一种柔性管道机器人制造技术

本发明专利技术涉及机器人技术领域，更具体地，涉及一种柔性管道机器人，包括转弯机构，所述转弯机构的两端对称设有行走机构，所述行走机构包括旋转轴、行走轮组、伸缩变径机构，所述旋转轴的一端与所述转弯机构连接，所述行走轮组设于所述旋转轴的另一端，所述伸缩变径机构套接在所述旋转轴上对所述行走轮组进行伸缩变径。本发明专利技术设计了该款可伸缩的柔性管道机器人，在保证机器人体积小巧的情况下，可以很好的通过水平、倾斜还是垂直的Y型管、四通管等管道，该机器可在管道中实现灵活的变向，具有很强的普适性。

A Flexible Pipeline Robot

【技术实现步骤摘要】
一种柔性管道机器人
本专利技术涉及机器人
，更具体地，涉及一种柔性管道机器人。
技术介绍
管道运输作为一种高效的运输方式，因其运输量大、运输平稳、投资少、占地少等优点被运用于运输石油、煤气和化学产品等。在自然的环境中，管道会随着时间的增长而发生不同程度的腐蚀。为了提高管道的使用寿命和防止管道泄露，管道的定时监测和维修是必不可少的。管道机器人的出现便为管道的监测和维护提供了一种有效的途径。市面上的管道机器人虽然种类不少，但仍存在管道类型单一，不可经过垂直的四通管等问题。例如中国专利号CN205938338U，该装置属于一种螺旋式管道内壁机器人，存在单一运动方向变向、行进方式单一等问题。
技术实现思路
本专利技术主要是为了解决管道机器人可通过管道类型单一、普适性不强、转向不灵活等问题。故本专利技术设计了该款可伸缩的柔性管道机器人，在保证机器人体积小巧的情况下，可以很好的通过水平、倾斜还是垂直的Y型管、四通管等管道，该机器可在管道中实现灵活的变向，具有很强的普适性。本专利技术的技术方案是：一种柔性管道机器人，包括转弯机构，所述转弯机构的两端对称设有行走机构，所述行走机构包括旋转轴、行走轮组、伸缩变径机构，所述旋转轴的一端与所述转弯机构连接，所述行走轮组设于所述旋转轴的另一端，所述伸缩变径机构套接在所述旋转轴上对所述行走轮组进行伸缩变径。通过伸缩变径机构可调整行走轮组的张开程度可适应不同管径的管道，同时行走轮组可使该机器在管道中实现自由的变向前进或后退，克服了通过管道类型单一、不可自由变向等问题；通过转弯机构使机器人两端的行走机构折叠一定角度，无论在倾斜还是垂直的Y型管、四通管等管道都能进行转向，满足了管道机器人在管道内灵活运动的要求。进一步，所述转弯机构包括第一轴套和第二轴套，所述第一轴套与所述第二轴套铰接，所述第一轴套和所述第二轴套相互远离的一端均与所述旋转轴连接。进一步，所述第二轴套上固定有转弯电机，所述转弯电机的输出轴与所述第一轴套和所述第二轴套进行铰接的转轴连接。第一轴套的底部两侧固定有转轴与第二轴套的安装座进行铰接，转弯电机的输出轴与第一轴套的转轴连接，在需要进行转弯时，驱动转弯电机转动，因为转弯电机固定在第二轴套上，所以转弯电机带动第一轴套相对第二轴套进行转动一定角度，使整个机器人进行一定角度的折叠，再驱动行走轮组前进，以便机器人顺利进行转弯，在转弯过程中，逐渐使其转弯电机反转，使机器人逐步恢复之前的不折叠状态，直到转弯完毕后，恢复到之前的不折叠状态继续前进。进一步，所述旋转轴设有螺纹端，所述第一轴套和所述第二轴套均设有螺纹孔，所述旋转轴与所述第一轴套和所述第二轴套均为螺纹连接，所述行走轮组设于所述旋转轴的非螺纹端末端，所述伸缩变径机构套接在所述旋转轴的非螺纹端上。旋转轴与轴套之间采用螺纹连接的方式，便于拆卸安装。进一步，所述行走轮组包括支撑杆、主动轮组、从动轮组、副杆、固定环，所述旋转轴的末端设有圆台，所述支撑杆对称设于所述旋转轴的两侧，两个所述支撑杆的一端均与所述固定环连接，所述固定环套接在所述旋转轴与所述伸缩变径机构固定连接，一个所述支撑杆的另一端与所述从动轮组连接，另一个所述支撑杆的另一端与所述主动轮组连接，所述副杆对称设于所述圆台的两侧，两个所述副杆的一端均与所述圆台铰接，两个所述副杆的另一端均与所述支撑杆铰接。进一步，所述主动轮组设有第一固定架，所述第一固定架的底部与所述支撑杆固定连接，所述第一固定架的底部设有旋转电机，所述旋转电机的转动轴穿出所述第一固定架与所述主动轮组连接，并驱动所述主动轮组进行旋转，所述主动轮组设有行走电机和主动轮，所述行走电机的转动轴通过齿轮啮合驱动所述主动轮行走。进一步，所述从动轮组设有第二固定架、万向轮，所述第二固定架的底部与所述支撑杆固定连接，所述万向轮设置在所述第二固定架上。当本机器人在行进的过程中，通过行走电机可驱动主动轮前进或后退，从动轮组中的万向轮跟随运动，可通过驱动旋转电机来使整个主动轮组进行旋转，使主动轮组从沿管道方向运动变为绕管壁行走，通过改变旋转电机的转动方向便可改变机器人的行走方式，包括沿管道直线行走和沿管道圆周螺旋行走，其中与水平管道平行行走，可以让机器几乎与水管道轴线在同一直线上，可以沿着水平管道轴线运动，该状态在水平管道中具有较强的越障性；螺旋行走，可沿垂直管道轴线运动，该状态在垂直管道中具有较强的越障性。进一步，所述伸缩变径机构由变径电机、电机固定架、旋转内筒、旋转外筒、滚针轴承组成，所述旋转内筒通过所述滚针轴承套接在所述旋转轴上，所述旋转内筒设有外螺纹，所述旋转外筒设有内螺纹，所述旋转外筒通过内螺纹与所述旋转内筒的外螺纹连接，所述电机固定架固定在所述旋转轴上并设于所述旋转内筒的底部，所述旋转内筒的底部设有齿轮，所述变径电机固定在所述电机固定架，所述变径电机的转动轴通过齿轮与所述旋转内筒底部的齿轮进行啮合，所述固定环固定在所述旋转外筒的顶部。进一步，所述固定环的两侧均与所述支撑杆进行铰接，便于支撑杆进行张开收缩，使行走轮组实现变径。进一步，所述固定环设有圆孔，所述圆孔的半径比所述旋转轴的半径大。避免在进行变径时，固定环由旋转外筒带动进行伸缩时与旋转轴产生干涉，影响行走轮组进行变径。当要进行变径的时候，变径电机转动通过齿轮传动使旋转内筒进行旋转，通过旋转内筒的外螺纹将运动传递到旋转外筒的内螺纹，旋转外筒接受旋转内筒传递过来的运动便可以沿旋转轴方向运动，从而使固定环沿旋转轴方向运动，使固定环通过两侧的支撑杆对行走轮组进行张开或收缩实现变径，其中副杆对支撑杆起支撑作用，通过调节变径电机的转向便可控制行走轮组的张开或收缩。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供一种柔性管道机器人，包括转弯机构、行走轮组、伸缩变径机构；通过伸缩变径机构可调整行走轮组的张开程度可适应不同管径的管道，同时行走轮组中的主动轮组可使该机器在管道中实现自由的变向前进，克服了通过管道类型单一、不可自由变向等问题；通过转弯机构使机器人可折叠一定角度，无论在倾斜还是垂直的Y型管、四通管等管道都能进行转向，满足了管道机器人在管道内灵活运动的要求；本专利技术通用性强、监测维护效率相对较高、体积小巧、结构简单可应用于各类管道监测或维护作业。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是转弯机构的结构示意图；图3是行走轮组与旋转轴的连接结构示意图；图4是主动轮组的结构示意图；图5是变径伸缩机构套接在旋转轴上的结构示意图；图6是进行水平管道之间转弯的原理示意图；图7是进行水平管道进入垂直管道转弯的原理示意图；图中：1-第一轴套、2-第二轴套、3-转弯电机、4-旋转轴、5-支撑杆、6-主动轮组、61-第一固定架、62-旋转电机、63-行走电机、64-主动轮、7-从动轮组、71-第二固定架、72-万向轮、8-副杆、9-固定环、10-圆台、11-变径电机、12-电机固定架、13-旋转外筒。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。实施例1：如图1—图5所示，一种柔性管道机器人，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性管道机器人，其特征在于，包括转弯机构，所述转弯机构的两端对称设有行走机构，所述行走机构包括旋转轴、行走轮组、伸缩变径机构，所述旋转轴的一端与所述转弯机构连接，所述行走轮组设于所述旋转轴的另一端，所述伸缩变径机构套接在所述旋转轴上对所述行走轮组进行伸缩变径。

