一种螺旋式驱动管道机器人制造技术

本发明专利技术公开的一种螺旋式驱动管道机器人，包括通过软轴依次连接的旋转驱动装置、直流电机与电源装置、电器控制装置和图像采集装置，解决了现有的管道机器对直角弯道通过性能较差和对半径复杂多变的管道适应性差的问题；通过螺旋式驱动原理，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，内置电源，使机器人结构紧凑、行动自如。

A spiral driven pipeline robot

The invention discloses a spiral drive pipe robot, a rotary driving device, DC motor and power supply device and an electric control device and image acquisition device are connected through a flexible shaft, the solution of the existing pipeline on pipeline by poor performance on the right angle and diameter of the complex of the adaptability; through the spiral drive the principle of three groups of driving wheels in spatial distribution of spiral, can provide higher traction, ensure the ability of the robot to vertical, through the complex pipeline, and the change of the diameter of pipelines with adaptive performance, good built-in power, compact structure, make the robot move freely.

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋式驱动管道机器人
本专利技术属于管道检测设备
，涉及一种螺旋式驱动管道机器人。
技术介绍
目前，管道作为一种重要的物料输送设施，在工业中得到了广泛应用，管道运输作为综合运输体系的重要组成方式，在国民经济中发挥着重要地位，特别是在石油、天然气等工业领域中，存在着各种类型的管道，包括油气长距离输送管道、油田内部集油管道、注水管道、供水管道、石化工厂中传递各种介质的管道。管道在长期使用过程中会受到管内外介质的作用而产生腐蚀、结垢、裂纹、穿孔等导致管道失效，如果不及时维护，随着管道逐渐老化，不同程度的腐蚀和泄漏严重影响了管道的正常运行，也可能造成严重的安全事故。而大部分管线深埋于地下，管线的铺设与地形地貌有关，还会与其它管道相互交织，因此管线形状错综复杂，这样就给管道的检测带来了很大的困难，但是为确保油气管道的安全，过去通常采用人工开挖、巡检的方式，完成对油气管道的定期或提前报废检测。显然，这些方法会造成大量经济损失，并且漏检率高、效率低。国内外对管道机器人的研究众多，按照其运动方式，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。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；履带式管道机器人其支撑面积大、牵引力大、越野性能好，能适应复杂的管道，但是结构复杂，在直径较小的管道内，灵活性差；蠕动式管道机器人该种类型移动方式机构设计巧妙，但结构复杂，驱动机构多，控制复杂。而螺旋式管道机器人通过旋转驱动模块的转动实现轴向运动，结构紧凑，控制简单，弯道的通过性能良好。但目前应用中的螺旋式管道机器人，结构复杂，传动机构繁琐，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。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种螺旋式驱动管道机器人，解决了现有的管道机器对直角弯道通过性能较差和对半径复杂多变的管道适应性差的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种螺旋式驱动管道机器人，包括通过软轴依次连接的旋转驱动装置、直流电机与电源装置、电器控制装置和图像采集装置。本专利技术的特点还在于：旋转驱动装置包括套设于支架盖板一端的旋转体支架，支架盖板另一端通过软轴与直流电机与电源装置连接，且支架盖板与旋转体支架通过螺钉固定，旋转体支架上设置有三个连接孔，每个连接孔内均设置有自适应机构，每个自适应机构包括设置于连接孔内部的张紧滑柱，张紧滑柱内设置有驱动轮压缩弹簧，驱动轮压缩弹簧两端分别固定于张紧滑柱与支架盖板上，每个张紧滑柱上端通过螺栓连接有张紧支架，每个张紧支架两端均通过轴承连接有驱动轮。驱动轮轴线与管道轴线的夹角小于90°。每个自适应机构还包括张紧滑柱导向块，张紧滑柱导向块一端固定于支架盖板和旋转体支架侧壁上开设的固定孔内，张紧滑柱导向块另一端通过张紧滑柱侧壁上开设的U型槽与所述驱动轮压缩弹簧接触。每个自适应机构之间的夹角互为120°。直流电机与电源装置包括电机支架，电机支架内部通过螺钉固定有直流电机，电机支架一端连接有电源装置左接头，直流电机输出端通过电源装置左接头连接有电机过渡套，电机过渡套通过软轴与旋转驱动装置连接，电机支架另一端连接有电源装置右接头，电源装置右接头通过软轴与电器控制装置连接；电机支架侧壁上设有三组支撑调节机构，每组支撑调节机构包括固定于电机支架侧壁上的支撑滑座，还包括“T”型的张紧连杆，张紧连杆一端固定于支撑滑座内部，张紧连杆另一端的两侧外沿部均通过轴承连接有支撑轮，张紧连杆内设置有支撑轮压缩弹簧，支撑轮压缩弹簧两端分别通过张紧连杆与电机支架固定，支撑滑座一侧固定有张紧连杆导向块，张紧连杆导向块通过张紧连杆上开设的U型槽与支撑轮压缩弹簧接触；电机支架侧壁上还固定有电池组a。三组支撑调节机构呈120°均匀分布于电机支架侧壁上。支撑轮的轴线与管道轴线垂直。电器控制装置包括控制装置支架，控制装置支架一端连接有控制装置左接头，控制装置左接头通过软轴连接直流电机与电源装置，控制装置支架另一端连接有控制装置右接头，控制装置右接头通过软轴连接图像采集装置；控制装置支架内部设置有通过导线相互连接的控制器、单片机及蓝牙，且控制器、单片机及蓝牙通过软轴内部的导线与直流电机与电源装置连接；控制装置支架侧壁上设置有三组支撑调节机构。图像采集装置包括摄像头支架，摄像头支架一端连接有图像采集装置左接头，图像采集装置左接头通过软轴连接电器控制装置，摄像头支架另一端连接有图像采集装置右端盖，图像采集装置端盖通过螺钉固定有带LED灯的摄像头，摄像头通过软轴内部的导线与电器控制装置连接；图像采集装置侧壁上设置有三组支撑调节机构，摄像头支架侧壁上还固定有电池组b。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的螺旋式驱动管道机器人，解决了现有的管道机器对直角弯道通过性能较差和对半径复杂多变的管道适应性差的问题，通过螺旋式驱动原理，内置电源，使机器人结构紧凑、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。(2)本专利技术的螺旋式驱动管道机器人采用软轴连接各模块，避免了传动时压力角过大出现卡死，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；本专利技术的螺旋式驱动管道机器人的四部分在径向120°方向上各设有一自适应调节机构，三种机构成正三角形分布，具有自定心作用，从而保持机器人始终沿管道中心轴线运动。(3)本专利技术的螺旋式驱动管道机器人采用蓝牙控制，通过蓝牙发送指令给单片机，单片机内部设有程序，将接受到的指令转换为高低电平信号，发送给继电器模块，从而控制电机的正反转和LED灯，实现本专利技术的螺旋式驱动管道机器人对复杂管道高效清晰的全方位检测。附图说明图1是本专利技术一种螺旋式驱动管道机器人结构示意图；图2是本专利技术一种螺旋式驱动管道机器人中的旋转驱动装置结构图；图3是本专利技术一种螺旋式驱动管道机器人中的旋转驱动装置左视图；图4是本专利技术一种螺旋式驱动管道机器人中的直流电机与电源装置结构图；图5是本专利技术一种螺旋式驱动管道机器人中的直流电机与电源装置左视图；图6是本专利技术一种螺旋式驱动管道机器人中直流电机与电源装置的支撑调节机构示意图；图7是本专利技术一种螺旋式驱动管道机器人中的电器控制装置结构图；图8是本专利技术一种螺旋式驱动管道机器人中的电器控制装置左视图；图9是本专利技术一种螺旋式驱动管道机器人中的图像采集装置结构图；图10是本专利技术一种螺旋式驱动管道机器人中的图像采集装置左视图；图11是本专利技术一种螺旋式驱动管道机器人的控制电路图；图12是本专利技术一种螺旋式驱动管道机器人的控制电路动作示意图。图中，1.旋转驱动装置，101.支架盖板，102.旋转体支架，103.螺钉，104.自适应机构，105.张紧滑柱，106.驱动轮压缩弹簧，107.张紧支架，108.轴承，109.驱动轮，110.张紧滑柱导向块，2.直流电机与电源装置，201.电机支架，2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋式驱动管道机器人，其特征在于，包括通过软轴(5)依次连接的旋转驱动装置(1)、直流电机与电源装置(2)、电器控制装置(3)和图像采集装置(4)。

