一种电缆预埋管线扩张机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电缆预埋管线扩张机器人，包括电缆预埋管线行走装置、云台、扩张机构和中央处理器；电缆预埋管线行走装置包括行走驱动电机和沿主轴周向均匀排布的多个行走轮组件，行走轮组件包括轮腿和支撑臂，支撑臂两端与轮腿铰接和主轴铰接；驱动电机驱动轮腿；变径机构包括变径驱动电机、变径连杆和丝杠传动机构，变径连杆两端与滑块和支撑臂铰接，变径驱动电机通过丝杠传动机构推动和变径连杆推动支撑臂的倾斜度改变扩张机构包括扩张推杆和扩张驱动电机；中央处理器控制行走驱动电机、变径驱动电机和扩张驱动电机，使得机器人行走至管道凹陷处，扩张推杆将凹陷部向外推出，修复凹陷管道。

A Cable Embedded Pipeline Expansion Robot

The utility model discloses a cable pre-embedded pipeline expansion robot, which comprises a cable pre-embedded pipeline walking device, a platform, an expansion mechanism and a central processing unit; the cable pre-embedded pipeline walking device comprises a walking driving motor and a plurality of walking wheel components arranged uniformly along the circumference of the main axis; the walking wheel assembly comprises a wheel leg and a supporting arm; the two ends of the supporting arm are articulated with the wheel leg and the main shaft; Driving motor drives wheel legs; variable-diameter mechanism includes variable-diameter driving motor, variable-diameter connecting rod and lead screw driving mechanism; variable-diameter connecting rod is hinged with slider and support arm at both ends; variable-diameter driving motor drives support arm tilt change expansion mechanism through lead screw driving mechanism and variable-diameter connecting rod drives support arm inclination change expansion mechanism including expanding push rod and expanding drive motor; central processor controls walking driving motor and variable-diameter driving motor. The driving motor and the expanding driving motor make the robot walk to the depression of the pipeline. The expanding push rod pushes the depression outward and repairs the depression of the pipeline.

【技术实现步骤摘要】
一种电缆预埋管线扩张机器人
本技术涉及管道机器人
