CN211344448U - 一种管道机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于管道作业技术领域，提供了一种管道机器人，该管道机器人包括：驱动模块，包括主动轮组件和第一驱动组件；主动轮组件包括多个主动轮支架和转动安装于每一主动轮支架上的至少一个主动轮，第一驱动组件用于驱动各主动轮支架转动，主动轮的中心轴线与主动轮支架的转动中心轴线之间形成夹角且夹角不为90°；以及至少一个作业模块，与驱动模块之间通过万向节连接；该管道机器人的体积可以更小，能够应用于内径较小的管道内作业；万向节的体积小且灵活度好，该管道机器人在管道内可灵活转弯，不容易出现卡死现象；通过万向节连接至少一个作业模块，能够布置更多的作业模块，丰富其功能性，提高其实用性。

Description

一种管道机器人

技术领域

本实用新型属于管道作业技术领域，特别涉及一种管道机器人。

背景技术

目前，在核工业、石油化工等管道作业中，管道检测与清洗等工作主要是由人工来完成。随着上述工业的日益发展，管道的规格及数量也日益增加，其作业工作量大，人工作业效率较低，且基于肉眼判断，容易遗漏缺陷部位等，导致检测及清洗作业不够彻底。况且，如果管道直径过小，工人无法进入管道内部进行作业。所以，人工作业已经渐渐不能满足多规格、多数量的管道检测等作业需求。

采用管道机器人代替人工进行作业，不仅可以提高管道作业效率，而且在多规格管径适应性和管道区域覆盖性上也有了很大的提高。目前，大部分管道机器人主要通过电机驱动履带或连杆式蠕动部件等行走机构进行移动，通过以支架轴线为中心对称分布连杆与铰链等机构实现支撑。

然而，目前主流履带式行走机构、连杆和铰链连接的支撑机构主要存在以下缺点：(1)体积庞大，不利于小型化，履带式行走机构主要由电机、带轮、履带、张紧装置及连接支架等多种部件组成，很难适应管径较小的管道；(2)连杆机构柔性差，容易卡死，连杆式支撑机构角度调整范围有限，且都由刚性零件组成，如若遇到管道内凸起、障碍及管径变化等的情况，容易出现卡死现象，从而对管道机器人造成损坏；(3)受长度限制，不利于布置作业模块，履带式管道机器人由于过弯的需要，不宜设计过长，且履带行走机构特别占用空间，所以很难实现多功能作业模块的布置，削弱了实用性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种管道机器人，旨在解决现有的管道机器人存在的体积大、柔性差以及实用性低的技术问题。

本实用新型是这样实现的，一种管道机器人，包括：

驱动模块，包括主动轮组件和第一驱动组件；所述主动轮组件包括多个主动轮支架和转动安装于每一所述主动轮支架上的至少一个主动轮，所述第一驱动组件用于驱动各所述主动轮支架转动，所述主动轮的中心轴线与所述主动轮支架的转动中心轴线之间形成夹角且所述夹角不为90°；以及

至少一个作业模块，所述驱动模块与每一所述作业模块之间通过万向节连接；所述作业模块用于在管道内执行作业。

在一个实施例中，所述主动轮组件还包括前段壳体、第一凸轮、多个连接件和弹簧件，所述第一凸轮设于所述前段壳体的内部并垂直于所述主动轮支架的转动中心轴线设置，所述连接件的一端滑动伸入所述前段壳体内部并与所述第一凸轮的外周面滑动连接，所述弹簧件连接于所述连接件的另一端与所述主动轮支架之间，所述主动轮支架沿所述弹簧件的轴向滑动。

在一个实施例中，所述驱动模块还包括后段壳体，所述第一驱动组件至少部分设于所述后段壳体内，所述第一驱动组件的输出端与各所述主动轮支架通过万向节连接。

在一个实施例中，所述管道机器人还包括多个支撑轮组件；每一所述支撑轮组件包括多个支撑轮支架以及转动安装于每一所述支撑轮支架上的至少一个支撑轮，各所述支撑轮支架安装于所述驱动模块和各所述作业模块上，各所述支撑轮的中心轴线与所述主动轮支架的转动中心轴线相互垂直。

在一个实施例中，所述支撑轮组件还包括多个调节组件，所述调节组件连接于所述支撑轮支架，所述调节组件用于调节所述支撑轮至所述主动轮支架的转动中心轴线的距离。

在一个实施例中，所述作业模块中包括打磨模块，所述打磨模块包括第二驱动组件以及打磨组件，所述第二驱动组件用于驱动所述打磨组件转动。

在一个实施例中，所述打磨组件包括至少一个打磨头以及连接于所述打磨头的至少一个连杆，所述打磨模块还包括第三驱动组件和第一壳体，所述第三驱动组件设于所述第一壳体内，所述连杆的一部分滑动伸入所述第一壳体内，所述第三驱动组件连接于所述连杆并用于驱动所述打磨头朝向远离所述主动轮支架的转动中心轴线的方向移动。

