管道机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种管道机器人，其包括支撑机构、与支撑机构连接的行走机构、防碰撞机构、作业机构以及外部连接机构，支撑机构包括支撑底座和承载车体，承载车体为侧面开口的内部中空结构，支撑底座位于承载车体的下方；行走机构通过自适应机构与支撑底座连接，防碰撞机构设置在承载车体的顶部和两侧部，作业机构包括多自由度机械臂和末端执行器，多自由度机械臂的第一端固定在承载车体的内部，多自由度机械臂的第二端与末端执行器连接；外部连接机构包括物料线缆输送装置和控制系统，物料线缆输送装置设置在承载车体的内部并与管道外部连接，控制系统用于控制各机构进行作业。本实用新型专利技术适用范围广，可自适应多种形状的管道内的作业环境。

【技术实现步骤摘要】
管道机器人
本技术属于机器人
，涉及一种管道机器人。
技术介绍
近年来，随着我国工业水平的迅速发展，石油、化工、核工业、救灾、城建污水、天然气输送、工业物料运输和建筑物通风系统等领域越来越多的运用着管道系统，管道内壁的腐蚀、开裂等成为了其致命的伤害。为增加管道的寿命、提高其利用率、防止安全事故发生等，需要用管道机器人进入管道进行喷涂、打磨、焊接、保养等一系列工人不易直接操作的工作。但目前的管道机器人只能在圆形管道内作业，无法适应于矩形管道或其他形状管道，而且，仅能在单一截面下完成单种作业模式，无法适应变截面工况下的连续正常工作，若有凹凸不平等不规则管道，行走稳定性急剧下降，且在工作时也并无安全性考虑，易发生爆炸等危险情况。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种管道机器人，适用范围广，可适用于多种形状的管道内作业环境，而不仅仅限于圆形管道内，而且可在管道内连续完成打磨、喷涂、焊接等多种作业模式。本技术是这样实现的：一种管道机器人，其包括支撑机构、与所述支撑机构连接的行走机构、防碰撞机构、作业机构以及外部连接机构，所述支撑机构包括支撑底座和承载车体，所述承载车体为侧面开口的内部中空结构，所述支撑底座位于所述承载车体的下方；所述行走机构通过自适应机构与所述支撑底座连接，所述行走机构包括驱动轮、橡胶履带和减速电机，所述减速电机通过齿轮将动力传给所述驱动轮，所述驱动轮带动围绕在所述驱动轮外侧的所述橡胶履带进行转动，所述橡胶履带的外部均匀设置有多个软体吸盘；所述自适应机构包括弹簧避震器、双向作用避震器和虎克铰转向装置，所述弹簧避震器包括成八字形设置的两个弹簧避震器，每个所述弹簧避震器的第一端固定在所述支撑底座上，每个所述弹簧避震器的第二端与所述虎克铰转向装置连接，所述虎克铰转向装置固定在所述行走机构上，所述双向作用避震器的第一端固定在所述支撑底座上，所述双向作用避震器的第二端固定在所述行走机构上，所述双向作用避震器位于两个所述弹簧避震器之间的中间位置；所述防碰撞机构设置在所述承载车体的顶部和两侧部，所述防碰撞机构包括弹性伸缩导向装置、连接弹簧和导向轮，所述弹性伸缩导向装置的第一端固定在所述承载车体上，所述弹性伸缩导向装置的第二端与所述导向轮连接，所述连接弹簧将两个弹性伸缩导向装置柔性连接在一起；所述作业机构包括多自由度机械臂和末端执行器，所述多自由度机械臂的第一端固定在所述承载车体的内部，所述多自由度机械臂的第二端与所述末端执行器连接；所述外部连接机构包括物料线缆输送装置和控制系统，所述物料线缆输送装置设置在所述承载车体的内部并与管道外部连接，所述减速电机与所述控制系统电连接。优选的，所述防碰撞机构设有四组，两组设置在所述承载车体的顶部，两组分别设置在所述承载车体的两侧。优选的，所述弹性伸缩导向装置为弹性伸缩杆。