一种微小型管道探测机器人制造技术

一种微小型管道探测机器人，包括分别由三个步进电机进行驱动的第一支撑机构、第二支撑机构以及步进机构，步进机构采用铰接的方式连接在第一支撑机构和第二支撑机构之间，所述的第一支撑机构和第二支撑机构包括均布在壳体外周上的多组支撑件，每组支撑件由交叉铰接在一起的两个屈伸臂组成，且其中一个屈伸臂的一端固定在壳体上，另一个屈伸臂的一端在步进电机的带动下沿轴向活动；所述的步进机构由两部分外壳组成，两部分外壳之间通过光杆衔接，两部分外壳在步进电机的带动下完成伸缩运动；当遇到弯道需要转动时，步进机构绕与支撑机构之间的铰接点转动。本发明专利技术能够实现管道内的自适应性支撑、行走以及转弯功能，优化空间上的利用程度。

A Miniature Pipeline Detection Robot

A miniature pipeline detection robot consists of a first support mechanism, a second support mechanism and a stepping mechanism driven by three stepping motors. The stepping mechanism is articulated between the first support mechanism and the second support mechanism. The first support mechanism and the second support mechanism include a plurality of support components distributed on the periphery of the shell, each group of support. The part is composed of two flexion and extension arms, one end of which is fixed on the shell, the other end of which moves along the axis driven by the stepping motor. The stepping mechanism is composed of two parts of the shell, which are connected by a light rod, and the two parts of the shell are driven by the stepping motor to complete the expansion and contraction movement when encountering a bend. When rotation is required, the stepping mechanism rotates around the hinge point between the supporting mechanism and the stepping mechanism. The invention can realize the adaptive support, walking and turning functions in the pipeline, and optimize the utilization degree in space.

