CN205424279U - 一种可实用于内、外管道爬行机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可实用于内、外管道爬行机器人，属于管道爬行技术领域，包括驱动模块、减震器、电推杆、直线滑动模块、双直线导轨支架和圆弧支架等。其特点在于驱动模块、减震器、电推杆、直线滑动模块和双直线导轨支架组成可调轮腿机构，三个可调轮腿机构均布于由圆弧支架组成的两个由圆弧支架组成的圆环上。其特征是所述三个可调轮腿机构可内、外放置用于外、内管道爬行。驱动模块为该管道机器人爬行提供动力。减震器提供初始预紧力。电推杆提供调节可调轮腿机构的动力。本实用新型结构简单实用，能够简便转换爬行内外管道，具有调节管道适应半径的特点，具有很好的推广价值。

Description

一种可实用于内、外管道爬行机器人

技术领域

本实用新型涉及管道爬行机器人领域，具体为一种可实用于内、外管道爬行机器人。

背景技术

随着工业、农业等方面的飞速发展，管道的应用也越来越广泛。无论是石油的运输、还是生活废气、废水的排放、以及城中的暖气输送等等，这些场合都是都必须有管道的使用，管道与人们的生活息息相关。但管道的使用寿命却是有限，管道在使用过程中常常会出现如破裂、堵塞和老化等现象，这就要求人们需要定时的对管道实施常规的检测、清洗和维修。由于管道自身的复杂性和特殊性，使得人们很难直接对管道进行检测，尤其是特殊领域的管道具有较大的危险性。因此针对这些问题最有效的方式就是利用管道机器人辅助人工完成相应的任务。

目前，已有的管道爬行机器人多采用爪式和轮式机构爬行。但是能够兼顾爬行内、外管道的机器人，目前这块领域仍是空白。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请人希望通过设计一种可实用于内、外管道爬行机器人，既能够实现兼顾爬行内、外管道，又具有快速移动、越障、过弯管和可调适应半径等特点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种可实用于内、外管道爬行机器人，包括驱动模块、减震器、电推杆、限位固定螺母、驱动部件连接块、直线滑动模块、双直线导轨支架和圆弧支架等。驱动模块的电机用螺钉固定在支撑板上，轮和皮带轮安装在平行的两根轴上，小锥齿轮固定电机的轴上，大锥齿轮和皮带轮固定在与电机轴垂直的轴上，大、小锥齿轮正常啮合。驱动模块和驱动部件连接块螺栓连接，驱动部件连接块穿在双直线导轨支架上，用4颗限位固定螺母固定其位置，使驱动部件连接块不能移动。双直线导轨支架是由两根长轴组成，用螺母固定在圆弧支架上。直线滑块通过螺钉固定在2个直线轴承上，2个直线轴承穿在双直线导轨支架上，可带动直线滑块一起来回滑动。减震器通过螺栓连接驱动模块和直线滑块。电推杆通过螺栓连接驱动部件连接块和直线滑块，驱动部件连接块固定不动，当电推杆伸缩时，可带动直线滑块和直线轴承一起来回移动。以上部分所述零部件组成的可调轮腿机构，通过上下共12颗螺母固定在6个圆弧支架上。每3个圆弧支架组合成一个整圆，之间用螺栓连接。整个装置零件简单，易于制作。

所述可调轮腿机构可以内置用于爬外管道，可以外置用于爬内管道，可变换两种爬管道模式。可调轮腿机构的两端均用螺母固定于圆弧支架上，变换模式时，只需要将6颗螺母旋下，便可将3个圆弧支架组成的整圆与可调轮腿机构的一端分开，同样的方法，将3个圆弧支架组成的整圆与可调轮腿机构的另一端分开，再重新安置可调轮腿机构的摆放方向，再旋紧螺母，便可实现所述可实用于内、外管道爬行机器人内、外管道模式的变换。内、外管道两种模式变换操作简单，方便快捷，实用稳定。