，尤其涉及一种电缆预埋管线扩张机器人。
技术介绍
地下电缆、通信光缆是电力系统的重要组成部分，是保证供电可靠性的基础。现在越来越多的城市采用地下电缆输配电方式取代架空输电线路，电缆管道作为地下电缆铺设的必需品，使用量快速增多。电缆管道在使用过程中，会产生管道变形，特别是管道凹陷变形，导致电缆无法穿过。如果不及时对凹陷的电缆管道进行修复，就有可能产生事故，影响施工进度，造成不必要的损失。因此，目前通常采用管道机器人对凹陷的电缆管道进行扩张修复。然而，光缆管道管径一般为150-200毫米范围，规格多样，且管道变形，堵塞都会对管径有影响，现有的管道机器人行走装置远远不能够满足如此复杂的管径需求。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种管道机器人行走装置，具有变径能力，能够修复不同管径的凹陷变形的管道。本技术采用的技术方案为：一种电缆预埋管线扩张机器人，包括管道行走装置、云台、扩张机构和中央处理器；所述的扩张机构通过云台与管道行走装置相连接；所述的管道行走装置包括主轴、行走机构和变径机构；所述的行走机构包括行走驱动电机和沿主轴周向均匀排布的多个行走轮组件，所述的行走轮组件包括轮腿、第一传动机构和支撑臂组；所述的支撑臂组包括支撑臂和支撑臂固定块，所述的支撑臂固定块设置于主轴上，所述的支撑臂一端与轮腿铰接，另一端与支撑臂固定块铰接；所述的驱动电机通过第一传动机构驱动轮腿行走；所述的变径机构包括变径驱动电机和与行走轮组件一一对应的变径组件，所述的变径组件包括带动支撑臂转动的变径连杆、变径变径丝杠传动机构和第三传动机构，所述的变径丝杠传动机构包括变径丝杠和变径滑块，所述的变径驱动电机的输出轴通过第三传动机构连接变径丝杠的动力输入端，所述变径连杆一端与变径滑块铰接，所述变径连杆另一端与对应的轮组件中的支撑臂铰接；所述的扩张机构包括一组扩张推杆、扩张驱动电机以及用于推动扩张推杆伸缩的伸缩传动机构；所述的扩张驱动电机通过伸缩传动机构推动扩张推杆伸缩；所述的中央处理器的第一输出端连接行走驱动电机，中央处理器的第二输出端连接变径驱动电机，中央处理器的第三输出端连接扩张驱动电机。所述的轮腿包括主动轮、从动轮、第二传动机构和安装槽，所述主动轮和传动轮转动安装于安装槽中；所述行走驱动电机的输出轴通过第一传动机构驱动主动轮转动，主动轮通过第二传动机构带动从动轮转动。所述的变径连杆包括滑套、套设在滑套中的滑竿和预紧弹簧；所述滑套的变径滑块连接端与变径滑块铰接，滑套的套入端设置有弹簧限位板，滑竿的臂连接端设置有臂连接头，所述的臂连接头与所述变径组件中支撑臂铰接；预紧弹簧套设在滑竿上，且预紧弹簧位于弹簧限位板和臂连接头之间。所述的第一传动机构包括皮带、与主动轮转轴平行的第一转轴、套设于第一转轴上的第一斜齿轮、套设于第一转轴上的第一齿轮、与主动轮转轴平行的第二转轴和套设与第二转轴上的第二齿轮，所述的第二齿轮和第一齿轮啮合；所述行走驱动电机的输出轴上套设有第二斜齿轮；行走驱动电机通过第二斜齿轮和第一斜齿轮的配合驱动第一转轴转动，第一转动通过第二齿轮和第一齿轮的配合驱动第二转轴转动，第二转轴通过皮带驱动主动轮转轴转动。所述的变径组件中的第三传动机构包括变径丝杠齿轮和变径丝杠传动齿轮组，所述的变径丝杠齿轮套设于所述变径组件中变径丝杠的动力输入端；所述的变径驱动电机的输出轴上套设有第三齿轮，变径驱动电机通过第三齿轮、变径丝杠传动齿轮组和变径丝杠齿轮的配合驱动变径丝杠旋转。所述的变径机构还包括滑动环，所述的滑动环套设于主轴上，所述的变径组件中的变径滑块均固定设置于滑动环上。所述的行走轮组件还包括一个或多个稳定臂组，所述的稳定臂组包括与支撑臂平行设置的稳定臂和稳定臂固定块，所述的稳定臂固定块设置于主轴上，所述的稳定臂一端与轮腿铰接，另一端与稳定臂固定块铰接。所述的一组扩张推杆包括两个反向伸缩的扩张推杆；所述的伸缩传动机构包括扩张丝杠和扩张传动齿轮组，所述的扩张丝杠上设置有两个扩张滑块，所述的两个扩张滑块向相反的方向运动，每个滑块连接一个扩张推杆；所述的扩张驱动电机通过扩张传动齿轮组驱动丝杠旋转。