本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種管道機(jī)器人。

背景技術(shù)：

管道作為一種有效的物料輸送手段而得到廣泛的應(yīng)用，為了提高管道壽命、防止泄露等事故的發(fā)生，必須對(duì)管道進(jìn)行有效的檢測(cè)維護(hù)。在人工檢測(cè)方式存在諸多缺點(diǎn)的情況下，管道檢測(cè)機(jī)器人作為一種有效的管道檢測(cè)設(shè)備，得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。

目前已有的管道檢測(cè)機(jī)器人主要采用輪式或者履帶式移動(dòng)載體，由于輪式驅(qū)動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，管道檢測(cè)機(jī)器人移動(dòng)載體多采用輪式驅(qū)動(dòng)方式。

傳統(tǒng)的采用輪式結(jié)構(gòu)的管道檢測(cè)機(jī)器人輪的布置分為平面和空間兩種。輪子平面布置的管道檢測(cè)機(jī)器人所有輪子與地面接觸點(diǎn)在同一平面上，主要用于通風(fēng)管道、天然氣管道等?？臻g多輪結(jié)構(gòu)的管道檢測(cè)機(jī)器人通常是三組支承輪沿圓周方向，相互間隔一百二十度分布。早期研究的管道檢測(cè)機(jī)器人主要用于石油管道、天然氣管道的探測(cè)，多采用空間多輪結(jié)構(gòu)。輪子平面布置的輪式機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈活，但由于其輪緣和管道壁面是線接觸，所以剛性、穩(wěn)定性較差。而空間多輪結(jié)構(gòu)的輪式機(jī)器人輪子的輪平面與壁面垂直接觸，為面接觸，所以穩(wěn)定性好，但這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，可控性差且對(duì)彎管和支岔管的通過(guò)性不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種管道機(jī)器人，適用于不同內(nèi)徑的管道，確保管道機(jī)器人在管道內(nèi)穩(wěn)定移動(dòng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種管道機(jī)器人，包括機(jī)器人主體，該機(jī)器人主體上設(shè)置有用于在管道內(nèi)工作的工作臺(tái)，該管道機(jī)器人還包括設(shè)置在管道機(jī)器人主體上的車(chē)輪、與車(chē)輪連接的直角輪軸、設(shè)置直角輪軸與管道機(jī)器人主體之間的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該直角輪軸包括相互垂直的第一輪軸和第二輪軸，該第一輪軸與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鏈接，該第二輪軸的一端垂直設(shè)置在車(chē)輪的中心，該直角輪軸通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)相對(duì)于管道機(jī)器人主體旋轉(zhuǎn)。

其中，較佳方案是：該直角輪軸包括設(shè)置在第一輪軸和第二輪軸之間的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該管道機(jī)器人主體內(nèi)設(shè)置在電機(jī)，該電機(jī)通將轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞到第一輪軸上，該第一輪軸通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞到第二輪軸，該第二輪軸將轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞到車(chē)輪上，該車(chē)輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。

其中，較佳方案是：該車(chē)輪包括左右設(shè)置的兩個(gè)車(chē)輪，該管道機(jī)器人通過(guò)車(chē)輪在管道內(nèi)移動(dòng)。

其中，較佳方案是：該管道機(jī)器人還包括一伸縮機(jī)構(gòu)，該伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)置在第一輪軸與機(jī)器人主體之間，該兩車(chē)輪的最大寬度通過(guò)伸縮機(jī)構(gòu)增大或縮小，適應(yīng)不同直徑的管道。

其中，較佳方案是：該管道機(jī)器人包括一探測(cè)器，該探測(cè)器用于檢測(cè)管道的內(nèi)徑，該管道機(jī)器人根據(jù)內(nèi)徑大小，控制伸縮機(jī)構(gòu)調(diào)整兩車(chē)輪的最大寬度。