在一个实施例中，所述打磨模块还包括至少两个气囊，多个所述气囊分别位于所述第二驱动组件远离所述打磨组件的一侧以及所述打磨组件远离所述第二驱动组件的一侧，且位于所述打磨组件一侧的所述气囊通过轴承与所述打磨组件连接；所述气囊用于与外部充放气组件连接。

在一个实施例中，所述作业模块中包括检测模块，所述检测模块包括第三驱动组件、转盘以及至少一个检测元件，所述第三驱动组件连接于所述转盘并用于驱动所述转盘绕所述主动轮支架的转动中心轴线转动，至少一个所述检测元件设于所述转盘上。

在一个实施例中，所述管道机器人还包括电路板装载模块，所述电路板装载模块包括装载壳体以及设于所述装载壳体内的控制电路板，所述装载壳体与至少一个所述作业模块之间通过万向节连接，所述控制电路板与所述第一驱动组件和所述作业模块连接。

本实用新型提供的管道机器人，其有益效果在于：

该管道机器人中驱动模块包括主动轮组件和第一驱动组件，主动轮组件中主动轮与主动轮支架的转动中心轴线呈一不为直角的夹角，通过第一驱动组件的驱动，在主动轮支架的旋转过程中驱使该管道机器人整体前进，无需履带等大体积结构，该管道机器人的体积可以更小，能够应用于内径较小的管道内作业；驱动模块与作业模块之间通过万向节连接，万向节的体积小且灵活度好，该管道机器人的在管道内可灵活转弯，不容易出现卡死现象；可以通过万向节连接至少一个作业模块，该管道机器人能够布置更多的作业模块，丰富该管道机器人的功能性，提高其实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的管道机器人的正视图；

图2是本实用新型实施例提供的管道机器人的右视图；

图3是本实用新型实施例提供的管道机器人的左视图；

图4是本实用新型实施例提供的管道机器人的驱动模块的结构示意图，其前段壳体和后段壳体均被部分剖开，且去掉了一个主动轮；

图5是本实用新型实施例提供的管道机器人的检测模块的结构示意图，其检测壳体被部分剖开；

图6是本实用新型实施例提供的管道机器人的工作模块的结构示意图，其打磨壳体被部分剖开；

图7是本实用新型实施例提供的管道机器人的电路板模块的结构示意图，其装载壳体被部分剖开。

图中标记的含义为：

100-管道机器人；

1-驱动模块，11-前段壳体，12-后段壳体，13-主动轮组件，131-主动轮支架，132-主动轮，133-第一凸轮，134-连接件，135-弹簧件，14-第一驱动组件，15-第一调节组件，151-从动齿轮，152-主动齿轮，153-手轮，154-锁定件，16-第一图像传感组件，161-第一摄像头，162-第一轴承，163-连接绳，164-卡圈；

9-作业模块；

2-检测模块，21-第四驱动组件，22-转盘，23-检测元件，24-辅助件，25-检测壳体，26-法兰盘，27-第三轴承；

3-打磨模块，31-第一壳体，32-第二驱动组件，33-打磨组件，331-打磨头，332-连杆，34-第二壳体，35-第三驱动组件，351-第三电机，352-第二凸轮，36-第二图像传感组件，37-抽气嘴，38-清洗喷嘴，391-气囊，392-气囊安装件，393-过渡板，394-过渡轴，395-第二轴承；

4-电路板装载模块，41-装载壳体，42-控制电路板；

5-万向节；

6-支撑轮组件，61-支撑轮支架，62-支撑轮，63-支撑板，64-第二调节组件，65-导向杆；

7-连接法兰。

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，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”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，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专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本实用新型所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请参阅图1，本实用新型实施例提供一种管道机器人100，用于在管道内作业，其包括驱动模块1和至少一个作业模块9。具体地，请结合参阅图2至图4，驱动模块1包括主动轮组件13和第一驱动组件14，其中，主动轮组件13包括多个主动轮支架131和转动安装于每一主动轮支架131的至少一个主动轮132，多个主动轮支架131的朝向不同，以从不同方向支撑于管道的内壁上，第一驱动组件14用于驱动各主动轮支架131绕同一直线反向转动，主动轮132的中心轴线与主动轮支架131的转动中心轴线之间形成夹角且该夹角不为90°；驱动模块1与各作业模块9之间通过万向节5连接，作业模块9用于在管道内执行作业。

具体在应用时，该管道机器人100进入管道内，主动轮组件13的主动轮132与管道的内壁抵接，多个主动轮支架131可以均匀分布且高度相同，以使各主动轮支架131的转动中心轴线与管道的中心轴线重合，基于此，由于主动轮132的中心轴线与主动轮支架131的转动中心轴线之间形成一不为90°的夹角，当主动轮支架131转动时，主动轮132与管道的内壁相互接触的位置处产生摩擦力，该摩擦力在管道的径向和轴向上均有分量，该摩擦力在径向上的分量使得主动轮132能够与管道内壁压紧，该摩擦力在轴向上的分量使得主动轮132能够沿着管道的中心轴线前进，从而该驱动模块1能够带动各作业模块9在管道内作螺旋式前进。