所述的云台包括用于装配外部器件的安装板和交错轴组件；所述的交错轴组件包括俯仰转轴、水平转轴和交错轴连接件，所述的水平转轴垂直于俯仰转轴；所述的安装板沿俯仰转轴上下旋转，所述的安装板沿水平转轴在竖直平面内旋转；所述的云台还包括用于驱动俯仰转轴旋转的俯仰驱动组件和用于驱动水平转轴旋转的水平驱动组件；所述的俯仰驱动组件包括俯仰电机和第一蜗轮第一蜗杆传动机构，所述的俯仰电机沿上下方向设置，且俯仰电机输出轴垂直于俯仰转轴，俯仰电机输出轴通过第一蜗轮第一蜗杆传动机构驱动俯仰转轴转动；所述的水平驱动组件包括水平偏置电机和偏置齿轮组；所述的偏置齿轮组包括啮合的偏置齿轮和中心齿轮，所述的偏置齿轮正对水平偏置电机输出轴，所述的中心齿轮正对水平转轴，所述的水平偏置电机输出轴通过偏置齿轮组驱动水平转轴转动；所述的水平转轴与管道行走装置固定连接；所述的云台还包括角度调节机构，所述的角度调节机构包括角度采集单元、水平编码器和俯仰编码器，所述的角度采集单元包括陀螺仪传感器和传感器安装杆，所述的传感器安装杆的一端安装陀螺仪传感器，传感器安装杆的另一端与安装板固定连接，所述的水平编码器连接水平偏置电机的转轴，所述的俯仰编码器连接俯仰电机的转轴；所述的陀螺仪传感器的信号输出端连接中央处理器的第一信号输入端，所述的水平编码器的信号输出端连接中央处理器的第二信号输入端，所述的俯仰编码器的信号输出端连接中央处理器的第三信号输入端；所述中央处理器的第四信号输出端连接水平偏置电机的控制输入端，所述的所述中央处理器的第五信号输出端连接俯仰电机的控制输入端。所述交错轴连接件包括转动环，所述的转动环与俯仰转轴固定连接，所述的俯仰转轴沿周向设置有与转动环匹配的转动槽，所述的转动环套设于所述的转动槽中。本技术通过设置具有变径能力的管道行走装置，在管道行走装置上安装扩张机构，从而推动管道的凹陷部位向外扩张，完成管道修复，保证电缆正常穿过，降低电缆施工难度，提升电缆作业效率；管道行走装置中设置主轴，便于轮腿沿圆周安装，轮腿沿管道径向与管道紧贴，十分适用于沿管道行走；通过设置与轮腿和主轴分别铰接的支撑臂以及推动支撑臂倾斜角度改变的变径机构，实现轮腿在一定范围内的外扩和内收，使得所述管道机器人行走装置适用于不同管径的管道，大大提升了所述管道机器人行走装置的适用范围；进一步的，通过将变径机构中与支撑臂连接的变径连接设置为带有预紧弹簧的伸缩杆，使得所述管道机器人行走装置根据管道情况在一定范围内自适应控制轮腿外扩或者内缩，进一步的提升了管道机器人在存在障碍、变形的管道中的行走能力；预紧弹簧具有减震功能，提升了管道机器人行走装置行走时的稳定性；预紧弹簧的推力使得轮腿和管壁之间和压力和摩擦力增大，提升了管道机器人行走装置的攀爬能力。附图说明图1为本技术的结构示意图图2为所述管道行走装置结构示意图；图3为所述第一传动结构示意图；图4为所述第三传动结构示意图；图5为所述变径连杆结构示意图；图6为所述扩张机构结构示意图；图7为所述伸缩传动机构结构示意；图8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电缆预埋管线扩张机器人，其特征在于：包括管道行走装置、云台、扩张机构和中央处理器；所述的扩张机构通过云台与管道行走装置相连接；所述的管道行走装置包括主轴、行走机构和变径机构；所述的行走机构包括行走驱动电机和沿主轴周向均匀排布的多个行走轮组件，所述的行走轮组件包括轮腿、第一传动机构和支撑臂组；所述的支撑臂组包括支撑臂和支撑臂固定块，所述的支撑臂固定块设置于主轴上，所述的支撑臂一端与轮腿铰接，另一端与支撑臂固定块铰接；所述的驱动电机通过第一传动机构驱动轮腿行走；所述的变径机构包括变径驱动电机和与行走轮组件一一对应的变径组件，所述的变径组件包括带动支撑臂转动的变径连杆、变径变径丝杠传动机构和第三传动机构，所述的变径丝杠传动机构包括变径丝杠和变径滑块，所述的变径驱动电机的输出轴通过第三传动机构连接变径丝杠的动力输入端，所述变径连杆一端与变径滑块铰接，所述变径连杆另一端与对应的轮组件中的支撑臂铰接；所述的扩张机构包括一组扩张推杆、扩张驱动电机以及用于推动扩张推杆伸缩的伸缩传动机构；所述的扩张驱动电机通过伸缩传动机构推动扩张推杆伸缩；所述的中央处理器的第一输出端连接行走驱动电机，中央处理器的第二输出端连接变径驱动电机，中央处理器的第三输出端连接扩张驱动电机。...