其中，較佳方案是：該工作臺(tái)上設(shè)置有機(jī)械臂、照明燈、以及攝像頭。

其中，較佳方案是：該機(jī)器人主體包括兩端面，該工作臺(tái)設(shè)置在一端面上，該另一端面也設(shè)置有照明燈和攝像頭。

其中，較佳方案是：該管道機(jī)器人設(shè)置一轉(zhuǎn)動(dòng)座，該照明燈和攝像頭均設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)座上，該轉(zhuǎn)動(dòng)座帶動(dòng)照明燈和攝像頭實(shí)現(xiàn)多角度轉(zhuǎn)動(dòng)。

其中，較佳方案是：該管道機(jī)器人包括一控制單元，以及分別與控制單元連接的控制下位機(jī)、傳感模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)座模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，該運(yùn)動(dòng)控制模塊控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和電機(jī)工作。

其中，較佳方案是：該管道機(jī)器人還包括一與控制單元連接的第二探測(cè)器，該第二探測(cè)器設(shè)置在管道機(jī)器人的前進(jìn)方向的一端，用于探測(cè)前方管道的彎折情況，該控制單元根據(jù)前方管道的彎折情況控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使管道機(jī)器人的車(chē)輪貼近管道在彎折方向的左右兩側(cè)內(nèi)壁上。

本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)一種管道機(jī)器人，根據(jù)管道為空心圓柱的特點(diǎn)，采用平設(shè)車(chē)輪，貼近管道最遠(yuǎn)的兩端，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定移動(dòng)，同時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制管道機(jī)器人在管道內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，在管道彎折處還能穩(wěn)定移動(dòng)；改變傳統(tǒng)的空間多輪結(jié)構(gòu)的多點(diǎn)接觸方式，提高在管道內(nèi)的移動(dòng)效率，降低對(duì)管道的損壞可能性。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1是本發(fā)明管道機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明管道機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖；

圖3是本發(fā)明管道機(jī)器人的電路框圖；

圖4是本發(fā)明行駛路徑的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種管道機(jī)器人的優(yōu)選實(shí)施例。

一種管道機(jī)器人，包括機(jī)器人主體2，該機(jī)器人主體2上設(shè)置有用于在管道1內(nèi)工作的工作臺(tái)3，該管道機(jī)器人還包括設(shè)置在管道機(jī)器人主體2上的車(chē)輪6、與車(chē)輪6連接的直角輪軸、設(shè)置直角輪軸與管道機(jī)器人主體2之間的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該直角輪軸包括相互垂直的第一輪軸4和第二輪軸5，該第一輪軸4與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鏈接，該第二輪軸5的一端垂直設(shè)置在車(chē)輪6的中心，該直角輪軸通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)相對(duì)于管道機(jī)器人主體2旋轉(zhuǎn)。

其中，該直角輪軸包括設(shè)置在第一輪軸4和第二輪軸5之間的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該管道機(jī)器人主體2內(nèi)設(shè)置在電機(jī)，該電機(jī)通將轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞到第一輪軸4上，該第一輪軸4通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞到第二輪軸5，該第二輪軸5將轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞到車(chē)輪6上，該車(chē)輪6實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。

便于管道機(jī)器人在管道1內(nèi)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，以便適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)的管道1，如彎曲管道1。

在本實(shí)施例中，該車(chē)輪6包括左右設(shè)置的兩個(gè)車(chē)輪6，該管道機(jī)器人通過(guò)車(chē)輪6在管道1內(nèi)移動(dòng)。進(jìn)一步地，該管道機(jī)器人還包括一伸縮機(jī)構(gòu)，該伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)置在第一輪軸4與機(jī)器人主體2之間，該兩車(chē)輪6的最大寬度通過(guò)伸縮機(jī)構(gòu)增大或縮小，適應(yīng)不同直徑的管道1。

進(jìn)一步地，該管道機(jī)器人包括一探測(cè)器，該探測(cè)器用于檢測(cè)管道1的內(nèi)徑，該管道機(jī)器人根據(jù)內(nèi)徑大小，控制伸縮機(jī)構(gòu)調(diào)整兩車(chē)輪6的最大寬度。