【技术特征摘要】
1.一种螺旋式驱动管道机器人，其特征在于，包括通过软轴(5)依次连接的旋转驱动装置(1)、直流电机与电源装置(2)、电器控制装置(3)和图像采集装置(4)。2.如权利要求1所述的一种螺旋式驱动管道机器人，其特征在于，所述旋转驱动装置(1)包括套设于支架盖板(101)一端的旋转体支架(102)，所述支架盖板(101)另一端通过软轴(5)与所述直流电机与电源装置(2)连接，且所述支架盖板(101)与旋转体支架(102)通过螺钉(103)固定，所述旋转体支架(102)上设置有三个连接孔，每个所述连接孔内均设置有自适应机构(104)，每个所述自适应机构(104)包括设置于连接孔内部的张紧滑柱(105)，所述张紧滑柱(105)内设置有驱动轮压缩弹簧(106)，所述驱动轮压缩弹簧(106)两端分别固定于所述张紧滑柱(105)与支架盖板(101)上，每个所述张紧滑柱(105)上端通过螺栓连接有张紧支架(107)，每个所述张紧支架(107)两端均通过轴承(108)连接有驱动轮(109)。3.如权利要求1所述的一种螺旋式驱动管道机器人，其特征在于，所述驱动轮(109)轴线与管道轴线的夹角小于90°。4.如权利要求2所述的一种螺旋式驱动管道机器人，其特征在于，每个所述自适应机构(104)还包括张紧滑柱导向块(110)，所述张紧滑柱导向块(110)一端固定于所述支架盖板(101)和旋转体支架(102)侧壁上开设的固定孔内，所述张紧滑柱导向块(110)另一端通过张紧滑柱(105)侧壁上开设的U型槽与所述驱动轮压缩弹簧(106)接触。5.如权利要求4所述的一种螺旋式驱动管道机器人，其特征在于，每个所述自适应机构(104)之间的夹角互为120°。6.如权利要求1所述的一种螺旋式驱动管道机器人，其特征在于，所述直流电机与电源装置(2)包括电机支架(201)，所述电机支架(201)内部通过螺钉固定有直流电机(202)，所述电机支架(201)一端连接有电源装置左接头(203)，所述直流电机(202)输出端通过所述电源装置左接头(203)连接有电机过渡套(204)，所述电机过渡套(204)通过软轴(5)与所述旋转驱动装置(1)连接，所述电机支架(201)另一端连接有电源装置右接头(205)，所述电源装置右接头(205)通过软轴(5)与电器控制装置(3)连接；所述电机支架(201)侧壁上设有三组支撑调节机构，每组所述支撑调节机构包括固定于所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑建明，李旭波，郑亮奎，张万琦，李鹏鹏，肖世英，刘驰，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61