螺旋式管道机器人制造技术

螺旋式管道机器人，包括对称布置的行走组件，两套行走组件之间设置有控制组件，行走组件与控制组件之间通过伸缩节和万向节连接，所述行走组件由安装架内的电机驱动旋转架，从而驱动旋转架上驱动滚轮机构螺旋前进，行走组件与控制组件上均装有导向滚轮机构；所述滚轮机构通过弹性支撑臂套接在套筒内，在弹性支撑臂内设有多个深度依次递增的外部弹簧通道和内部弹簧通道，外部弹簧通道用于压缩并释放固定在套筒底部的弹簧，内部弹簧通道设有压力可调的密闭空间，通过单向泄压口的设置调节所述密闭空间的压力。本实用新型专利技术能够有效地适应管道内径的变化，并且能够有效翻越微小障碍物，对管道检测全面、可靠，运动灵活且平稳可靠。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】螺旋式管道机器人，包括对称布置的行走组件，两套行走组件之间设置有控制组件，行走组件与控制组件之间通过伸缩节和万向节连接，所述行走组件由安装架内的电机驱动旋转架，从而驱动旋转架上驱动滚轮机构螺旋前进，行走组件与控制组件上均装有导向滚轮机构；所述滚轮机构通过弹性支撑臂套接在套筒内，在弹性支撑臂内设有多个深度依次递增的外部弹簧通道和内部弹簧通道，外部弹簧通道用于压缩并释放固定在套筒底部的弹簧，内部弹簧通道设有压力可调的密闭空间，通过单向泄压口的设置调节所述密闭空间的压力。本技术能够有效地适应管道内径的变化，并且能够有效翻越微小障碍物，对管道检测全面、可靠，运动灵活且平稳可靠。【专利说明】螺旋式管道机器人
本技术涉及工业管道检测机器人，尤其涉及螺旋式管道机器人。
技术介绍
工业管道系统已广泛应用于冶金、石油、化工及城市水暖供应等领域，工业管道的工作环境非常恶劣，长期使用后容易发生腐蚀、疲劳破坏或者使管道内部潜在缺陷发展成破损而引起泄漏事故等。因此管道的管内探测是一项十分重要的实用工程，关系到各种管道安全高效的运营，目前管内探测多采用管道机器人来进行。由于管道机器人在管道中受到很强的管道约束，尤其是遇到弯曲的管道，一方面机器人在管道中行走需要足够的摩擦力来克服重力的影响，需要提供足够大的驱动力来克服各种阻力，另一方面，需要机器人容易控制，机动灵活，因此，管道检测机器人最基本的结构就是要有灵活可靠的行走系统以及智能化的检测系统。现有技术中有应用在不同情况下的螺旋式管道机器人，但是这些管道机器人仍然存在如下缺陷:第一，采用单个驱动轮的管道机器人无法保证其螺旋面始终与管道截面平行，无法确保机器人运行平稳，而采用双轮设计的管道机器人在管道内遇到障碍物时，虽然其螺旋面总体与管道截面平行，但仍然存在驱动轮被卡住的现象；第二，在管道截面变化的适应性方面，现有技术中有采用伸缩杆及单一弹簧控制的调节机构，这种调节机构虽然能够使管道机器人适应管道截面变化，但是这种适应作用有限，在管道截面直径变化较大时，该调节机构产生的弹性压力无法控制在一定范围内，当弹性压力较大时，会出现驱动扭矩不足驱动轮卡住的现象，影响管道机器人的运行可靠性。
技术实现思路
申请人:针对现有技术存在的上述缺点进行研究和改进，提供一种螺旋式管道机器人，其能够有效地适应管道内径的变化，并且能够有效翻越微小障碍物，对管道检测全面、可靠，运动灵活且平稳可靠。本技术所采用的技术方案如下:螺旋式管道机器人，包括对称布置的行走组件，两套行走组件之间设置有控制组件，行走组件与控制组件之间通过伸缩节和万向节连接，其中:所述行走组件的结构如下:包括安装架，安装架内设有电机一，电机一的输出轴与旋转架传动连接，安装架及旋转架沿圆周均匀布置有多个滚轮机构，且安装架的滚轮机构与旋转架的滚轮机构错开布置，滚轮机构上设有多个滚轮，安装架上的滚轮的回转轴线与行走组件的轴线相交，旋转架上的滚轮的回转轴线与行走组件的轴线垂直；所述控制组件的结构如下:包括固定架，固定架的两端沿圆周均匀布置多个滚轮机构，固定架上的滚轮的回转轴线与固定架的轴线垂直，固定架的轴线与行走组件的轴线位于