管道檢測機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種管道檢測機(jī)器人,其包括驅(qū)動(dòng)單元,以及設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)單元的前端的控制檢測單元。其中,驅(qū)動(dòng)單元包括機(jī)架,以及設(shè)置設(shè)在機(jī)架上的主動(dòng)自適應(yīng)單元和被動(dòng)自適應(yīng)單元;機(jī)架包括支撐桿,設(shè)置在支撐桿的前部的前固定板,以及設(shè)置在支撐桿后部的后固定板;主動(dòng)自適應(yīng)單元包括活動(dòng)連接在前固定板和后固定板之間的三組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu);被動(dòng)自適應(yīng)單元設(shè)置在三組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間,用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)所受阻力調(diào)整三組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的高度。本實(shí)用新型機(jī)器人的自適應(yīng)機(jī)構(gòu)可以良好地解決機(jī)器人作業(yè)中遇到變徑管、管內(nèi)障礙物、垂直管道等復(fù)雜工況。
【專利說明】
管道檢測機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種管道檢測機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中,管道作為一種重要的物料運(yùn)輸手段,其應(yīng)用范圍極為廣泛。管道在使用過程中,由于各種因素的影響,會(huì)產(chǎn)生各種各樣的管道堵塞與管道故障和損傷。如果不及時(shí)的管道進(jìn)行檢測、維修及清理就可能產(chǎn)生事故,造成不必要的損失。然而,管道所處的環(huán)境往往是不易直接達(dá)到或不允許人們直接進(jìn)入的,為進(jìn)行質(zhì)量檢測和故障診斷,采用傳統(tǒng)的全面挖掘法、隨機(jī)抽樣法或目前廣為流傳的SCADA系統(tǒng)法,工程量大,準(zhǔn)確率低。故此,管道檢測及清洗難度很大,而管道機(jī)器人就是為解決這一實(shí)際情況相應(yīng)產(chǎn)生的。
[0003]隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步發(fā)展,建筑的不斷增多,各式各樣的管道為人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的方便。但是在管道的維修與維護(hù)方面卻受到空間狹窄或環(huán)境惡劣等因素的限制,因此對(duì)多功能、高性能、靈活的管道機(jī)器人的需求日益增加。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中也有應(yīng)用在不同情況下的管道機(jī)器人,但這些管道機(jī)器人一是在彎管、支岔管中的通過性問題難以克服,機(jī)動(dòng)靈活性及運(yùn)行可靠性差;二是在豎直管道中前行缺乏足夠大的驅(qū)動(dòng)力及有效支撐。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種管道檢測機(jī)器人,以解決現(xiàn)有管道機(jī)器人機(jī)動(dòng)靈活性及運(yùn)行可靠性差的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題,本實(shí)用新型提供一種管道檢測機(jī)器人,包括驅(qū)動(dòng)單元,以及設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)單元的前端的控制檢測單元。其中,驅(qū)動(dòng)單元包括機(jī)架,以及設(shè)置設(shè)在機(jī)架上的主動(dòng)自適應(yīng)單元和被動(dòng)自適應(yīng)單元;機(jī)架包括支撐桿,設(shè)置在支撐桿的前部的前固定板,以及設(shè)置在支撐桿后部的后固定板;主動(dòng)自適應(yīng)單元包括活動(dòng)連接在前固定板和后固定板之間的三組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu);被動(dòng)自適應(yīng)單元設(shè)置在三組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間,用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)所受阻力調(diào)整三組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的高度。
[0007]進(jìn)一步地,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一端與前固定板活動(dòng)連接的前活動(dòng)桿,一端與后固定板連接的后固定板,以及活動(dòng)連接在前活動(dòng)桿的另一端與后活動(dòng)桿的另一端之間的車輪架;車輪架上設(shè)有至少兩個(gè)車輪和一個(gè)電機(jī)。
[0008]進(jìn)一步地,被動(dòng)自適應(yīng)單元包括與支撐桿平行設(shè)置的螺桿,螺桿的前端通過鎖定板固定在支撐桿上,螺桿的后端通過調(diào)節(jié)架固定在支撐桿上;調(diào)節(jié)架的前側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)螺母;調(diào)節(jié)架通過拉桿連接至后活動(dòng)桿的中部。
[0009]進(jìn)一步地,拉桿內(nèi)設(shè)有彈簧,彈簧的一端固定在拉桿內(nèi),另一端與后活動(dòng)桿的中部連接。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0011]1、本申請(qǐng)通過采用三分支支撐輪式驅(qū)動(dòng),在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活的前提下,機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、簡單,保證了本體低故障率,同時(shí)也便于維修。
