心轴（39）和第二偏心轴（32）分别对应第一摆线轮（36）和第二摆线轮（33）并带动其转动。

6.根据权利要求5所述的一种管道运输机器人，其特征在于:摆线轮的低速自转运动通过摆线针（34），传递给无刷电机输出轴，获得较低的输出转速，从而第一驱动轮减速。

7.根据权利要求3所述的一种管道运输机器人，其特征在于:所述端盖（31）上设有固定端（30），所述固定端（30）转动设置在端盖（31）上，且摆线针（34）穿过固定端（30）上的穿孔。

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