一种基于并联机构的管道内壁打磨机器人制造技术

本发明专利技术涉及管道打磨机器人领域，具体的说是一种基于并联机构的管道内壁打磨机器人，包括一号关节、位于一号关节后方的二号关节与三号关节、位于一号关节前端的打磨装置、位于三号关节后端的清扫装置、微型摄像头、以及红外传感器；所述的一号关节与二号关节、二号关节与三号关节之间均通过万向联轴器相连接；所述的打磨装置包括一号板、六根打磨气缸、二号板、打磨电机和砂轮；所述的清扫装置包括清扫电机、清扫转盘和橡皮刷条。本发明专利技术能够在直长钢管，以及弯管等复杂形状钢管内进行打磨作业，且本发明专利技术的打磨砂轮能任意调节位置及角度，进而能够根据管道内具体的情况对管壁进行局部细致打磨。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及管道打磨机器人领域，具体的说是一种基于并联机构的管道内壁打磨机器人。
技术介绍
钢管（Steel pipe）生产技术的发展开始于自行车制造业的兴起、19 世纪初期石油的开发、两次世界大战期间舰船、锅炉、飞机的制造，第二次世界大战后火电锅炉的制造，化学工业的发展以及石油天然气的钻采和运输等，都有力地推动着钢管工业在品种、产量和质量上的发展。钢管不仅用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器，它还是一种经济钢材。用 钢管制造建筑结构网架、支柱和机械支架，可以减 轻重量，节省金属20～40%，而且可实现工厂化机械化施工。用钢管制造公路桥梁不但可节省钢材、简化施工，而且可大大减少涂保护层的面积，节约投资和维护费用。钢管内壁打磨的方法一般有两种：一种是钢管精加工设备。目前国内外钢管内壁修磨设备一种是内孔镗磨机，其加工不同孔径的钢管时需更换不同的磨头，且该设备造价高、磨头备件多、生产率低下；另一种是只针对钢管管端的内外圆修磨设备，这两种钢管内壁修磨设备都有其本身的局限性。而上述方法对短管打磨具有一定优势，但对于长钢管，上述设备无法做到有效打磨，同时，现有钢管内壁打磨设备灵活性差，打磨的磨头无法对钢管内壁局部进行细致打磨。鉴于此，现急需一种能够有效打磨长钢管内壁，且能够适应弯管等复杂环境下打磨的设备，并且该设备能实现对钢管内壁局部进行细致打磨。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于并联机构的管道内壁打磨机器人，其能够实现细致打磨长直钢管内壁，同时能打磨弯管等复杂形状钢管内壁。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于并联机构的管道内壁打磨机器人，包括一号关节、位于一号关节后方的二号关节与三号关节、位于一号关节前端的打磨装置、位于三号关节后端的清扫装置、微型摄像头、以及红外传感器。所述的一号关节、二号关节与三号关节均为圆柱形，所述的一号关节与二号关节、二号关节与三号关节之间均通过万向联轴器相连接，从而一号关节与二号关节、二号关节与三号关节之间均可任意转动，所述的三号关节后端设置有支板。所述的一号关节上沿一号关节中心轴线均匀安装有四个驱动装置，所述的各驱动装置均包括一对驱动轮、固定架、一对皮带轮和驱动电机，所述的一对驱动轮通过固定架安装在一号关节外围，所述的一对皮带轮分别连接一对驱动轮，所述的一对皮带轮之间通过皮带相连接，所述的驱动电机与一对皮带轮之一相连接，工作时，驱动电机转动带动皮带轮转动，进而带动各驱动轮转动，驱动轮转动进而带动一号关节在管道内运动。所述的二号关节与三号关节均沿各自中心轴线均匀安装有四对支撑轮，所述的各支撑轮均包括轮体、支撑架、支轴和缓冲弹簧，所述的轮体转动安装在支撑架上，所述的支轴一端固定在二号关节或三号关节上，支轴另一端可滑动的贯穿支撑架，从而支撑架可绕支轴做小幅上下滑动，所述的缓冲弹簧包绕在支轴表面，且缓冲弹簧一端固定在二号关节或三号关节上，缓冲弹簧另一端固定在支撑架下端面，从而支撑架绕支轴上下滑动时，因缓冲弹簧的作用，支撑架在无外力作用下可复位到最初位置；所述的打磨装置包括与一号关节前端面相固连的一号板、六根打磨气缸、二号板、打磨电机和砂轮，所述的六根打磨气缸底部均与一号板球铰接，六根打磨气缸顶部均与二号板球铰接，所述的打磨电机安装在二号板后端，所述的砂轮位于二号板前端，且砂轮与打磨电机主轴相连接，工作时，六根打磨气缸伸缩带动二号板六自由度转动，打磨电机转动带动砂轮旋转以打磨管道内部，且由于打磨电机与砂轮均安装在二号板上，故砂轮可随二号板同步进行六自由度转动；从而砂轮的位置和角度可根据管道构造进行实时调整，使得本专利技术管道内壁的打磨效果相对于传统管道内壁打磨机器人来说更好。