本实用新型实施例提供的管道机器人100，其驱动模块1包括主动轮组件13和第一驱动组件14，主动轮组件13中的主动轮132与管道中心轴线之间形成一不为直角的夹角，通过第一驱动组件14的驱动，在主动轮支架131和主动轮132的旋转过程中可驱使该管道机器人100整体前进，无需履带等大体积驱动结构，该管道机器人100的体积可以更小，能够适应于内径较小的管道内作业；驱动模块1与作业模块9之间通过万向节5连接，万向节5的体积小且灵活度好，该管道机器人100的在管道内可灵活转弯，不容易出现卡死现象；可以通过万向节5连接至少一个作业模块9，该管道机器人100能够布置更多的作业模块9，进而可丰富该管道机器人100的功能性，提高其实用性。

主动轮支架131的数量以能够在管道内具有足够的支撑为宜。例如，在本实施例中，主动轮支架131的数量为三个，三个主动轮支架131之间沿着管道的周向依次间隔120°的方式设置在它们的转动中心轴线的周围。在其他实施例中，主动轮支架131的数量可以为其他数值，对此不作特别限制。

安装在每一个主动轮支架131上的主动轮132的数量为两个，如图2至图4所示，安装在每一个主动轮支架131上的两个主动轮132为同轴且间隔连接，主动轮支架131的远离它们的转动中心轴线的一端连接在对应的两个主动轮132之间。在其他可选实施例中，安装在每一个主动轮支架131上的主动轮132的数量可以为其他数值，对此不作特别限制。

请参阅图4，在一个实施例中，该主动轮组件13还包括前段壳体11、第一凸轮133、多个连接件134和多个弹簧件135，第一凸轮133设于前段壳体11的内部并垂直于各主动轮支架131的转动中心轴线设置，第一凸轮133的外周面上设有多个凸部(未图示)，各连接件134的一端滑动地伸入前段壳体11内部并与第一凸轮133的外侧面滑动连接，各连接件134的另一端位于前段壳体11的外部，由于第一凸轮133的外周面不均匀，因此，在第一凸轮133的转动过程中，各连接件134被第一凸轮133驱动可沿着与前段壳体11的转动中心轴线相交的方向伸缩，具体可以是沿着垂直于前段壳体11的转动中心轴线的方向伸缩，也即沿着管道的径向方向伸缩，各弹簧件135连接于连接件134的另一端与各主动轮支架131之间，主动轮支架131沿弹簧件135和连接件134的轴向滑动。

第一驱动组件14可以与前段壳体11连接并驱动前段壳体11转动，进而带动各主动轮支架131转动。

当第一凸轮133转动并使得各连接件134位于前段壳体11外部的长度增加时，主动轮支架131和弹簧件135随之相对于前段壳体11向外移动。如此，该主动轮组件13能够抵接于更大内径的管道的内壁上，并且弹簧件135能够被压缩，使得主动轮132与管道内壁之间保持足够的压紧力。这样的好处是，一，该管道机器人100能够适用于不同内径的管道；二、该管道机器人100能够适用于在竖直方向上移动，因此，该管道机器人100能够适用于相对于水平面为0°～90°倾斜的管道内作业；三、该管道机器人100还可以适用于内径变化的管道，在该管道机器人100的前进过程中，弹簧件135的长度可以根据内径的变化而实时伸长或被压缩，该管道机器人100的适用性更广泛，实用性更强。

连接件134可呈空心筒状，主动轮支架131的远离主动轮132的一端可以穿过弹簧件135后***连接件134内，动轮支架131的远离主动轮132的一端可在连接件134内滑动。如此，依靠主动轮支架131其自身可实现其滑动的导向作用，并且在前进过程中，弹簧件135也不会发生扭转。

可选地，第一凸轮133与主动轮支架131之间可以采用磁性相吸的方式连接在一起。在其他实施例中，任何能够允许第一凸轮133转动且使得第一凸轮133的外周面与主动轮支架131之间在径向方向上始终滑动连接的方式均可应用于此，对此不作特别限制。

第一凸轮133的凸部的高度以及弹簧件135的能够被压缩的长度决定了主动轮组件13能够适应的管道的内径变化范围。例如，第一凸轮133的凸部的高度为5mm，弹簧件135能够被压缩的长度为6mm，该管道机器人100能够适应的管道内径变化范围最大可以为10mm(作业时，弹簧件135需要被压缩一定长度)，具体地，如该管道机器人100可以适应内径为90mm～100mm，此处仅作示例。在其他实施例中，根据该管道机器人100的具体尺寸设置的不同，该管道机器人100可以适用于其他内径范围的管道。

