CN217762651U - 一种大变径自适应管道机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的目的在于提供一种大变径自适应管道机器人，包括直接或间接连接在一起的至少两个机体，所述机体包括机体主轴，所述机体主轴的一端套设有固定支撑架，所述机体主轴上还套设有可轴向滑动的移动支撑架，所述固定支撑架的周侧呈圆周阵列式分布的铰接有多个轮子支撑臂，所述轮子支撑臂远离固定支撑架的端部安装有轮子和电机，所述移动支撑架的周侧呈圆周阵列式分布的铰接有多个移动支撑臂，所述移动支撑臂的另一端铰接在与其处于同一平面的轮子支撑臂上；其驱动轮的支撑结构具备较大的伸展幅度，使得管道机器人能够适应管径变化幅度大的管道。
Description
技术领域
本实用新型属于工业机械、管道探测、管道检修机器人技术领域，具体涉及一种大变径自适应管道机器人。
背景技术
管道作为一种有效的物料输送手段而被广泛应用于各种领域中。为了提高管道寿命，并使其安全、稳定、可靠地运作，可在管道内移动并检测的管道机器人应运而生。在现有技术中，管道机器人需要根据不同管道的管径进行特定设计，当管道管径变化范围较大时，现有的管道机器人将无法同时适应最小管道管径和最大管道管径，导致管道机器人无法在管道管径变化较大的管道中移动。
实用新型内容
基于上述技术现状，本实用新型的目的在于提供一种大变径自适应管道机器人，其驱动轮的支撑结构具备较大的伸展幅度，使得管道机器人能够适应管径变化幅度大的管道。
本实用新型采用的技术方案如下：一种大变径自适应管道机器人，包括直接或间接连接在一起的至少两个机体，所述机体包括机体主轴，所述机体主轴的一端套设有固定支撑架，所述固定支撑架与机体主轴之间位置相对固定，所述机体主轴的另一端设置有限位元件，所述机体主轴上还套设有可轴向滑动的移动支撑架；所述固定支撑架的周侧呈圆周阵列式分布的铰接有多个轮子支撑臂，所述轮子支撑臂远离固定支撑架的端部安装有轮子和电机，所述电机用于驱动轮子转动；所述移动支撑架的周侧呈圆周阵列式分布的铰接有多个移动支撑臂，所述移动支撑臂的另一端铰接在与其处于同一平面的轮子支撑臂上，且所述移动支撑臂铰接于所述轮子支撑臂端部临近轮子的位置处；所述机体主轴上套设有两个弹簧，所述两个弹簧分别位于移动支撑架的两侧，两个弹簧初始状态均为受压缩状态。
所述限位元件设置为第一联轴器，两个机体的机体主轴上的第一联轴器相互连接在一起；或者，两个机体的机体主轴上的第一联轴器分别连接柔性轴的一端，即，两个机体之间连接有柔性轴，且两个机体的机体主轴未设置固定支撑架的一端通过第一联轴器分别与所述柔性轴的一端固定连接。
所述固定支撑架和移动支撑架的结构相同，具体的，所述固定支撑架由套筒和一体式形成在套筒端部的法兰盘组成，所述套筒套设在机体主轴上实现固定支撑架的安装，所述法兰盘上圆周阵列式分布有多个螺栓孔，通过螺栓孔配合固定安装铰链组件，所述铰链组件用于铰接轮子支撑臂；所述移动支撑架由套筒和一体式形成在套筒端部的法兰盘组成，所述套筒套设在机体主轴上实现移动支撑架的可滑动的安装，所述法兰盘上圆周阵列式分布有多个螺栓孔，通过螺栓孔配合固定安装铰链组件，所述铰链组件用于铰接移动支撑臂。
上述的铰链组件包括铰链头和铰链座，所述铰链座固定安装在法兰盘上，其一端设置有与法兰盘的螺栓孔配合的螺纹孔、另一端开设有U型缺口，所述铰链头的一端的两侧面切削为平面，使其形成与所述U型缺口配合的插头，且所述U型缺口和铰链头的插头均设置有横向贯穿的销孔，通过销轴将铰链头和铰链座铰接在一起。优选的，所述轮子支撑臂的远离固定支撑架的端部构成为铰链头，所述移动支撑臂的远离移动支撑架的端部构成为铰链头，从而直接将轮子支撑臂和移动支撑臂于铰链座铰接在一起。
本实用新型的管道机器人，不仅限于两个机体，还可根据需要将多个机体串接，以增强管道机器人的运载力及动力，例如还包括第三机体，所述第三机体的机体主轴的端部固定连接在另一机体的机体主轴的端部位置处。
本实用新型技术方案的优点在于：
1、移动支撑臂、轮子支撑臂均为细长杆体，其使得轮子的支撑结构具备大范围的变径幅度，从而使得管道机器人能够适应管径变化范围大的管道内的行走；
2、每一个轮子处均配置电机，通过电机转速的差异使得管道机器人越过弯曲幅度大的管道，适应能力更强；
3、套设两个弹簧推动移动支撑架，使用弹簧力作为轮子压在管道内壁面上的力的来源，不需要多增动力件，而且随管道内径变化，两个弹簧的伸缩量自动调整适应轮子径向距离的变化，更经济也更方便。
附图说明
图1是本实用新型管道机器人的机体正视图；
图2是本实用新型管道机器人的机体结构立体视图；
图3是本实用新型管道机器人的整体结构示意图一；
图4是本实用新型管道机器人的整体结构示意图二；