[0012]2、本管道機(jī)器人自適應(yīng)機(jī)構(gòu)采用平行四邊形對(duì)邊平行和不穩(wěn)定性的原理,分為主動(dòng)適應(yīng)部分和被動(dòng)適應(yīng)部分,通過步進(jìn)電機(jī)及螺桿副傳動(dòng)機(jī)構(gòu),精確控制本發(fā)明管道機(jī)器人最大外徑,以適應(yīng)不同管道的不同內(nèi)徑,也可對(duì)管道內(nèi)壁施加徑向力,令本發(fā)明機(jī)器人具有垂直行進(jìn)的能力。本發(fā)明機(jī)器人的自適應(yīng)機(jī)構(gòu)可以良好地解決機(jī)器人作業(yè)中遇到變徑管、管內(nèi)障礙物、垂直管道等復(fù)雜工況。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0014]圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖;
[0015]圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。
[0016]其中:1、控制檢測單元;2、支撐桿;3、前固定板;4、前活動(dòng)桿;5、車輪架;6、車輪;7、電機(jī);8、后活動(dòng)桿;9、調(diào)節(jié)架;10、后固定板;11、拉桿;12、彈貪;13、螺桿;14、調(diào)節(jié)螺母;15、鎖定板;16、攝像頭。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述,以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本實(shí)用新型,但應(yīng)該清楚,本實(shí)用新型不限于【具體實(shí)施方式】的范圍,對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講,只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi),這些變化是顯而易見的,一切利用本實(shí)用新型構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
[0018]如圖1所示的管道檢測機(jī)器人,包括驅(qū)動(dòng)單元,以及設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)單元的前端的控制檢測單元I。其中,驅(qū)動(dòng)單元包括機(jī)架,以及設(shè)置在機(jī)架上的主動(dòng)自適應(yīng)單元和被動(dòng)自適應(yīng)單元。下面分別對(duì)各個(gè)組件進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0019]上述機(jī)架包括支撐桿2,設(shè)置在支撐桿2的前部的前固定板3,以及設(shè)置在支撐桿2后部的后固定板10。本申請(qǐng)中的前固定板3和后固定板10為兩個(gè)同向設(shè)置的三角形固定板,其每個(gè)角上分別設(shè)有一個(gè)支撐桿2。
[0020]上述主動(dòng)自適應(yīng)單元包括活動(dòng)連接在前固定板3和后固定板10之間的三組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),其中每三組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別連接在前固定板3和后固定板10之間。其中,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一端與前固定板3活動(dòng)連接的前活動(dòng)桿4,一端與后固定板10連接的后固定板10,以及活動(dòng)連接在前活動(dòng)桿4的另一端與后活動(dòng)桿8的另一端之間的車輪架5;車輪架5上設(shè)有至少兩個(gè)車輪6和一個(gè)電機(jī)7。
[0021]主動(dòng)自適應(yīng)單元中車輪架5通過活動(dòng)連接的前活動(dòng)桿4和后活動(dòng)桿8固定在前固定板3和后固定板10之間,采用平行四邊形不穩(wěn)定原理,通過調(diào)整前活動(dòng)桿4和后活動(dòng)桿8的傾斜角度調(diào)節(jié)整個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的高度,以使機(jī)器人改變最大外徑來適應(yīng)管道內(nèi)徑。此外,本機(jī)器人也可實(shí)現(xiàn)在豎直管道內(nèi)行進(jìn)的功能,在豎直管道中,通過同樣的主動(dòng)自適應(yīng)方式,對(duì)管道內(nèi)壁施加徑向力,用以克服機(jī)器人自身重力,達(dá)到機(jī)器人在豎直管道行走不下墜的功能。
[0022]被動(dòng)自適應(yīng)單元設(shè)置在三組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間,包括與支撐桿2相平行的螺桿13,螺桿13的前端通過鎖定板15固定在三個(gè)支撐桿2的中間,螺桿13的后端通過調(diào)節(jié)架9固定在三個(gè)支撐桿2的中部;調(diào)節(jié)架9通過拉桿11連接至后活動(dòng)桿8的中部。調(diào)節(jié)架9的前側(cè)(朝向鎖定板15的一側(cè))還設(shè)有調(diào)節(jié)螺母14。拉桿11內(nèi)設(shè)有彈簧12,彈簧12的一端固定在拉桿11內(nèi),另一端與后活動(dòng)桿8的中部連接。
[0023]被動(dòng)自適應(yīng)單元利用彈簧12受力壓縮、不受力恢復(fù)的特性進(jìn)行備用自適應(yīng)調(diào)節(jié)。當(dāng)管道機(jī)器人在管道內(nèi)行進(jìn)中遇到障礙物,則會(huì)通過障礙物對(duì)車輪6的壓力壓縮安裝于支撐連桿上的彈簧12,使得彈簧12長度受力縮短,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)高度減少,本機(jī)器人最大外徑減小,通過障礙物,繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)。