优选的，还包括用于辅助管道机器人安全作业的安全辅助机构，所述安全辅助机构包括送排风系统，所述送排风系统包括排风机、风管、活性炭吸附装置和风扇，所述排风机位于管道的外部，所述活性炭吸附装置和所述风扇位于所述承载车体的内部，所述排风机与所述风管连接，所述排风机送的风经过所述风管的输送并通过所述活性炭吸附装置过滤后带动所述风扇转动。优选的，还包括定位机构，所述定位机构包括超声波传感器，设置在所述承载车体的内部。优选的，还包括信息采集机构，所述信息采集机构包括红外摄像头，设置在所述末端执行器上。优选的，所述承载车体上还设有传感器和报警装置，所述传感器包括浓度传感器和温度传感器。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：(1)本技术提供的管道机器人结构简单，适用范围广，可自适应多种形状的管道，包括圆形、矩形、变截面或者凹凸不平的不规则等多种形状管道内的作业环境，设有自适应机构和防碰撞机构，可以自适应各种接触面，而且能缓冲减震，使机器人在管道内安全行走并稳定作业。(2)本技术的作业机构包括多自由度机械臂和末端执行器，其设置使得管道机器人可以同时完成多种工作模式，可在管道内连续完成打磨、喷涂、焊接等多种作业模式，功能运动拓展性强。(3)本技术结构紧凑、设计合理，对行走环境可自适应，行走机构和自适应机构的设置使得管道机器人行走柔顺性高，在特殊环境下依然可以安全、稳定、可靠的工作，而且设有定位机构和信息采集机构，实时监测作业和位置信息。(4)本技术通过外部连接机构使得管道机器人与外部线缆相连接，源源不断的为其提供必要的动力，也可以为其输送工作所需物料，如喷涂作业时，可以有效降低发生循环输送时泵体的震动。(5)本技术的安全辅助机构包括送排风系统，排风机在外部将风力通过风管输送进来，结合浓度传感器调节风速大小，可以降低工作区域的颗粒浓度，在某些特殊作业时可以有效防止安全事故(如爆炸等)的发生，提高了作业安全性。(6)本技术可以将作业所需的重量大的设备置于外部，如排风机、循环泵、控制中心设备、物料等，可以有效降低总体重量，在某些特殊作业时可以降低对接触面的压力，防止接触面被压溃的危险。(7)本技术采用的橡胶履带轮，且其上附带多个软体吸盘，结构简单，功能性强，可以缓和管道机器人开停机、行驶和工作时产生的部分冲击力和震动，且履带轮与接触面的接触面积大，压强小，有较高的安全性和稳定性。(8)本技术采用多组弹性伸缩导向装置，且整体设计合理，可以将机器人整体包络在安全范围内，防止发生刮擦管道内表面，造成管道机器人或者管道内表面的损伤，保证了作业的安全性。附图说明图1为本技术的管道机器人的示意图；图2为本技术的行走机构的示意图；图3为本技术的自适应机构的示意图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本技术的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。如图1所示，一种管道机器人，其包括支撑机构、行走机构、自适应机构、防碰撞机构、作业机构、安全辅助机构、信息采集机构、外部连接机构以及定位机构，支撑机构包括支撑底座3和承载车体15，承载车体15为侧面开口的内部中空结构，承载车体15用于承载必要的设备，支撑底座3位于承载车体15的下方，在管道机器人工作时，承载车体15的开口处为管道机器人的前端；如图2所示，行走机构通过自适应机构与支撑底座3连接，行走机构包括驱动轮12、橡胶履带13和减速电机2，减速电机2通过齿轮将动力传给驱动轮12，驱动轮12带动围绕在驱动轮12外侧的橡胶履带13进行转动，完成行走，橡胶履带13的外部均匀设置有多个软体吸盘11，橡胶履带13和软体吸盘11的设置具有缓冲、减震的作用，在行走过程中，管道内地面对机器人产生的部分冲击由软体吸盘11缓和；如图3所示，自适应机构包括弹簧避震器16、双向作用避震器17和虎克铰转向装置18，弹簧避震器16包括成八字形设置的两个弹簧避震器16，每个弹簧避震器16的第