所述的清扫装置包括清扫电机、清扫转盘以及设置在清扫转盘四周橡皮刷条，所述的清扫电机固定在三号关节后端的支板上，所述的清扫转盘与清扫电机主轴相连接，所述的刷条为圆柱形长条；工作时，清扫电机转动带动清扫转盘转动，进而带动刷条转动以对管道内壁进行清理。所述的微型摄像头安装在一号关节前端，微型摄像头的作用是便于外部操作者实时观察管道内情况。所述的红外传感器安装在砂轮前端中部的打磨电机主轴端面上，红外传感器的作用是便于本专利技术在行进过程中预判管道内的运动轨迹情况，不至于与管道内壁产生碰撞而造成本专利技术的损伤。有益效果：（1）本专利技术的设置有三个关节，各关节之间通过万向联轴器相连接，由第一个关节的驱动装置驱动整体运动，该设计使得本专利技术能够在直长钢管，以及弯管等复杂形状钢管内进行打磨作业，从而本专利技术的适应性广泛。（2）本专利技术的打磨端采用并联机构的设计，使得对管道内壁进行打磨的砂轮能够六自由度转动，从而本专利技术的打磨砂轮能任意调节位置及角度，进而能够根据管道内具体的情况对管壁进行局部细致打磨，使管道内壁打磨效果更好，从而促进管道寿命的延长。附图说明下面结合附图和实施方式对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的整体示意图；图2是本专利技术前半段的结构示意图；图3是本专利技术后半段的结构示意图；图4是本专利技术打磨装置的结构示意图；图中：一号关节1、二号关节2、三号关节3、打磨装置4、清扫装置5、微型摄像头6、红外传感器7、万向联轴器11、驱动装置12、驱动轮121、固定架122、一对皮带轮123、驱动电机124、支撑轮21、轮体211、支撑架212、支轴213、缓冲弹簧214、一号板41、打磨气缸42、二号板43、打磨电机44、砂轮45、清扫电机51、清扫转盘52、刷条53。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。如图1所示，本专利技术所述的一种基于并联机构的管道内壁打磨机器人，包括一号关节1、位于一号关节1后方的二号关节2与三号关节3、位于一号关节1前端的打磨装置4、位于三号关节3后端的清扫装置5、微型摄像头6、以及红外传感器7。如图1和图2所示，本专利技术所述的一种基于并联机构的管道内壁打磨机器人，所述的一号关节1、二号关节2与三号关节3均为圆柱形，所述的一号关节1与二号关节2、二号关节2与三号关节3之间均通过万向联轴器11相连接，从而一号关节1与二号关节2、二号关节2与三号关节3之间均可任意转动，所述的三号关节3后端设置有支板31。所述的一号关节1上沿一号关节1中心轴线均匀安装有四个驱动装置12，所述的各驱动装置12均包括一对驱动轮121、固定架122、一对皮带轮123和驱动电机124，所述的一对驱动轮121通过固定架122安装在一号关节1外围，所述的一对皮带轮123分别连接一对驱动轮121，所述的一对皮带轮123之间通过皮带相连接，所述的驱动电机124与一对皮带轮123之一相连接，工作时，驱动电机124转动带动皮带轮123转动，进而带动各驱动轮121转动，驱动轮121转动进而带动一号关节1在管道内运动。