【技术实现步骤摘要】
一种微小型管道探测机器人
本专利技术属于管道探测领域，具体涉及一种微小型管道探测机器人。
技术介绍
目前的管道机器人大多通过履带、轮子等装置实现在管道中的移动，却在实际工况中存在着或多或少的缺陷，例如西气东输的管道、核反应堆的管道等，维护和管理的成本较高。现有管道探测机器人的体积较大且行动不灵敏，不适用于小型管道。虽然国内已研究生产出一些机器人产品，但仍难以适应复杂的工况条件且研制成本较高，设备难以进行批量成产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种微小型管道探测机器人，能够实现管道内的自适应性支撑、行走以及转弯功能，优化空间上的利用程度。为了实现上述目的，本专利技术探测机器人采用的技术方案为：包括分别由三个步进电机进行驱动的第一支撑机构、第二支撑机构以及步进机构，步进机构采用铰接的方式连接在第一支撑机构和第二支撑机构之间，所述的第一支撑机构和第二支撑机构包括均布在壳体外周上的多组支撑件，每组支撑件由交叉铰接在一起的两个屈伸臂组成，且其中一个屈伸臂的一端固定在壳体上，另一个屈伸臂的一端在步进电机的带动下沿轴向活动；所述的步进机构由两部分外壳组成，两部分外壳之间通过光杆衔接，两部分外壳在步进电机的带动下完成伸缩运动；当遇到弯道需要转动时，步进机构绕与支撑机构之间的铰接点转动。所述的第一支撑机构和第二支撑机构与步进机构的壳体之间通过自带铰接部分的铰接盖以及销轴进行铰接。所述两个支撑机构的壳体外周上均等间距分布有三组支撑件，壳体上沿轴向开槽为其中一个沿轴向运动的屈伸臂提供活动空间，沿轴向运动的屈伸臂端部与壳体内部的外圆盘相连，所述的外圆盘通过螺栓套装在与步进电机转轴相连接的丝杠上。步进机构包括第一中间外壳和第二中间外壳，步进电机设置在第二中间外壳当中，第一中间外壳的一端设置内圆盘，步进电机通过转轴带动丝杠，所述的内圆盘与丝杠连接。第一中间外壳和第二中间外壳之间等间距分布三根光杆，光杆的长度为步进机构的伸缩范围。所述的步进电机均采用过度配合的方式通过电机座固定在各机构的壳体当中。探测设备通过缆线将管道内的实际工况反馈到PC终端，探测设备包括微型摄像头、照明光源以及传感器。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：采用模块化设计将机器人分解为三个模块，三个模块分别由相同规格的步进电机驱动，三部分模块协调运转来实现机器人在管道内自适应的支撑、行走和转弯功能，该机器人整体上采用对称式设计，当需要径向行走时，支撑机构上的支撑件紧贴管壁，步进机构的两部分外壳相互接触，此时后壳内的步进电机停止运转，前壳内的步进电机旋转使得屈伸臂收缩，当屈伸臂与管壁分离时电机停止运转，随后中间外壳中的步进电机运转，中间外壳沿着轴向移动至光杆的极限位置时，中间壳体中的步进电机停止运转，随即前壳内的步进电机运转，前壳内的步进电机旋转使得屈伸臂扩张与管壁接触时电机停止运转。之后，后壳内的步进电机旋转使得屈伸臂收缩从而与管壁分离时电机停止运转，中间壳体沿着轴向移动再次使两部分外壳相互接触，最后，后壳内的步进电机旋转使得屈伸臂扩张与管壁接触时电机停止运转，从而完成了一个步进周期。本专利技术步进机构采用铰接的方式连接在第一支撑机构和第二支撑机构之间，当遇到弯道需要转动时，两个铰接部分会围绕着铰接点转动。本专利技术充分利用管道机器人的纵向空间，在有限的空间里使得管道机器人能够为其他探测装备提供一个可操纵的探测移动平台，使用人性化，控制灵活。附图说明图1本专利技术机器人的剖视图；图2本专利技术机器人的主视图；图3本专利技术机器人的侧视图；图4本专利技术机器人的等轴测图；图5本专利技术步进机构的等轴测图；图6本专利技术支撑机构的等轴测图；附图中：1-外壳盖；2-屈伸臂；3-支撑件销；4-前壳；5-铰接盖；6-第一中间外壳；7-光杆；8-第二中间外壳；9-电机座；10-后壳；11-外圆盘；12-步进电机；13-内圆盘；14-限位件。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术以步进电机作为输入动力，通过步进电机转轴携带的丝杠与圆盘上固定的螺栓传动，包括分别由三个步进电机12进行驱动的第一支撑机构、第二支撑机构以及步进机构，步进机构采用铰接的方式连接在第一支撑机构和第二支撑机构之间，第一支撑机构和第二支撑机构与步进机构的壳体之间通过自带铰接部分的铰接盖5以及销轴进行铰接。第一支撑机构和第二支撑机构包括均布在壳体外周上的三组支撑件，每组支撑件由交叉铰接在一起的两个屈伸臂2组成，其中一个屈伸臂2的一端固定在壳体上，另一个屈伸臂2的一端在步进电机的带动下沿轴向活动，壳体上沿轴向开槽提供屈伸臂2的活动空间，屈伸臂2的端部与壳体内部的外圆盘11相连，外圆盘11通过螺栓套装在步进电机的转轴上。步进机构包括第一中间外壳6和第二中间外壳8，步进电机设置在第二中间外壳8当中，第一中间外壳6的一端设置内圆盘13，内圆盘13与步进电机的转轴螺纹连接。两部分外壳之间通过光杆7衔接，两部分外壳在步进电机的带动下完成伸缩运动；第一中间外壳6和第二中间外壳8之间等间距分布三根光杆7，光杆7的长度为步进机构的伸缩范围。当遇到弯道需要转动时，步进机构绕与支撑机构之间的铰接点转动。步进电机12均采用过度配合的方式通过电机座9固定在各机构的壳体当中。通过限位件14将内圆盘13与第一中间外壳6进行固定。本专利技术能够充分利用管道机器人的纵向空间，在有限的空间里使得管道机器人可搭载微型摄像头、LED照明光源等探测设备，为探测装备提供一个可操纵的移动平台。摄像头等通过缆线将管道内的实际工况反馈到PC终端。为了实现本专利技术的人性化和灵活性，可以通过编程控制机器人的前进、后退以及停止三种状态，方便技术人员的操作。本专利技术的工作过程如下：首先将机器人放置于管道入口，控制后置步进电机12转动使屈伸臂2接触管道内壁并顶紧，控制前置步进电机12转动使屈伸臂2收回，之后控制中间步进电机12转动使装置的前半部分向前缩进，到达缩进限度后，控制前置步进电机12转动使屈伸臂2接触管道内壁并顶紧，控制后置步进电机12转动使屈伸臂2收回，然后控制中间步进电机12转动使装置的后半部分向前缩进，如此完成一个周期运动，不断重复，完成装置的驱动过程。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并非用以对本专利技术做任何形式上的限定，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本专利技术基本构思的前提下，本专利技术还可以做出若干简单的修改及替换，这些修改及替换也均会落入由所提交权利要求划定的专利保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微小型管道探测机器人，其特征在于：包括分别由三个步进电机(12)进行驱动的第一支撑机构、第二支撑机构以及步进机构，步进机构采用铰接的方式连接在第一支撑机构和第二支撑机构之间，所述的第一支撑机构和第二支撑机构包括均布在壳体外周上的多组支撑件，每组支撑件由交叉铰接在一起的两个屈伸臂(2)组成，且其中一个屈伸臂(2)的一端固定在壳体上，另一个屈伸臂(2)的一端在步进电机的带动下沿轴向活动；所述的步进机构由两部分外壳组成，两部分外壳之间通过光杆(7)衔接，两部分外壳在步进电机的带动下完成伸缩运动；当遇到弯道需要转动时，步进机构绕与支撑机构之间的铰接点转动。

【技术特征摘要】
1.一种微小型管道探测机器人，其特征在于：包括分别由三个步进电机(12)进行驱动的第一支撑机构、第二支撑机构以及步进机构，步进机构采用铰接的方式连接在第一支撑机构和第二支撑机构之间，所述的第一支撑机构和第二支撑机构包括均布在壳体外周上的多组支撑件，每组支撑件由交叉铰接在一起的两个屈伸臂(2)组成，且其中一个屈伸臂(2)的一端固定在壳体上，另一个屈伸臂(2)的一端在步进电机的带动下沿轴向活动；所述的步进机构由两部分外壳组成，两部分外壳之间通过光杆(7)衔接，两部分外壳在步进电机的带动下完成伸缩运动；当遇到弯道需要转动时，步进机构绕与支撑机构之间的铰接点转动。2.根据权利要求1所述的微小型管道探测机器人，其特征在于：所述的第一支撑机构和第二支撑机构与步进机构的壳体之间通过自带铰接部分的铰接盖(5)以及销轴进行铰接。3.根据权利要求1所述的微小型管道探测机器人，其特征在于：所述两个支撑机构的壳体外周上均等间距分布有三组支撑件，壳体上沿轴向开槽为其中一个沿轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永生，陈家硕，苏康泽，李澳林，王耀耀，翁晨博，刘森森，吴宇航，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61