在本實(shí)施例中，該工作臺(tái)3上設(shè)置有機(jī)械臂、照明燈、以及攝像頭。

進(jìn)一步地，該機(jī)器人主體2包括兩端面，該工作臺(tái)3設(shè)置在一端面上，該另一端面也設(shè)置有照明燈和攝像頭。

進(jìn)一步地，該管道機(jī)器人設(shè)置一轉(zhuǎn)動(dòng)座，該照明燈和攝像頭均設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)座上，該轉(zhuǎn)動(dòng)座帶動(dòng)照明燈和攝像頭實(shí)現(xiàn)多角度轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖3所示，本發(fā)明提供管道機(jī)器人的控制系統(tǒng)的較佳實(shí)施例。

該管道機(jī)器人包括一控制單元10，以及分別與控制單元10連接的控制下位機(jī)20、傳感模塊30、轉(zhuǎn)動(dòng)座模塊40、運(yùn)動(dòng)控制模塊50和數(shù)據(jù)采集模塊60，該運(yùn)動(dòng)控制模塊50控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和電機(jī)工作。

控制器下位機(jī)遠(yuǎn)程接收對(duì)管道機(jī)器人的控制信號(hào)，并分別傳送給轉(zhuǎn)動(dòng)座模塊40、運(yùn)動(dòng)控制模塊50和數(shù)據(jù)采集模塊60，傳感模塊30采集的感應(yīng)信號(hào)發(fā)送帶控制單元10中，控制單元10根據(jù)控制信號(hào)、感應(yīng)信號(hào)控制轉(zhuǎn)動(dòng)座模塊40、運(yùn)動(dòng)控制模塊50和數(shù)據(jù)采集模塊60工作。

傳感模塊30包括傾角傳感器和距離傳感器，傾角傳感器用于管道機(jī)器人的姿態(tài)，便于確定管道1的損壞位置。距離傳感器用于檢測(cè)管道機(jī)器人本體前進(jìn)方向的障礙物，防止在行進(jìn)中與障礙物產(chǎn)生碰撞。傳感模塊30將傳感器產(chǎn)生的傳感信息傳通過(guò)控制單元10送給控制器下位機(jī)。

數(shù)據(jù)采集模塊60包括攝像頭，同時(shí)控制單元10與攝像頭連接，控制攝像頭的轉(zhuǎn)動(dòng)，還用于調(diào)整攝像頭的焦距。其中，攝像頭的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)座模塊40實(shí)現(xiàn)。同時(shí)控制單元10與照明燈連接，用于調(diào)節(jié)照明燈的亮度。數(shù)據(jù)采集模塊60將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到控制單元10中。

通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制模塊50對(duì)管道機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、行進(jìn)速度等進(jìn)行控制。

如圖4所示，本發(fā)明提供管道機(jī)器人的行駛路徑的較佳實(shí)施例。

管道機(jī)器人還包括一與控制單元10連接的第二探測(cè)器，該第二探測(cè)器設(shè)置在管道機(jī)器人的前進(jìn)方向的一端，用于探測(cè)前方管道1的彎折情況，該控制單元10根據(jù)前方管道1的彎折情況控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使管道機(jī)器人的車(chē)輪6貼近管道1在彎折方向的左右兩側(cè)內(nèi)壁上。

具體控制方法為：

1、當(dāng)?shù)诙綔y(cè)器探測(cè)到前方管道1為彎曲管道1時(shí)，并尋找到轉(zhuǎn)彎正方向直線A；

2、控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)并將一車(chē)輪6貼近B；

3、由于在B路線上，管道1的直徑不會(huì)改變，故管道機(jī)器人可以穩(wěn)定通過(guò)。

以上所述者，僅為本發(fā)明最佳實(shí)施例而已，并非用于限制本發(fā)明的范圍，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等效變化或修飾，皆為本發(fā)明所涵蓋。