一端固定在支撑底座3上，每个弹簧避震器16的第二端与虎克铰转向装置18连接，虎克铰转向装置18固定在行走机构上，双向作用避震器17的第一端固定在支撑底座3上，双向作用避震器17的第二端固定在行走机构上，双向作用避震器17位于两个弹簧避震器16之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道机器人，其特征在于：其包括支撑机构、与所述支撑机构连接的行走机构、防碰撞机构、作业机构以及外部连接机构，所述支撑机构包括支撑底座和承载车体，所述承载车体为侧面开口的内部中空结构，所述支撑底座位于所述承载车体的下方；所述行走机构通过自适应机构与所述支撑底座连接，所述行走机构包括驱动轮、橡胶履带和减速电机，所述减速电机通过齿轮将动力传给所述驱动轮，所述驱动轮带动围绕在所述驱动轮外侧的所述橡胶履带进行转动，所述橡胶履带的外部均匀设置有多个软体吸盘；所述自适应机构包括弹簧避震器、双向作用避震器和虎克铰转向装置，所述弹簧避震器包括成八字形设置的两个弹簧避震器，每个所述弹簧避震器的第一端固定在所述支撑底座上，每个所述弹簧避震器的第二端与所述虎克铰转向装置连接，所述虎克铰转向装置固定在所述行走机构上，所述双向作用避震器的第一端固定在所述支撑底座上，所述双向作用避震器的第二端固定在所述行走机构上，所述双向作用避震器位于两个所述弹簧避震器之间的中间位置；所述防碰撞机构设置在所述承载车体的顶部和两侧部，所述防碰撞机构包括弹性伸缩导向装置、连接弹簧和导向轮，所述弹性伸缩导向装置的第一端固定在所述承载车体上，所述弹性伸缩导向装置的第二端与所述导向轮连接，所述连接弹簧将两个弹性伸缩导向装置柔性连接在一起；所述作业机构包括多自由度机械臂和末端执行器，所述多自由度机械臂的第一端固定在所述承载车体的内部，所述多自由度机械臂的第二端与所述末端执行器连接；所述外部连接机构包括物料线缆输送装置和控制系统，所述物料线缆输送装置设置在所述承载车体的内部并与管道外部连接，所述减速电机与所述控制系统电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种管道机器人，其特征在于：其包括支撑机构、与所述支撑机构连接的行走机构、防碰撞机构、作业机构以及外部连接机构，所述支撑机构包括支撑底座和承载车体，所述承载车体为侧面开口的内部中空结构，所述支撑底座位于所述承载车体的下方；所述行走机构通过自适应机构与所述支撑底座连接，所述行走机构包括驱动轮、橡胶履带和减速电机，所述减速电机通过齿轮将动力传给所述驱动轮，所述驱动轮带动围绕在所述驱动轮外侧的所述橡胶履带进行转动，所述橡胶履带的外部均匀设置有多个软体吸盘；所述自适应机构包括弹簧避震器、双向作用避震器和虎克铰转向装置，所述弹簧避震器包括成八字形设置的两个弹簧避震器，每个所述弹簧避震器的第一端固定在所述支撑底座上，每个所述弹簧避震器的第二端与所述虎克铰转向装置连接，所述虎克铰转向装置固定在所述行走机构上，所述双向作用避震器的第一端固定在所述支撑底座上，所述双向作用避震器的第二端固定在所述行走机构上，所述双向作用避震器位于两个所述弹簧避震器之间的中间位置；所述防碰撞机构设置在所述承载车体的顶部和两侧部，所述防碰撞机构包括弹性伸缩导向装置、连接弹簧和导向轮，所述弹性伸缩导向装置的第一端固定在所述承载车体上，所述弹性伸缩导向装置的第二端与所述导向轮连接，所述连接弹簧将两个弹性伸缩导向装置柔性连接在一起；所述作业机构包括多自由度机械臂和末端执行器，所述多自由度机械臂的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾达幸，荣令魁，周建华，孙水余，侯雨雷，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：新型
国别省市：河北,13