所述可调轮腿机构具有管道适应半径可调及自锁的功能，主要由驱动模块、减震器、直线滑块、双直线导轨支架和电推杆组成。减震器、驱动模块和双直线导轨支架构成可以变动的三角形，用来调节其适应半径。驱动部件连接块连接驱动模块，可以使驱动模块绕其旋转。电推杆连接直线滑动模块和驱动部件连接块，提供使直线滑动模块作直线运动的动力。减震器连接驱动模块和直线滑动模块，当直线滑动模块来回滑动，带动减震器运动，最终使驱动模块摆动，达到了调节适应一定范围内不同管道半径的要求。当需要小范围调节所述可实用于内、外管道爬行机器人的适应半径时，便可采用上述方法。在管壁上，轮子遇到微小障碍时，减震器可以适当伸缩，微小调整所述可调轮腿机构的适应半径，实现越障的功能。当可调轮腿机构的适用半径可调范围不满足现场较大或很小的半径管道时，可以更换相应曲率半径的圆弧支架，来调节由3个圆弧支架组成的整圆的直径范围，以适应较大范围直径的管道。圆弧支架的曲率半径可以根据实际管道半径的情况，单独制作，圆弧支架结构简单，易于加工。这样大大增加了所述可实用于内、外管道爬行机器人的使用范围。当所述可实用于内、外管道爬行机器人需要悬停工作时，可以调节电推杆缩短，使驱动模块伸展，从而使驱动模块上的轮抵紧管壁，增大压力，使摩擦力增加，达到自锁功能，使所述可实用于内、外管道爬行机器人能够悬停在竖直的管道上。

所述的可实用于内、外管道机器人具有较好通过弯管的能力。所述可实用于内、外管道爬行机器人的可调轮腿机构均布在整圆上，受力均匀，其相应的3个轮位于同一平面上，在爬管道时，具有很好的定心效果。且一节所述可实用于内、外管道爬行机器人只有一组轮，使所述可实用于内、外管道爬行机器人相对其他的普通管道机器人，长度大大缩短，使能得所述可实用于内、外管道爬行机器人通过弯管的能力大大提升。在通过弯管时，可调节每个轮子的转速以及可调轮腿机构的适应半径，便可顺利通过弯管。驱动模块中使用锥齿轮和皮带轮来传动，皮带轮可以在预紧力过大时打滑，达到保护电机的功能。

本实用新型兼顾内、外管道两用的机器人，根据管道需要，调整可调轮腿机构的放置方向，实现内、外管道爬行模式，这样大大增加了所述可实用于内、外管道爬行机器人的实用性和使用范围。其可调轮腿机构可以改变所述可实用于内、外管道爬行机器人的适应半径，以及减震器能够增强所述可实用于内、外管道爬行机器人的越障性能，并且具有自锁的能力，使其能够停止在需要的地方，进行作业。而根据实际管道半径需要，可制作相应曲率的圆弧支架，大大提高了所述可实用于内、外管道爬行机器人的使用范围。

附图说明

图1是本实用新型的管道爬行机器人整体机构示意图；

图2是本实用新型的管道爬行机器人内管道模式示意图；

图3是本实用新型的管道爬行机器人外管道模式示意图；

图4是本实用新型的管道爬行机器人可调轮腿机构示意图；

图5是本实用新型的管道爬行机器人驱动模块示意图；

图中标记：1为轮，2为皮带轮，3为锥齿轮，4为电机，5为支撑板，6为减震器，7为双直线导轨支架，8为限位固定螺母，9为驱动部件连接块，10为电推杆，11为直线滑块，12为直线轴承，13为圆弧支架。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1所示，一种可实用于内、外管道爬行机器人，主要包括驱动模块、减震器（6）、限位固定螺母（8）、电推杆（10）、圆弧支架（13）以及穿过驱动部件连接块（9）和直线滑动模块的双直线导轨支架（7）。

如图2所示，是所述可实用于内、外管道爬行机器人爬内管道的模式，只需将可调轮腿机构外置；如图3所示，是所述可实用于内、外管道爬行机器人爬外管道的模式，只需将可调轮腿机构内置。两种模式切换简单可靠。

如图5所示，穿过轴的轮（1）、皮带轮（2）、锥齿轮（3）、电机（4）以及支撑板（5）共同组成驱动模块，为所述可实用于内、外管道爬行机器人提供行驶动力；如图4所示，驱动模块和驱动部件连接块（9）通过螺栓连接，减震器（6）用螺栓连接直线滑动模块和驱动模块，而驱动部件连接块（9）穿在双直线导轨支架（7）上，由限位固定螺母（8）固定位置，同时直线滑动模块也穿在双直线导轨支架（7）上，可沿双直线导轨支架（7）上直线运动不翻转。由电推杆（10）提供动力，可使由驱动模块、减震器（6）和双直线导轨支架（7）构成的三角形运动，从而使可调轮腿机构具有调节适应不同管道半径的功能。同样，调节该机构，使轮（1）抵紧管道壁，增大摩擦力，使所述可实用于内、外管道爬行机器人具有自锁的功能，能够悬停在竖直管道上。并且减震器（6）自身具有一定的弹性收缩功能，使得所述可实用于内、外管道爬行机器人能够越过一定障碍。根据不同的管道半径，可以制作相应曲率半径的圆弧支架（13），使得所述可实用于内、外管道爬行机器人具有广阔的使用范围。如图2、3所示，可以看出所述可实用于内、外管道爬行机器人的长度较短，而每个可调轮腿机构各自调节轮（1）转速以及各自的适应半径，这样使得所述可实用于内、外管道爬行机器人具有较强通过弯管的能力。