同一直线上；所述滚轮机构的结构如下:包括弹性支架，弹性支架一端安装有对称的轮挡，滚轮两端分别支撑在两个轮挡上，弹性支架另一端为圆柱部，圆柱部套接在套筒内，圆柱部内部设有至少两个轴向外部弹簧通道，多个外部弹簧通道在圆柱部的端面上沿圆周均布，外部弹簧通道为开口向下的盲孔，外部弹簧通道的外壁与套筒的内壁之间开设有弧形凹槽，弧形凹槽内设有一预紧弹簧，预紧弹簧一端与套筒的内壁固接，预紧弹簧另一端连接球头，球头抵接在外部弹簧通道的外壁上，外部弹簧通道的外壁上设有与球头配合的贯通径向锥孔；径向锥孔将外部弹簧通道分为上通道及下通道，所述上通道的内径小于所述下通道内径；外部弹簧通道的下方设有弹簧一，弹簧一下端固定在长形支撑架上，长形支撑架固定在套筒底部，弹簧一的中心轴线与所述下通道的中心轴线平行且二者不重合，弹簧一设在靠近球头一侧，弹簧一上端伸入外部弹簧通道时，弹簧一靠近球头一侧的部分外周位于所述下通道的内表面与所述上通道的内表面之间；多个外部弹簧通道的深度依次递增，且锥孔与弹簧一上端的距离随着外部弹簧通道深度的递增而递增；所述滚轮机构通过套筒固定在行走组件及控制组件上。其进一步技术方案为:所述圆柱部沿其轴向设有一个中间弹簧通道，中间弹簧通道为开口向下的盲孔，中间弹簧通道的中心轴线与圆柱部的中心轴线重合，中间弹簧通道内设有弹簧二，中间弹簧通道的底部设有内凹凸环，弹簧二套设在内凹凸环上，稳压环覆盖住内凹凸环，且二者之间设有密封圈，稳压环与密封圈中间设有单向泄压口，所述单向泄压口上连接有弹性气囊，气囊、密封圈与中间弹簧通道形成一个密闭空间，气囊的开口位于所述密闭空间的外部。所述滚轮机构中，两个轮挡之间安装有三个滚轮，且三个滚轮呈等腰三角形布置。所述伸缩节为层状伸缩环结构，所述每一层伸缩环内填充有可变形填充物，每一层伸缩环包括多节弹簧组成的带状弹簧链以及弹性杆组成，弹性杆穿过每一节弹簧，并且在弹簧节点处连接。所述行走组件上装有搭载式超声波检测装置。所述控制组件装有搭载式超声波检测装置。所述搭载式超声波检测装置包括内齿圈，内齿圈的下部凸环的内周面与固定套的外周面之间设有滚珠，内齿圈上部的内齿与齿轮哨合传动，齿轮与电机二的输出轴传动连接，内齿圈的外周面上沿圆周均匀布置有多个超声波检测探头。本技术的技术效果:1、本技术提供了一种螺旋式管道机器人结构，管道机器人驱动方式采用螺旋驱动方式，检测方法采用动态超声波检测法，既能够实现管道机器人在管道内的行走，又能实现管道的全面检测；2、采用搭载型的检测装置，检测装置和管道机器人行走主体部分是相对独立的，可以根据需要模块化组装所需的管道机器人；3、本技术所述管道机器人采用的是内置电源式的主动式行驶，保证了在管道内行驶的便利性，整个管道机器人采用双电机驱动的螺旋驱动机构，可以提供较大的牵引力，保证管道机器人在管道内进退自如；4、滚轮机构中设有弹性支撑臂，且在弹性支撑臂内设有外部弹簧通道，对应外部弹簧通道设有弹簧，行走组件及控制组件上均固定设有套筒，弹簧通过长形支撑架固定在套筒底部，弹簧相对弹性支撑臂移动进入所述外部弹簧通道时，通过外部弹簧通道外壁与套筒内壁之间的预紧弹簧、球头以及外部弹簧通道外壁上的配合锥孔的设置，通过球头推动弹簧从而释放弹簧，由此，实现了本技术所述管道机器人在管道内行走时对管道内径变化的适应；同时，在弹性支撑臂内设有深度递增的外部弹簧通道，对应每一外部弹簧通道设有弹簧，随着弹性支撑臂的压缩距离越来越大时，将逐一通过球头推动弹簧从而释放弹簧，由此，能够使整个弹性支撑臂所产生的压力保持在一定范围内，而不会随着压缩距离越来越大而产生的弹性压力越来越大从而出现驱动扭矩不足、弹性支撑臂被卡的现象，由此保证了在管道直径渐变时管道机器人的运行平稳形；5、滚轮机构中的弹性支撑臂内设有内部弹簧通道及稳压环，并且通过气囊、密封圈与中间弹簧通道形成的所述密闭空间，弹性支撑臂受压移动时，所述密闭空间受压缩并产生一定气压用以支撑弹性支撑臂，当所述密闭空间内的压力超本文档来自技高网...

