螺旋式管道内壁缺陷图像获取机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种螺旋式管道内壁缺陷图像获取机器人，包括依次连接的螺旋式牵引装置、电源装置及图像获取装置；螺旋式牵引装置与电源装置之间通过一个螺旋弹簧相连，电源装置与图像获取装置之间通过另一个螺旋弹簧相连，螺旋式牵引装置中设置有三组在空间呈螺旋线布置的变径驱动机构。本实用新型专利技术的螺旋式管道内壁缺陷图像获取机器人能够自适应管径发生微小变化的情况并越过微小障碍，对中小直径的90°极限弯道和竖直管道都能具有良好的通过性。

Spiral pipeline inner wall defect image acquisition robot

The utility model discloses a spiral pipe defect image acquisition robot includes spiral connection traction device, power supply device and image acquisition device; spiral between the traction device and the power supply device with a spiral spring is connected to a power supply device and image acquisition device are connected through a spiral spring, spiral there are three type traction group was arranged in the space variable diameter spiral driving mechanism is arranged in the device. The utility model of the spiral pipe wall defect image acquisition robot can adaptively change very little diameter and over small obstacles, for small and medium diameter 90 degree limit curve and vertical pipe can have good passing ability.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于管道检测设备
，具体涉及一种螺旋式管道内壁缺陷图像获取机器人。
技术介绍
在工业与民用领域存在各种各样的石油、天然气管道，这些管道在长期使用过程中，由于化学腐蚀、机械破坏、老化等原因会引起腐蚀、变形、裂纹等管道损坏现象，如未能及时检测出，有可能会引发管道泄露等事故，造成经济损失甚至威胁人身安全。然而，管道大部分都埋于地下，不仅自身直径较小，且管线分布复杂，使得管道的探测和维修十分困难，因而如果能够开发出一种管道机器人来帮助工人完成管道检测和探伤工作，将会大大提高管道的寿命和使用安全性。目前，国内外对管道机器人的研究众多，一般认为，法国工程师J.VRERTUT是最早开展管道机器人理论和样机研究的，他于1978年提出了轮腿式管内机器人，后来人们在此基础上进行了大量研究，开发出了多种结构的管道机器人。按照其运动方式，管道机器人可分为:轮式管道机器人、履带式管道机器人、蠕动式管道机器人、螺旋式管道机器人等。轮式管道机器人在直管中具有效率高、运动平稳等优点，但其遇到弯管或者不规则管道时会发生运动干涉问题，严重限制了轮式管道机器人的应用；履带式管道机器人的支撑面积大、牵引力大、越野性能好，能适应复杂的管道，但其结构复杂、在直径较小的管道内灵活性较差；蠕动式管道机器人的移动机构设计巧妙，但其结构复杂、驱动机构多、较难控制；螺旋式管道机器人通过旋转体的螺旋运动实现轴向运动，其结构紧凑、控制简单、弯曲管道通过性好，在保持大牵引力的条件下可进一步微小化。然而，目前现有技术中应用的螺旋式管道机器人大都机构复杂、传动机构繁琐、工作效率不高，对管道半径发生变化的情况适应性也较差，且大多数管道机器人主要应用于直线管道或曲率半径较大的弯道，对现实生活中常常出现的90°极限弯道通过性能较差，而且大部分都是运行于口径大于100mm的大管径管道，而实际工程中应用较广泛的带直角弯道的中小直径管道，其检测机器人还处于实验开发阶段，通用性也较差。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种螺旋式管道内壁缺陷图像获取机器人，其能够自适应管径发生微小变化的情况并越过微小障碍，对中小直径的90°极限弯道和竖直管道都能具有良好的通过性。