[0024]本機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括車輪6、齒輪組、直流蝸輪蝸桿電機(jī)、安裝機(jī)架。三組直流蝸輪蝸桿電機(jī)通過齒輪組分別驅(qū)動(dòng)三組車輪6來達(dá)到驅(qū)動(dòng)機(jī)器人行走的功能。本發(fā)明采用的三驅(qū)動(dòng)模式,可以通過三組車輪6的差速運(yùn)行,達(dá)到機(jī)器人本體在彎管中轉(zhuǎn)彎的功會(huì)K。
[0025]本申請(qǐng)中的管道機(jī)器人的電源系統(tǒng)采用線纜供電和攜帶電池供電兩種可選方式,針對(duì)不同的作業(yè)條件及要求,采用不同的供電模式。針對(duì)被檢測管道復(fù)雜性、檢測距離長短、檢測任務(wù)耗時(shí)多少來選擇采用哪一種供電方式。特別的,選擇攜帶電池供電方式時(shí),需將電池置于通過萬向節(jié)與機(jī)器人本體連接無動(dòng)力搭載裝置,選擇線纜供電時(shí),則可將無動(dòng)力搭載裝置拆卸。
[0026]本管道機(jī)器人的控制系統(tǒng)以及檢測系統(tǒng)采用集成為一體,安裝于本發(fā)明機(jī)器人前端。控制系統(tǒng)主要包括步進(jìn)電機(jī)及直流蝸輪蝸桿電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊、遙操作模塊和無線通信模塊。檢測系統(tǒng)包括攝像頭16、溫度計(jì)、濕度計(jì)、氣壓計(jì)等,用于對(duì)管道內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測。檢測系統(tǒng)對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行工作人員所需信息的檢測,再通過無線傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭苿?dòng)終端,建立被檢測管道專屬檔案,供工作人員對(duì)所檢測管道進(jìn)行合理科學(xué)的評(píng)估。
[0027]綜上所述,本管道機(jī)器人自適應(yīng)機(jī)構(gòu)采用平行四邊形對(duì)邊平行和不穩(wěn)定性的原理,分為主動(dòng)適應(yīng)部分和被動(dòng)適應(yīng)部分,通過步進(jìn)電機(jī)及螺桿13副傳動(dòng)機(jī)構(gòu),精確控制本發(fā)明管道機(jī)器人最大外徑,以適應(yīng)不同管道的不同內(nèi)徑,也可對(duì)管道內(nèi)壁施加徑向力,令本發(fā)明機(jī)器人具有垂直行進(jìn)的能力。本發(fā)明機(jī)器人的自適應(yīng)機(jī)構(gòu)可以良好地解決機(jī)器人作業(yè)中遇到變徑管、管內(nèi)障礙物、垂直管道等復(fù)雜工況。
[0028]此外,本申請(qǐng)通過采用三分支支撐輪式驅(qū)動(dòng),在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活的前提下,機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、簡單,保證了本體低故障率,同時(shí)也便于維修。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種管道檢測機(jī)器人,包括驅(qū)動(dòng)單元,以及設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)單元的前端的控制檢測單元,其特征在于,所述驅(qū)動(dòng)單元包括機(jī)架,以及設(shè)置設(shè)在所述機(jī)架上的主動(dòng)自適應(yīng)單元和被動(dòng)自適應(yīng)單元;所述機(jī)架包括支撐桿,設(shè)置在所述支撐桿的前部的前固定板,以及設(shè)置在所述支撐桿后部的后固定板; 所述主動(dòng)自適應(yīng)單元包括活動(dòng)連接在所述前固定板和后固定板之間的三組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu);所述被動(dòng)自適應(yīng)單元設(shè)置在所述三組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間,用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)所受阻力調(diào)整所述三組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的高度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道檢測機(jī)器人,其特征在于,所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一端與所述前固定板活動(dòng)連接的前活動(dòng)桿,一端與所述后固定板連接的后固定板,以及活動(dòng)連接在所述前活動(dòng)桿的另一端與后活動(dòng)桿的另一端之間的車輪架;所述車輪架上設(shè)有至少兩個(gè)車輪和一個(gè)電機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道檢測機(jī)器人,其特征在于,所述被動(dòng)自適應(yīng)單元包括與所述支撐桿平行設(shè)置的螺桿,所述螺桿的前端通過鎖定板固定在支撐桿上,螺桿的后端通過調(diào)節(jié)架固定在支撐桿上;所述調(diào)節(jié)架的前側(cè)設(shè)有調(diào)節(jié)螺母;所述調(diào)節(jié)架通過拉桿連接至所述后活動(dòng)桿的中部。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管道檢測機(jī)器人,其特征在于,所述拉桿內(nèi)設(shè)有彈簧,所述彈簧的一端固定在所述拉桿內(nèi),另一端與所述后活動(dòng)桿的中部連接。
【文檔編號(hào)】F16L101/30GK205479977SQ201620294349
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日
【發(fā)明人】李新茂, 劉滿祿, 張靜, 張敦鳳
【申請(qǐng)人】西南科技大學(xué)