请继续参阅图4，在一个实施例中，该驱动模块1还包括第一调节组件15，其用于驱动第一凸轮133转动以调节第一凸轮133的凸部的位置。具体地，该第一调节组件15包括从动齿轮151、主动齿轮152和手轮153，从动齿轮151位于前段壳体11内并与第一凸轮133同轴连接，主动齿轮152位于前段壳体11内部并与从动齿轮151啮合，手轮153位于前段壳体11的外部并与主动齿轮152同轴连接。如此，操作者通过在前段壳体11的外部转动手轮153，手轮153带动主动齿轮152转动，主动齿轮152进一步带动从动齿轮151转动，最终，从动齿轮151带动第一凸轮133转动。这样的好处是，操作人员从前段壳体11的外部即可操作第一凸轮133，更利于多次调整和操作的实施，且第一凸轮133、从动齿轮151和主动齿轮152位于前段壳体11的内部而得以被保护，在作业过程中不容易发生损坏。

进一步地，请继续参阅图4，在一个实施例中，该第一调节组件15还包括锁定件154，其用于将手轮153锁定，以使第一凸轮133保持在所需要的位置处，进而使得各主动轮支架131保持在所需要的长度，在该管道机器人100的整个作业过程中，各主动轮132均与管道内壁保持压紧。

具体地，锁定件154可包括锁紧销(未图示)，手轮153上设有多个围绕其圆心排列的锁定孔(未图示)，锁紧销穿过其中一个锁定孔后与前段壳体11的表面连接。前段壳体11的表面上可对应锁紧销设有限位孔(未图示)。锁定孔的数量不限，以能够满足所要作业的管道的内径变化为宜。例如，锁定孔的数量可以为12个，能够使得该管道机器人100适用于至少12个不同内径的管道。在其他可选实施例中，锁定孔的数量可以为其他数值。

前段壳体11可呈圆筒状，其关于自身的中心轴线转动。多个主动轮支架131均匀分布于前段壳体11的外周面上。主动齿轮152和从动齿轮151可以位于前段壳体11内部的靠近第一驱动组件14的一侧，手轮153设置于前段壳体11的靠近第一驱动组件14的端盖外侧面上。

第一驱动组件14可包括第一电机(未图示)，该驱动模块1还包括后段壳体12，第一电机至少部分设置于后段壳体12内，例如，其输出轴可穿过后段壳体12后与前段壳体11连接，如图4所示。可选地，第一电机的输出轴与前段壳体11之间通过万向节5连接，第一电机的输出轴带动该万向节5和前段壳体11同时转动。这样的好处是，在前段壳体11与后段壳体12之间也提供了一定的活动自由度，前段壳体11与后段壳体12之间可相对弯折，结合上述弹簧件135的可压缩性，该管道机器人100能够通过管道内的转弯处。如此，该管道机器人100的适用性和实用性进一步增强。

后段壳体12可呈圆筒状，其与前段壳体11之间可保持同轴或相对弯折。

请参阅图2和图4，在一个实施例中，该驱动模块1还包括第一图像传感组件16，其用于获取该管道机器人100在作业时其前方的空间情况。第一图像传感组件16可以包括第一摄像头161。

为了使得该第一图像传感组件16保持稳定的姿态和成像效果，该第一图像传感组件16不随前段壳体11转动。因此，第一图像传感组件16可设置于后段壳体12上，这样的好处是，该第一图像传感组件16的设置更容易。

在一个可选实施例中，该第一图像传感组件16与前段壳体11相连接且不随前段壳体11转动，具体是这样实现的：如图4所示，该第一图像传感组件16还包括第一轴承162、卡圈164和连接绳163，第一轴承162安装于前段壳体11内部的远离后段壳体12的一侧且第一轴承162的外圈与前段壳体11的内壁连接，第一摄像头161通过卡圈164安装于第一轴承162的内圈并位于远离第一凸轮133的一侧，第一摄像头161由前段壳体11的远离后段壳体12的端盖上的孔(未图示)露出，以能够对管道内前段壳体11的远离后段壳体12的一侧的空间获取对应的图像信息，连接绳163的一端穿过前段壳体11的中心轴线、前段壳体11与后段壳体12之间的万向节5的中心轴线后连接至后段壳体12上，具体可以是后段壳体12的远离前段壳体11的一侧端盖的中心点上。如此，在连接绳163的作用下，当前段壳体11在第一驱动组件14的驱动下转动时，第一轴承162的内圈与外圈之间相对转动，从而，第一图像传感组件16可以无需发生转动，并且，不论前段壳体11与后段壳体12之间是否发生相对弯折，也不会影响连接绳163的长度。在实际使用时，该驱动模块1位于各作业模块9的上游，因而，第一图像传感组件16能够直接拍摄到该管道机器人100前方空间的情况，信息获取可以更全面、直接。连接绳163具体可以为钢丝绳或者是其他具有足够抗拉强度的绳。

请参阅图1和图6，在一个实施例中，该管道机器人100包括多个作业模块9，其中一个作业模块9为打磨模块3，用于在管道内执行打磨作业。打磨模块3包括第一壳体31、第二驱动组件32以及打磨组件33，打磨组件33设于第一壳体31外部，第二驱动组件32用于驱动第一壳体31转动，进而，打磨组件33能够随着第一壳体31的转动而转动。在转动过程中，打磨组件33对管道的内壁进行周向打磨，随着该管道机器人100在管道内的推进，打磨组件33能够对管道不同位置处的内壁进行打磨。