本技术所采用的技术方案是：螺旋式管道内壁缺陷图像获取机器人，包括依次连接的螺旋式牵引装置、电源装置及图像获取装置；螺旋式牵引装置与电源装置之间通过一个螺旋弹簧相连，电源装置与图像获取装置之间通过另一个螺旋弹簧相连，螺旋式牵引装置中设置有三组在空间呈螺旋线布置的变径驱动机构。本技术的特点还在于：螺旋式牵引装置的具体结构如下：包括驱动连接接头及旋转体支架，旋转体支架与驱动连接接头的一端通过螺钉连接，驱动连接接头的另一端通过螺旋弹簧与电源装置连接；三组变径驱动机构分别套接在旋转体支架上，变径驱动机构包括导向块、张紧滑柱、预紧弹簧、驱动轮及驱动轮架，导向块通过销钉与旋转体支架连接，张紧滑柱的侧面设置有与导向块相匹配的导向槽，张紧滑柱通过该导向槽与导向块配合连接；从张紧滑柱的一端向其内部开有弹簧通道，预紧弹簧的一端与该弹簧通道的顶壁固接，预紧弹簧的另一端与驱动连接接头固接；驱动轮架的中部通过螺钉固定在张紧滑柱的另一端，驱动轮架的两端分别通过轴承连接驱动轮，驱动轮的轴线与管道轴线呈锐角夹角。电源装置包括电机支架，电机支架为内部中空的圆筒结构，电机支架的内部安装有直流减速电机，直流减速电机通过螺钉周向固定于电机支架内，直流减速电机的输出轴一端通过电机过渡套及螺旋弹簧与驱动连接接头的另一端相连；电机支架远离直流减速电机输出轴的一端通过螺钉连接有中间接头，中间接头通过另一个螺旋弹簧与图像获取装置相连；电机支架的外壁设置有三组张紧机构，三组张紧机构互成120°设置；电机支架的外壁上与每组张紧机构对应的位置处均通过机体外壳固定连接有锂电池组。每组张紧机构的结构如下：包括两个张紧连杆，两个张紧连杆的一端与电机支架的外壁铰接，两个张紧连杆的另一端均通过轴承连接有支撑轮，支撑轮的轴线与管道轴线相垂直，两个张紧连杆之间固接有拉伸弹簧。图像获取装置包括摄像支架，摄像支架为内部中空的圆筒结构，摄像支架的一端通过连接接头及另一个螺旋弹簧与中间接头相连，摄像支架的内部安装有摄像头，摄像头通过摄像头端盖与摄像支架的另一端轴向固定连接，摄像头端盖的一端与摄像头相连，摄像头端盖的另一端与摄像支架通过销钉连接；摄像支架的内部安装有遥控控制器，遥控控制器通过导线与直流减速电机连接；摄像支架的外壁也设置有三组张紧机构，三组张紧机构互成120°设置。摄像支架的外壁设置的张紧机构的结构如下：包括两个张紧连杆，两个张紧连杆的一端与摄像支架的外壁铰接，两个张紧连杆的另一端均通过轴承连接有支撑轮，支撑轮的轴线与管道轴线相垂直，两个张紧连杆之间固接有拉伸弹簧。摄像头为带LED光源的高清广角摄像头。本技术的有益效果是：本技术采用螺旋驱动原理，内置电源，使机器人结构简单、行动自如；三组驱动轮在空间螺旋分布，能够提供较大的牵引力，保证了机器人对竖直、复杂管道的通过能力。且对管道直径的变化具有良好的适应性能。本技术采用螺旋弹簧连接各模块，避免了传动时压力角过大出现卡死，提高了通过弯道的能力，实现了其整体通过中小直径的90°极限弯道，而不仅局限于直管道的性能。附图说明图1为本技术螺旋式管道内壁缺陷图像获取机器人的结构示意图；图2为本技术螺旋式管道内壁缺陷图像获取机器人的工作原理示意图。图中，1.螺旋式牵引装置，101.驱动轮架，102.驱动连接接头，103.驱动轮，104.旋转体支架，105.预紧弹簧，106.导向块，107.张紧滑柱，2.电源装置，201.机体外壳，202.锂电池组，203.中间接头，204.直流减速电机，205.支撑轮，206.拉伸弹簧，207.张紧连杆，208.电机支架，209.电机过渡套，3.图像获取装置，301.遥控控制器，302.摄像头端盖，303.摄像支架，304.摄像头，305.连接接头，400.螺旋弹簧。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述：本技术一种螺旋式管道内壁缺陷图像获取机器人，如图1所示，包括依次连接的螺旋式牵引装置1、电源装置2及图像获取装置3；螺旋式牵引装置1与电源装置2之间通过一个螺旋弹簧400相连，电源装置2与图像获取装置3之间通过另一个螺旋弹簧400相连，螺旋式牵引装置1中设置有三组在空间呈螺旋线布置的变径驱动机构。其中，螺旋式牵引装置1的具体结构如下：包括驱动连接接头102及旋转体支架104，旋转体支架104与驱动连接接头102的一端通过螺钉连接，驱动连接接头102的另一端通过螺旋弹簧400与电源装置2连接；三组变径驱动机构分别套接在旋转体支架104上，变径驱动机构包括导向块106、张紧滑柱107、预紧弹簧105、驱动轮103及驱动轮架101，导向块106通过销钉与旋转体支架104连接，张紧滑柱107的侧面设置有与导向块106相匹配的导向槽，张紧滑柱107通过该导向槽与导向块106配合连接；从张紧滑柱107的一端向其内部开有弹簧通道，预紧弹簧105的一端与该弹簧通道的顶壁固接，预紧弹簧105的另一端与驱动连接接头102固接；驱动轮架101的中本文档来自技高网...