本实用新型结构简单，使用范围广阔，容易制造加工；可以兼顾爬行内、外管道，操作简单，实用可靠，且具有快速移动、越障、过弯管和可调适应半径等功能；机构简单，运动可靠性高，管道适应性强。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可实用于内、外管道爬行机器人，包括驱动模块、减震器（6）、电推杆（10）、限位固定螺母（8）、驱动部件连接块（9）、直线滑动模块、双直线导轨支架（7）和圆弧支架（13）；其特征在于：驱动模块的电机（4）用螺钉固定在支撑板（5）上，轮（1）和皮带轮（2）安装在平行的两根轴上，锥齿轮（3）安置在电机（4）的轴和与其垂直的轴上；驱动模块和驱动部件连接块（9）螺栓连接，驱动部件连接块（9）穿在双直线导轨支架（7）上，用4颗限位固定螺母（8）固定其位置；直线滑块（11）通过螺钉固定在直线轴承（12），整体穿在双直线导轨支架（7）上；减震器（6）通过螺栓连接驱动模块和直线滑块（11）；电推杆（10）通过螺栓连接驱动部件连接块（9）和直线滑块（11）；以上组成的可调轮腿机构通过上下螺母固定在6个圆弧支架（13）上；每3个圆弧支架（13）组合成一个整圆，之间用螺栓连接。

2.根据权利要求1所述的可实用于内、外管道爬行机器人，其特征在于：所述可调轮腿机构可以内置用于爬外管道，可以外置用于爬内管道；只需要将固定可调轮腿机构和圆弧支架（13）的螺母旋下，便可将3个圆弧支架（13）组成的整圆与可调轮腿机构分开，再调换可调轮腿机构的放置方向，装上螺母，便可以实现机器人内外管道模式的变换；内外管道模式的变换操作简单，方便快捷，实用稳定。

3.根据权利要求1所述的可实用于内、外管道爬行机器人，其特征在于：所述可调轮腿机构具有管道适应半径可调及自锁的功能，其减震器（6）、驱动模块和双直线导轨支架（7）构成可以变动的三角形，用来调节其适应半径；驱动部件连接块（9）连接驱动模块，可以使驱动模块绕其旋转；电推杆（10）连接直线滑动模块和驱动部件连接块（9），提供使直线滑动模块作直线运动的动力；减震器（6）连接驱动模块和直线滑动模块，当直线滑动模块来回滑动，带动减震器（6）运动，最终使驱动模块摆动，达到了调节适应一定范围内不同管道半径的要求；在管壁上，轮（1）遇到小型障碍时，减震器（6）可以收缩，达到越障的效果；当可调轮腿机构的半径可调范围不满足现场的管道半径时，可以更换相应曲率半径的圆弧支架（13），以适应较大范围的管道半径；调节电推杆（10）收缩，使得驱动模块伸展，从而使轮（1）抵紧管壁，增大压力使摩擦力增大，达到自锁功能，使其能够悬停在竖直的管道上。

4.根据权利要求1所述的可实用于内、外管道爬行机器人，其特征在于：所述可实用于内、外管道爬行机器人具有较好通过弯管的能力；所述可实用于内、外管道爬行机器人的3个轮（1）在同一平面上，在爬管道时，具有很好的定心效果，且一节只有一组轮（1），使所述可实用于内、外管道爬行机器人相对其他的爬行机构，长度大大缩短，使得所述可实用于内、外管道爬行机器人通过弯管的能力大大提升；在通过弯管时，每个轮（1）的速度可通过电机（4）调节，使其具有很好的弯管适应能力；驱动模块中使用锥齿轮（3）和皮带轮（2）来传动，皮带轮（2）可以在预紧力过大时打滑保护电机（4）。