【技术保护点】
螺旋式管道机器人，其特征在于：包括对称布置的行走组件（1），两套行走组件（1）之间设置有控制组件（2），行走组件（1）与控制组件（2）之间通过伸缩节（5）和万向节（3）连接，其中：所述行走组件（1）的结构如下：包括安装架（101），安装架（101）内设有电机一（102），电机一（102）的输出轴与旋转架（103）传动连接，安装架（101）及旋转架（103）沿圆周均匀布置有多个滚轮机构（104），且安装架（101）的滚轮机构（104）与旋转架（103）的滚轮机构（104）错开布置，滚轮机构（104）上设有多个滚轮（1041），安装架（101）上的滚轮（1041）的回转轴线与行走组件（1）的轴线相交，旋转架（103）上的滚轮（1041）的回转轴线与行走组件（1）的轴线垂直；所述控制组件（2）的结构如下：包括固定架（201），固定架（201）的两端沿圆周均匀布置多个滚轮机构（104），固定架（201）上的滚轮（1041）的回转轴线与固定架（201）的轴线垂直，固定架（201）的轴线与行走组件（1）的轴线位于同一直线上；所述滚轮机构（104）的结构如下：包括弹性支架（1042），弹性支架（1042）一端安装有对称的轮挡（1043），滚轮（1041）两端分别支撑在两个轮挡（1043）上，弹性支架（1042）另一端为圆柱部（1045），圆柱部（1045）套接在套筒（1044）内，圆柱部（1045）内部设有至少两个轴向外部弹簧通道（1046），多个外部弹簧通道（1046）在圆柱部（1045）的端面上沿圆周均布，外部弹簧通道（1046）为开口向下的盲孔，外部弹簧通道（1046）的外壁与套筒（1044）的内壁之间开设有弧形凹槽（1047），弧形凹槽（1047）内设有一预紧弹簧（1048），预紧弹簧（1048）一端与套筒（1044）的内壁固接，预紧弹簧（1048）另一端连接球头（1049），球头（1049）抵接在外部弹簧通道（1046）的外壁上，外部弹簧通道（1046）的外壁上设有与球头（1049）配合的贯通径向锥孔（1050）；径向锥孔（1050）将外部弹簧通道（1046）分为上通道及下通道，所述上通道的内径小于所述下通道内径；外部弹簧通道（1046）的下方设有弹簧一（1051），弹簧一（1051）下端固定在长形支撑架（1058）上，长形支撑架（1058）固定在套筒（1044）底部，弹簧一（1051）的中心轴线与所述下通道的中心轴线平行且二者不重合，弹簧一（1051）设在靠近球头（1049）一侧，弹簧一（1051）上端伸入外部弹簧通道（1046）时，弹簧一（1051）靠近球头（1049）一侧的部分外周位于所述下通道的内表面与所述上通道的内表面之间；多个外部弹簧通道（1046）的深度依次递增，且锥孔（1050）与弹簧一（1051）上端的距离随着外部弹簧通道（1046）深度的递增而递增；所述滚轮机构（104）通过套筒（1044）固定在行走组件（1）及控制组件（2）上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周德强，陆赛浩，吴佳龙，尤丽华，李建海，张秋菊，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32