【技术保护点】
螺旋式管道内壁缺陷图像获取机器人，其特征在于，包括依次连接的螺旋式牵引装置(1)、电源装置(2)及图像获取装置(3)；螺旋式牵引装置(1)与电源装置(2)之间通过一个螺旋弹簧(400)相连，电源装置(2)与图像获取装置(3)之间通过另一个螺旋弹簧(400)相连，所述螺旋式牵引装置(1)中设置有三组在空间呈螺旋线布置的变径驱动机构。

【技术特征摘要】
1.螺旋式管道内壁缺陷图像获取机器人，其特征在于，包括依次连接的螺旋式牵引装置(1)、电源装置(2)及图像获取装置(3)；螺旋式牵引装置(1)与电源装置(2)之间通过一个螺旋弹簧(400)相连，电源装置(2)与图像获取装置(3)之间通过另一个螺旋弹簧(400)相连，所述螺旋式牵引装置(1)中设置有三组在空间呈螺旋线布置的变径驱动机构。2.根据权利要求1所述的螺旋式管道内壁缺陷图像获取机器人，其特征在于，所述螺旋式牵引装置(1)的具体结构如下：包括驱动连接接头(102)及旋转体支架(104)，旋转体支架(104)与驱动连接接头(102)的一端通过螺钉连接，驱动连接接头(102)的另一端通过所述螺旋弹簧(400)与所述电源装置(2)连接；三组所述变径驱动机构分别套接在旋转体支架(104)上，所述变径驱动机构包括导向块(106)、张紧滑柱(107)、预紧弹簧(105)、驱动轮(103)及驱动轮架(101)，导向块(106)通过销钉与所述旋转体支架(104)连接，所述张紧滑柱(107)的侧面设置有与导向块(106)相匹配的导向槽，张紧滑柱(107)通过该导向槽与所述导向块(106)配合连接；从张紧滑柱(107)的一端向其内部开有弹簧通道，所述预紧弹簧(105)的一端与该弹簧通道的顶壁固接，预紧弹簧(105)的另一端与所述驱动连接接头(102)固接；所述驱动轮架(101)的中部通过螺钉固定在张紧滑柱(107)的另一端，驱动轮架(101)的两端分别通过轴承连接所述驱动轮(103)，驱动轮(103)的轴线与管道轴线呈锐角夹角。3.根据权利要求2所述的螺旋式管道内壁缺陷图像获取机器人，其特征在于，所述电源装置(2)包括电机支架(208)，电机支架(208)为内部中空的圆筒结构，电机支架(208)的内部安装有直流减速电机(204)，直流减速电机(204)通过螺钉周向固定于电机支架(208)内，直流减速电机(204)的输出轴一端通过电机过渡套(209)及所述螺旋弹簧(400)与所述驱动连接接头(102)的另一端相连；所述电机支架(208)远离所述直流减速电机(204)输出轴的一端通过螺钉连接有中间接头(20...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑建明，李旭波，刘敏，杨翔，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61