该打磨模块3还可包括第二壳体34，如图6所示，第二驱动组件32至少部分设置于第二壳体34内，具体例如，其输出端可部分穿过第二壳体34后与第一壳体31连接。具体地，第二驱动组件32可以包括第二电机(未图示)，第二电机的输出轴部分伸出第二壳体34后与第一壳体31连接。

具体地，如图6所示，在一个实施例中，该打磨组件33包括至少一个打磨头331以及连接于打磨头331的连杆332。打磨模块3还包括第三驱动组件35，第三驱动组件35设于第一壳体31内，连杆332的一部分滑动地伸入第一壳体31之内，第三驱动组件35连接于连杆332并用于带动连杆332移动，进而驱动打磨头331朝向远离前段壳体11的转动中心轴线的方向移动，也即，第三驱动组件35用于驱动打磨头331向外伸出和缩回，以在需要打磨时能够伸出并接触到管道内壁，在不需要打磨时则缩回，或者在遇到内壁的较大凸起时缩回一部分以对该凸起进行打磨。如此，该打磨组件33也能够根据管道的内径和内壁的具体情况进行调整以适应，保证管道内壁的打磨效果。

请参阅图6，第三驱动组件35可包括第三电机351和第二凸轮352，第三电机351和第二凸轮352均位于第一壳体31内，第二凸轮352的中心连接于第三电机351的输出轴，如此，第三电机351可以驱动第二凸轮352转动。连杆332连接于第二凸轮352，连杆332受第二凸轮352的外周面的作用而朝向远离前段壳体11的转动中心轴线的方向移动。连杆332可以垂直于前段壳体11的转动中心轴线设置，也即沿着管道的径向设置。打磨头331被驱动沿着管道的径向移动直至到达需要打磨的位置处。

可选地，连杆332和第二凸轮352也可以采用磁性相吸的方式抵接在一起，或者是其他任何不影响第二凸轮352转动且使得连杆332和第二凸轮352的外周面在径向上始终滑动连接的方式。

请继续参阅图6，在一个实施例中，该打磨模块3还包括第二图像传感组件36，其设置于第一壳体31的外表面上并对应打磨组件33的打磨头331设置，用于实时获取管道内壁的情况，包括打磨前的内壁情况和打磨后的内壁情况，进而，可以使得操作者实时获知管道内壁的缺陷问题，并进行相应的打磨操作，例如对缺陷较为严重的位置进行重点打磨，以能够完全去除内壁的缺陷。在本实施例中，第二图像传感组件36可以设置于连杆332的位于第一壳体31外部的部分上，以随打磨头331同步移动。

如图6所示，在一个实施例中，该打磨模块3还包括至少一个抽气嘴37，抽气嘴37设于第一壳体31的外表面上，或者是第二壳体34的外表面上，或者是多个抽气嘴37同时设置于第一壳体31和第二壳体34的外表面上。抽气嘴37用于与外部抽气管路连接，以在打磨时和/或打磨后从管道内抽气，将打磨所产生的金属屑等粉状物体吸出。

具体到本实施例中，抽气嘴37的数量可以为多个，如三个。三个抽气嘴37沿管道的周向均匀分布在第二壳体34的外周面上，这样的好处是，多个抽气嘴37可以从管道内的不同位置同时进行抽气，保证抽气效果。在其他可选实施例中，在第一壳体31的外周面面积允许的情况下，可以有至少一个抽气嘴37设置在第一壳体31的外周面上。

在一个实施例中，该打磨模块3还包括至少两个气囊391，多个气囊391分别位于第一壳体31和第二壳体34的两侧，气囊391用于与外部充放气组件连接。当需要在管道内壁的某处进行打磨时，两个气囊391充气，两个气囊391能够与管道内壁形成一个大体封闭的空间，使得打磨所产生的粉状物体集中在该封闭空间内，如此，便于上述的抽气嘴37的工作；当两个气囊391未充气时，该管道机器人100可继续向前移动。

如图6所示，该打磨模块3可包括多个气囊安装件392，气囊391分别安装在气囊安装件392上。可选地，位于第一壳体31一侧的气囊安装件392与第一壳体31之间通过万向节5连接，位于第二壳体34一侧的气囊安装件392与第二壳体34之间通过万向节5连接。如此，该打磨模块3中的各部分之间也分别具有一定的活动自由度，进一步保证该管道机器人100能够在管道内灵活移动，避免卡死现象。

其中，位于第一壳体31一侧的气囊安装件392与第一壳体31之间还连接有第二轴承395，这使得位于第一壳体31一侧的该气囊安装件392及其气囊391不随第一壳体31的转动而转动，保证气囊391不受损坏以及良好的封闭性。

进一步地，该第二轴承395与该侧的气囊安装件392或者是第一壳体31之间进一步通过万向节5连接，也即，如图6所示，气囊安装件392与第二轴承395之间通过万向节5连接，第二轴承395与第一壳体31之间也通过万向节5连接，这使得该打磨模块3的灵活性进一步增加。