如图1和图3所示，本专利技术所述的一种基于并联机构的管道内壁打磨机器人，所述的二号关节2与三号关节3均沿各自中心轴线均匀安装有四对支撑轮21，所述的各支撑轮21均包括轮体211、支撑架212、支轴213和缓冲弹簧214，所述的轮体211转动安装在支撑架212上，所述的支轴213一端固定在二号关节2或三号关节3上，支轴213另一端可滑动的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于并联机构的管道内壁打磨机器人，其特征在于：包括一号关节(1)、位于一号关节(1)后方的二号关节(2)与三号关节(3)、位于一号关节(1)前端的打磨装置(4)、位于三号关节(3)后端的清扫装置(5)、微型摄像头(6)、以及红外传感器(7)，其中：所述的一号关节(1)、二号关节(2)与三号关节(3)均为圆柱形，所述的一号关节(1)与二号关节(2)、二号关节(2)与三号关节(3)之间均通过万向联轴器(11)相连接，所述的三号关节(3)后端设置有支板(31)；所述的一号关节(1)上沿一号关节(1)中心轴线均匀安装有四个驱动装置(12)，所述的各驱动装置(12)均包括一对驱动轮(121)、固定架(122)、一对皮带轮(123)和驱动电机(124)，所述的一对驱动轮(121)通过固定架(122)安装在一号关节(1)外围，所述的一对皮带轮(123)分别连接一对驱动轮(121)，所述的一对皮带轮(123)之间通过皮带相连接，所述的驱动电机(124)与一对皮带轮(123)之一相连接；所述的二号关节(2)与三号关节(3)均沿各自中心轴线均匀安装有四对支撑轮(21)，所述的各支撑轮(21)均包括轮体(211)、支撑架(212)、支轴(213)和缓冲弹簧(214)，所述的轮体(211)转动安装在支撑架(212)上，所述的支轴(213)一端固定在二号关节(2)或三号关节(3)上，支轴(213)另一端可滑动的贯穿支撑架(212)，所述的缓冲弹簧(214)包绕在支轴(213)表面，且缓冲弹簧(214)一端固定在二号关节(2)或三号关节(3)上，缓冲弹簧(214)另一端固定在支撑架(212)下端面；所述的打磨装置(4)包括与一号关节(1)前端面相固连的一号板(41)、六根打磨气缸(42)、二号板(43)、打磨电机(44)和砂轮(45)，所述的六根打磨气缸(42)底部均与一号板(41)球铰接，六根打磨气缸(42)顶部均与二号板(43)球铰接，所述的打磨电机(44)安装在二号板(43)后端，所述的砂轮(45)位于二号板(43)前端，且砂轮(45)与打磨电机(44)主轴相连接；所述的清扫装置(5)包括清扫电机(51)、清扫转盘(52)以及设置在清扫转盘(52)四周橡皮刷条(53)，所述的清扫电机(51)固定在三号关节(3)后端的支板(31)上，所述的清扫转盘(52)与清扫电机(51)主轴相连接，所述的刷条(53)为圆柱形长条。...

【技术特征摘要】
1.一种基于并联机构的管道内壁打磨机器人，其特征在于：包括一号关节(1)、位于一号关节(1)后方的二号关节(2)与三号关节(3)、位于一号关节(1)前端的打磨装置(4)、位于三号关节(3)后端的清扫装置(5)、微型摄像头(6)、以及红外传感器(7)，其中：所述的一号关节(1)、二号关节(2)与三号关节(3)均为圆柱形，所述的一号关节(1)与二号关节(2)、二号关节(2)与三号关节(3)之间均通过万向联轴器(11)相连接，所述的三号关节(3)后端设置有支板(31)；所述的一号关节(1)上沿一号关节(1)中心轴线均匀安装有四个驱动装置(12)，所述的各驱动装置(12)均包括一对驱动轮(121)、固定架(122)、一对皮带轮(123)和驱动电机(124)，所述的一对驱动轮(121)通过固定架(122)安装在一号关节(1)外围，所述的一对皮带轮(123)分别连接一对驱动轮(121)，所述的一对皮带轮(123)之间通过皮带相连接，所述的驱动电机(124)与一对皮带轮(123)之一相连接；所述的二号关节(2)与三号关节(3)均沿各自中心轴线均匀安装有四对支撑轮(21)，所述的各支撑轮(21)均包括轮体(211)、支撑架(212)、支轴(213)和缓冲弹簧(214)，所述的轮体(211)转动安装在支撑架(212)上，所述的支轴(213)一端固定在二号...

【专利技术属性】
技术研发人员：雍采薇，雍奕豪，姜丽，
申请(专利权)人：泉州市科茂利通智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35