图5是本实用新型管道机器人的支撑架结构示意图；
图6是本实用新型管道机器人的铰链组件结构示意图，其中(a)是铰链头示意图，(b) 是铰接座示意图；
图7是本实用新型管道机器人的支撑架与铰链组件连接关系示意图；
图8是本实用新型管道机器人的弹簧安装状态示意图；
图9是本实用新型管道机器人的实施例二结构示意图；
图10是本实用新型管道机器人的实施例三结构示意图；
图中：1、机体，2、固定支撑架，3、移动支撑臂，4、移动支撑架，5、机体主轴，6、轮子支撑臂，7、轮子，8、电机，9、柔性轴，10、第一联轴器，11、第二联轴器，12、第三联轴器，13、弹簧，14、铰链组件。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，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实用新型中的具体含义。
如图3、图4所示，分别是本实用新型管道机器人的整体结构示意图一和示意图二；本实用新型的大变径自适应管道机器人，由至少两个机体1直接连接或间接连接组成，所述的间接连接，参见图4，两个机体之间通过柔性轴9连接，所述柔性轴9可弯曲从而使得两个机体之间具备一定的转向角度，以能够越过弯曲管道。
图1是本实用新型管道机器人的机体正视图，图2是本实用新型管道机器人的机体结构立体视图；所述机体1包括机体主轴5，在机体主轴5的一端套设有固定支撑架2，所述固定支撑架2与机体主轴5的相对位置固定，例如通过增加限位螺母或限位销的方式定位套设在机体主轴上，所述固定支撑架2的周侧分布有多个轮子支撑臂6，多个轮子支撑臂6呈圆周阵列式铰接在固定支撑架2上，所述轮子支撑臂6的端部安装有轮子7和电机8，所述电机8用于驱动轮子7转动；
所述机体主轴5上还套设有移动支撑架4，所述移动支撑架4可在机体主轴上轴向滑动，移动支撑架4的周侧呈圆周阵列分布的铰接有多个移动支撑臂3，所述移动支撑臂3的另一端铰接在与其处于同一平面的轮子支撑臂6上，具体的，所述移动支撑臂3铰接于所述轮子支撑臂6端部临近轮子7的位置处，使得所述轮子支撑臂6、移动支撑臂3、固定支撑架2与移动支撑架4之间的机体主轴部分，三者构成随移动支撑架4滑动而形变的三角形支撑结构，每个三角形支撑结构支撑一个轮子7，随着移动支撑架4的滑动，所述轮子支撑臂6与移动支撑臂3之间的夹角变大或变小，从而改变轮子7与机体主轴5之间的径向距离，使得本实用新型的管道机器人适应不同内径的管道，而且杆体式的三角形支撑结构，使其具备更大的形变幅度，从而轮子7所能适应的管道内径的范围具备更大的变化幅度值。本实施例中，轮子支撑臂6和移动支撑臂3的数量均设置为四个，当然，其也可以根据需求设置为三个、六个等其他数量的形式。
所述轮子7和电机8通过第二联轴器11和第三联轴器12固定在轮子支撑臂6的端部上；在固定支撑架2上还装有控制***，控制各个电机的动作。
参见图2，所述机体主轴5的远离固定支撑架2的端部设置有第一联轴器10，所述第一联轴器10用于连接另一机体或者连接柔性轴9的端部。
所述固定支撑架2和移动支撑架4轮廓结构相同，参见图5，是本实用新型管道机器人的支撑架结构示意图，其由套筒和一体式形成在套筒端部的法兰盘组成，所述套筒套设在机体主轴5上实现固定支撑架2和移动支撑架4的安装，所述法兰盘上圆周阵列式分布有多个螺栓孔，通过螺栓孔配合固定安装铰链组件。
图6是本实用新型管道机器人的铰链组件结构示意图，其中(a)是铰链头示意图，(b) 是铰接座示意图，图7是本实用新型管道机器人的支撑架与铰链组件连接关系示意图，所述铰链组件14包括铰链头和铰链座，所述铰链座固定安装在法兰盘上，其一端设置有与法兰盘的螺栓孔配合的螺纹孔、另一端开设有U型缺口，所述铰链头的一端的两侧面切削为平面，使其形成与所述U型缺口配合的插头，且所述U型缺口和铰链头的插头均设置有横向贯穿的销孔，通过销轴将铰链头和铰链座铰接在一起，所述铰链头的另一端部与移动支撑臂或轮子支撑臂的端部固定连接。优选的，所述移动支撑臂和轮子支撑臂的端部构造为铰链头的形式，从而使得移动支撑臂和轮子支撑臂可直接铰接在所述铰接座上。
为了使得本实用新型管道机器人的轮子可自动变径以适应管道内径的变化，如图8所示，是本实用新型管道机器人的弹簧安装状态示意图，所述机体主轴5上套设有两个弹簧13，且两个弹簧13分别位于所述移动支撑架4的两侧，即固定支撑架2与移动支撑架4之间、以及移动支撑架4与第一联轴器10之间，当机器人要工作时，首先将该机器人放入圆形管道，然后压力由轮子支撑臂6传导到移动支撑臂3上，再传导到移动支撑架4上，使机体主轴5上的两个弹簧13压缩，进而达到自适应管径的目的。进一步的，两个弹簧13初始状态均为受压缩状态，从而使得轮子7无论处于哪一个径向位置，其均能够受弹簧力而具备压在管道内壁面上的初始力。