如图6所示，该打磨模块3进一步包括过渡板393和过渡轴394，过渡板393连接于第二轴承395的远离第一壳体31的一侧，过渡轴394连接于第二轴承395的靠近第一壳体31的一侧。该过渡板393和过渡轴394可分别连接于该第二轴承395的外圈和内圈，以使得第二轴承395的轴向两端分别能够与万向节5实现连接。

请继续参阅图6，在一个实施例中，该打磨模块3还包括至少一个清洗喷嘴38，清洗喷嘴38设于第一壳体31的外表面上，或者是第二壳体34的外表面上，或者是多个清洗喷嘴38同时设置于第一壳体31和第二壳体34的外表面上。清洗喷嘴38用于与外部清洗管路连接。清洗喷嘴38能够对管道的内壁进行清洗，以去除打磨所产生的金属屑等粉状物体。例如，该清洗喷嘴38可以将附着在管道内壁上而无法被抽气嘴37完全吸出的粉状物体进一步清洗掉，保证管道内部的清洁。

具体到本实施例中，清洗喷嘴38的数量可以为多个，如三个。可选地，多个清洗喷嘴38沿管道的周向均匀分布在第一壳体31的外表面上，这样，清洗喷嘴38也可以随着第一壳体31的转动而转动，进而能够对管道内进行360°清洗，进一步保证清洗效果。

请参阅图1和图5，在一个实施例中，其中一个作业模块9为检测模块2，检测模块2包括第四驱动组件21、转盘22以及至少一个检测元件23，第四驱动组件21用于驱动转盘22转动，转盘22的中心位于前段壳体11的转动中心轴线上，至少一个检测元件23设于转盘22上并朝向管道的内壁，可选地，检测元件23不位于转盘22的中心上。当第四驱动组件21驱动转盘22转动时，检测元件23绕着前段壳体11的转动中心轴线转动，从而，能够对管道的内壁进行检测。

检测元件23的具体类型根据所要探测的管道及探测目的进行选择。例如，检测元件23可以是涡流传感器，其能够对管道的厚度、内壁缺陷等进行检测；又如，检测可以是红外传感器，用于对管道的内壁缺陷进行检测。在其他可选实施例中，检测元件23的数量还可以是多个，多个检测元件23的类型可以不同，对此不作特别限制。

根据检测元件23的具体结构的不同，检测元件23可以采用不同的方式安装在转盘22上，如图5所示，在一个可选实施例中，该检测模块2可以包括一个辅助件24以将该检测元件23设置于转盘22上。

请继续参阅图4，在一个实施例中，该检测模块2还可包括检测壳体25。第四驱动组件21至少部分设于检测壳体25，例如，其可一部分穿过检测壳体25后与转盘22连接。具体地，第四驱动组件21可以包括第四电机(未图示)，第四电机的输出轴穿过检测壳体25后与转盘22连接。

此外，如图4所示，该检测模块2还包括法兰盘26和第三轴承27，第三轴承27连接在法兰盘26和转盘22之间，法兰盘26的远离第三轴承27的一侧还可通过万向节5与驱动模块1或其他作业模块9等连接。这样的好处是，第四驱动组件21对转盘22的驱动不会影响到驱动模块1或其他作业模块9。

在本实施例中，检测模块2和打磨模块3按顺序与驱动模块1连接，也即，如图1所示，驱动模块1通过万向节5连接检测模块2，检测模块2通过万向节5连接打磨模块3。如此，该管道机器人100在作业时，可先通过检测模块2对管道内部进行检测，然后通过打磨模块3对管道内壁进行打磨。在其他实施例中，根据具体的作业需要，可以仅有检测模块2或打磨模块3与驱动模块1连接。

如图1和图7所示，在一个实施例中，管道机器人100还包括电路板装载模块4，电路板装载模块4包括装载壳体41以及设于装载壳体41内的控制电路板42，装载壳体41与作业模块9之间通过万向节5连接，控制电路板42与驱动模块1和作业模块9通信连接。

具体地，该控制电路板42是与第一驱动组件14、第一图像传感组件16、检测元件23、第四驱动组件21、第二驱动组件32、第三驱动组件35以及第二图像传感组件36通信连接，以与第一驱动组件14、第一图像传感组件16、检测元件23、第四驱动组件21、第二驱动组件32、第三驱动组件35以及第二图像传感组件36之间进行信号传递。具体如，控制第一驱动组件14、第四驱动组件21、第二驱动组件32和第三驱动组件35，以及接收第一图像传感组件16、第二图像传感组件36和检测元件23所反馈的信号等。

此外，该控制电路板42还可与气囊391、清洗喷嘴38和抽气嘴37连接，以控制气囊391、清洗喷嘴38和抽气嘴37的开闭。具体地，该控制电路板42可分别连接电磁阀等开关件(未图示)，该些开关件分别连接于气囊391与外部充放气组件、清洗喷嘴38与外部清洗管路之间以及抽气嘴37与外部抽气管路之间。