【技术特征摘要】
1.一种电缆预埋管线扩张机器人，其特征在于：包括管道行走装置、云台、扩张机构和中央处理器；所述的扩张机构通过云台与管道行走装置相连接；所述的管道行走装置包括主轴、行走机构和变径机构；所述的行走机构包括行走驱动电机和沿主轴周向均匀排布的多个行走轮组件，所述的行走轮组件包括轮腿、第一传动机构和支撑臂组；所述的支撑臂组包括支撑臂和支撑臂固定块，所述的支撑臂固定块设置于主轴上，所述的支撑臂一端与轮腿铰接，另一端与支撑臂固定块铰接；所述的驱动电机通过第一传动机构驱动轮腿行走；所述的变径机构包括变径驱动电机和与行走轮组件一一对应的变径组件，所述的变径组件包括带动支撑臂转动的变径连杆、变径变径丝杠传动机构和第三传动机构，所述的变径丝杠传动机构包括变径丝杠和变径滑块，所述的变径驱动电机的输出轴通过第三传动机构连接变径丝杠的动力输入端，所述变径连杆一端与变径滑块铰接，所述变径连杆另一端与对应的轮组件中的支撑臂铰接；所述的扩张机构包括一组扩张推杆、扩张驱动电机以及用于推动扩张推杆伸缩的伸缩传动机构；所述的扩张驱动电机通过伸缩传动机构推动扩张推杆伸缩；所述的中央处理器的第一输出端连接行走驱动电机，中央处理器的第二输出端连接变径驱动电机，中央处理器的第三输出端连接扩张驱动电机。2.根据权利要求1所述的电缆预埋管线扩张机器人，其特征在于：所述的轮腿包括主动轮、从动轮、第二传动机构和安装槽，所述主动轮和传动轮转动安装于安装槽中；所述行走驱动电机的输出轴通过第一传动机构驱动主动轮转动，主动轮通过第二传动机构带动从动轮转动。3.根据权利要求1所述的电缆预埋管线扩张机器人，其特征在于：所述的变径连杆包括滑套、套设在滑套中的滑竿和预紧弹簧；所述滑套的变径滑块连接端与变径滑块铰接，滑套的套入端设置有弹簧限位板，滑竿的臂连接端设置有臂连接头，所述的臂连接头与所述变径组件中支撑臂铰接；预紧弹簧套设在滑竿上，且预紧弹簧位于弹簧限位板和臂连接头之间。4.根据权利要求2所述的电缆预埋管线扩张机器人，其特征在于：所述的第一传动机构包括皮带、与主动轮转轴平行的第一转轴、套设于第一转轴上的第一斜齿轮、套设于第一转轴上的第一齿轮、与主动轮转轴平行的第二转轴和套设与第二转轴上的第二齿轮，所述的第二齿轮和第一齿轮啮合；所述行走驱动电机的输出轴上套设有第二斜齿轮；行走驱动电机通过第二斜齿轮和第一斜齿轮的配合驱动第一转轴转动，第一转动通过第二齿轮和第一齿轮的配合驱动第二转轴转动，第二转轴通过皮带驱动主动轮转轴转动。5.根据权利要求1或2所述的电缆预埋管线扩张机器人，其特征在于：所述的变径组件中的第三传动机构包括变径丝杠齿轮和变径丝杠传动齿轮组，所述的变径丝杠齿轮套设于所述变径组件中变径丝杠的动力输入端；所述的变径驱动电机的输出轴上套设有第三齿轮，变径驱动电机通过第三齿轮、变径...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵新卫，吴国松，魏乐，刘斌，李鑫超，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网河南省电力公司许昌供电公司，许昌隆源电力实业集团有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11