本实用新型中，机体1可根据需要直接连接，或者多个机体1串接，以增强管道机器人的运载力及动力。图9是本实用新型管道机器人的实施例二结构示意图，其示出了两个机体 1直接连接在一起的实施情况，即两个机体1的第一联轴器10固定连接在一起。
图10是本实用新型管道机器人的实施例三结构示意图，其示出了多个机体串接时的实施例情况，第三机体1的第一联轴器10固定连接在另一机体的固定支撑架2的端部位置处，多个机体串接虽然增加了管道机器人的整体长度，但是相应也增加了运载力及可携带的工具。
本实用新型的技术方案中轮子的支撑结构具备大范围的变径幅度，从而使得管道机器人能够适应管径变化范围大的管道内的行走，使用弹簧力作为轮子压在管道内壁面上的力的来源，不需要多增动力件，而且随管道内径变化，两个弹簧的伸缩量自动调整适应轮子径向距离的变化，更经济也更方便。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可作出的各种等效结构或等效流程的修改或变形，或直接或间接运用到其他相关的技术领域，仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (8)
1.一种大变径自适应管道机器人，其特征在于，包括直接或间接连接在一起的至少两个机体，所述机体包括机体主轴，所述机体主轴的一端套设有固定支撑架，所述固定支撑架与机体主轴之间位置相对固定，所述机体主轴的另一端设置有限位元件，所述机体主轴上还套设有可轴向滑动的移动支撑架；
所述固定支撑架的周侧呈圆周阵列式分布的铰接有多个轮子支撑臂，所述轮子支撑臂远离固定支撑架的端部安装有轮子和电机，所述电机用于驱动轮子转动；
所述移动支撑架的周侧呈圆周阵列式分布的铰接有多个移动支撑臂，所述移动支撑臂的另一端铰接在与其处于同一平面的轮子支撑臂上，且所述移动支撑臂铰接于所述轮子支撑臂端部临近轮子的位置处；
所述机体主轴上套设有两个弹簧，所述两个弹簧分别位于移动支撑架的两侧。
2.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征还在于，两个机体之间连接有柔性轴，且两个机体的机体主轴未设置固定支撑架的一端分别与所述柔性轴的一端固定连接。
3.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征还在于，所述限位元件设置为第一联轴器，两个机体的机体主轴上的第一联轴器相互连接在一起；或者，两个机体的机体主轴上的第一联轴器分别连接柔性轴的一端。
4.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征还在于，所述固定支撑架由套筒和一体式形成在套筒端部的法兰盘组成，所述套筒套设在机体主轴上实现固定支撑架的安装，所述法兰盘上圆周阵列式分布有多个螺栓孔，通过螺栓孔配合固定安装铰链组件，所述铰链组件用于铰接轮子支撑臂。
5.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征还在于，所述移动支撑架由套筒和一体式形成在套筒端部的法兰盘组成，所述套筒套设在机体主轴上实现移动支撑架的可滑动的安装，所述法兰盘上圆周阵列式分布有多个螺栓孔，通过螺栓孔配合固定安装铰链组件，所述铰链组件用于铰接移动支撑臂。
6.根据权利要求4或5所述的管道机器人，其特征还在于，所述铰链组件包括铰链头和铰链座，所述铰链座固定安装在法兰盘上，其一端设置有与法兰盘的螺栓孔配合的螺纹孔、另一端开设有U型缺口，所述铰链头的一端的两侧面切削为平面，使其形成与所述U型缺口配合的插头，且所述U型缺口和铰链头的插头均设置有横向贯穿的销孔，通过销轴将铰链头和铰链座铰接在一起。
7.根据权利要求6所述的管道机器人，其特征还在于，所述轮子支撑臂的远离固定支撑架的端部构成为铰链头；所述移动支撑臂的远离移动支撑架的端部构成为铰链头。
8.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征还在于，还包括第三机体，所述第三机体的机体主轴的端部固定连接在另一机体的机体主轴的端部位置处。
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| CN117231852A (zh) * | 2023-11-15 | 2023-12-15 | 成都锦城学院 | 一种管道检查机器人 |
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