这样的好处是，信号传递经由控制电路板42实现，避免了在随着该管道机器人100在管道内的推进时，常规导线过长导致信号损耗或失真等问题，保证控制的有效性。

进一步地，控制电路板42可以与外部终端连接，以通过外部终端来与控制电路板42之间进行信息交互。例如，操作人员通过外部终端来向控制电路板42输入操作信号，操作人员还可由外部终端实时获取第一图像传感组件16、第二图像传感组件36和检测元件23所反馈的信息等。

请参阅图1至图3，并结合图4至图7，在一个实施例中，该管道机器人100还包括多个支撑轮组件6，其分别设置在驱动模块1、打磨模块3、检测模块2以及电路板装载模块4上，用于辅助支撑驱动模块1、打磨模块3、检测模块2以及电路板装载模块4，以使例如前段壳体11、后段壳体12、检测壳体25、转盘22、第一壳体31、第二壳体34以及装载壳体41等可以位于管道的中心处，不会因接触到管壁等造成损坏。

具体地，支撑轮组件6包括多个支撑轮支架61以及转动安装于每一支撑轮支架61上的至少一个支撑轮62，各支撑轮支架61分别安装于驱动模块1、打磨模块3、检测模块2以及电路板模块上，各支撑轮62的中心轴线可与前段壳体11的转动中心轴线相互垂直，也即，各支撑轮62在管道内壁上沿着一平行于其中心轴线的直线滚动。

在一个实施例中，每一支撑轮组件6中支撑轮支架61的数量以能够实现稳定支撑为宜，例如可以为三个，三个支撑轮支架61在管道的圆周方向上按照依次相隔120°的方式设置。与每一个支撑轮支架61相连接的支撑轮62的数量可以为多个，如两个，两个支撑轮62同轴连接。在其他可选实施例中，允许支撑轮支架61和支撑轮62有其他数量。

请参阅图4，以设置在驱动模块1上的支撑轮组件6为例进行详细说明。

如图4所示，该支撑轮组件6可以包括支撑板63，多个支撑轮支架61分别设于支撑板63上，该支撑板63设置于驱动模块1上，具体如可以连接在后段壳体12的靠近检测模块2的一侧。这样的好处是，支撑轮支架61不必占用后段壳体12或前段壳体11的表面面积，并且，这样使得该管道机器人100的制造和装配更简单、便捷。

支撑轮支架61可以沿着管道的径向设置。

如图4所示，该支撑轮组件6还包括多个第二调节组件64，第二调节组件64连接于支撑轮支架61，第二调节组件64用于驱动支撑轮支架61沿着管道的径向移动进而调节多个支撑轮62所形成的外圆的半径，也即能够根据管道的内径大小来调节多个支撑轮62，使得在不同内径的管道中，支撑轮62也能紧密抵接于管道的内壁，从而，保证该管道机器人100在管道中的前进的稳定性。

具体地，第二调节组件64可以包括气缸(未图示)，多个气缸的输出端沿着管道的径向设置，如此，通过气缸的输出端的伸缩即可实现支撑轮支架61的径向移动。

该第二调节组件64可以连接于控制电路板42，第二调节组件64根据控制电路板42的信号来相应作出伸缩的动作。

进一步地，请继续参阅图4，该支撑轮组件6还包括多个导向杆65，其设置为与管道的径向平行，用于引导支撑轮支架61的滑动，使得支撑轮支架61在滑动过程中不会发生偏移现象。具体地，导向杆65可以设置在第二调节组件64上。可选地，对应每一个支撑轮支架61，可以设有一个导向杆65，也可以设置两个导向杆65，两个导向杆65分别设置在一个第二调节组件64的相对两侧。当然，第二调节组件64外部空间允许的情况下也可以设置更多个，对此不作特别限制。

该管道机器人100还可包括多个连接法兰7。参见图4，支撑板63的远离后段壳体12的一侧可以通过一个连接法兰7连接至万向节5，以便于此时支撑板63与万向节5的连接。

对应地，参见图5，在检测模块2中，支撑板63可以与检测壳体25的远离驱动模块1的一侧连接，支撑板63的远离检测壳体25的一侧也通过一个连接法兰7连接至万向节5。

对应地，参见图6，在打磨模块3中，支撑板63可以与第二壳体34的远离第一壳体31的一侧连接，以不影响第一壳体31的转动。支撑板63的远离第一壳体31的一侧也可以通过一个连接法兰7连接至万向节5。

对应地，参见图7，在电路板装载模块4中，支撑板63可以于装载壳体41的远离打磨模块3的一侧连接。

本实用新型实施例提供的管道机器人100的工作过程如下。

根据所要作业的管道的内径大小，通过旋转手轮153将第一凸轮133转动至合适位置，以使主动轮132抵靠在管道内壁上时，弹簧件135能够产生合适的压力；

将驱动模块1的主动轮组件13置于管道的起始端内，控制电路板42控制第一驱动组件14启动，主动轮组件13连同前段壳体11转动，在管道内呈螺旋式前进；依次将检测模块2、打磨模块3、电路板装载模块4以及各支撑轮62模块置于管道内，通过控制电路板42控制第二调节组件64使得各支撑轮62抵接于管道的内避上；管道机器人100继续前进；

第一图像传感组件16的第一摄像头161实时获取该管道机器人100前方的图像画面，并传输至控制电路板42和外部终端；

检测元件23在前进过程中实时检测管道的内壁，并将检测结果反馈至控制电路板42和外部终端；当检测到缺陷并需要对该处进行打磨时，控制电路板42控制第一驱动组件14停止转动，该管道机器人100停止前进，并使打磨头331到达缺陷位置处；

控制电路板42控制第二驱动组件32启动，以将打磨头331伸出直至接触缺陷位置，同时控制电路板42控制气囊391充气，以将该打磨组件33的两端封闭；控制电路板42控制第三驱动组件35启动，打磨头331以及第一壳体31转动，在转动过程中对缺陷位置处进行旋转打磨；第二图形传感组件可以监控该缺陷位置是否已经被完全打磨，并将图像信息反馈至控制电路板42和外部终端；控制电路板42控制抽气嘴37工作，以将粉状物体抽出；

打磨完成后，控制电路板42控制清洗喷嘴38启动，清洗喷嘴38可以随第一壳体31共同转动并对管道的内壁进行转动清洗；

清洗完成后，控制电路板42控制气囊391放气；管道机器人100继续前进；

如在前进过程中，通过第一图像传感组件16发现管道的内径发生变化，则相应地通过控制电路板42控制各个第二调节组件64，以使各支撑轮62能够抵接于变化的管道内壁上。

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 (10)

1.一种管道机器人，其特征在于，包括：

驱动模块，包括主动轮组件和第一驱动组件；所述主动轮组件包括多个主动轮支架和转动安装于每一所述主动轮支架上的至少一个主动轮，所述第一驱动组件用于驱动各所述主动轮支架转动，所述主动轮的中心轴线与所述主动轮支架的转动中心轴线之间形成夹角且所述夹角不为90°；以及

至少一个作业模块，所述驱动模块与每一所述作业模块之间通过万向节连接；所述作业模块用于在管道内执行作业。

2.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述主动轮组件还包括前段壳体、第一凸轮、多个连接件和弹簧件，所述第一凸轮设于所述前段壳体的内部并垂直于所述主动轮支架的转动中心轴线设置，所述连接件的一端滑动伸入所述前段壳体内部并与所述第一凸轮的外周面滑动连接，所述弹簧件连接于所述连接件的另一端与所述主动轮支架之间，所述主动轮支架沿所述弹簧件的轴向滑动。

3.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述驱动模块还包括后段壳体，所述第一驱动组件至少部分设于所述后段壳体内，所述第一驱动组件的输出端与各所述主动轮支架通过万向节连接。

4.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述管道机器人还包括多个支撑轮组件；每一所述支撑轮组件包括多个支撑轮支架以及转动安装于每一所述支撑轮支架上的至少一个支撑轮，各所述支撑轮支架安装于所述驱动模块和各所述作业模块上，各所述支撑轮的中心轴线与所述主动轮支架的转动中心轴线相互垂直。

5.如权利要求4所述的管道机器人，其特征在于，所述支撑轮组件还包括多个调节组件，所述调节组件连接于所述支撑轮支架，所述调节组件用于调节所述支撑轮至所述主动轮支架的转动中心轴线的距离。

6.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述作业模块中包括打磨模块，所述打磨模块包括第二驱动组件以及打磨组件，所述第二驱动组件用于驱动所述打磨组件转动。

7.如权利要求6所述的管道机器人，其特征在于，所述打磨组件包括至少一个打磨头以及连接于所述打磨头的至少一个连杆，所述打磨模块还包括第三驱动组件和第一壳体，所述第三驱动组件设于所述第一壳体内，所述连杆的一部分滑动伸入所述第一壳体内，所述第三驱动组件连接于所述连杆并用于驱动所述打磨头朝向远离所述主动轮支架的转动中心轴线的方向移动。

8.如权利要求6所述的管道机器人，其特征在于，所述打磨模块还包括至少两个气囊，多个所述气囊分别位于所述第二驱动组件远离所述打磨组件的一侧以及所述打磨组件远离所述第二驱动组件的一侧，且位于所述打磨组件一侧的所述气囊通过轴承与所述打磨组件连接；所述气囊用于与外部充放气组件连接。

9.如权利要求1至8中任一项所述的管道机器人，其特征在于，所述作业模块中包括检测模块，所述检测模块包括第三驱动组件、转盘以及至少一个检测元件，所述第三驱动组件连接于所述转盘并用于驱动所述转盘绕所述主动轮支架的转动中心轴线转动，至少一个所述检测元件设于所述转盘上。

10.如权利要求1至8中任一项所述的管道机器人，其特征在于，所述管道机器人还包括电路板装载模块，所述电路板装载模块包括装载壳体以及设于所述装载壳体内的控制电路板，所述装载壳体与至少一个所述作业模块之间通过万向节连接，所述控制电路板与所述第一驱动组件和所述作业模块连接。

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