【技术特征摘要】
1.一种柔性管道机器人，其特征在于，包括转弯机构，所述转弯机构的两端对称设有行走机构，所述行走机构包括旋转轴、行走轮组、伸缩变径机构，所述旋转轴的一端与所述转弯机构连接，所述行走轮组设于所述旋转轴的另一端，所述伸缩变径机构套接在所述旋转轴上对所述行走轮组进行伸缩变径。2.根据权利要求1所述的一种柔性管道机器人，其特征在于，所述转弯机构包括第一轴套和第二轴套，所述第一轴套与所述第二轴套铰接，所述第一轴套和所述第二轴套相互远离的一端均与所述旋转轴连接。3.根据权利要求2所述的一种柔性管道机器人，其特征在于，所述第二轴套上固定有转弯电机，所述转弯电机的输出轴与所述第一轴套和所述第二轴套进行铰接的转轴连接。4.根据权利要求3所述的一种柔性管道机器人，其特征在于，所述旋转轴设有螺纹端，所述第一轴套和所述第二轴套均设有螺纹孔，所述旋转轴与所述第一轴套和所述第二轴套均为螺纹连接，所述行走轮组设于所述旋转轴的非螺纹端末端，所述伸缩变径机构套接在所述旋转轴的非螺纹端上。5.根据权利要求1所述的一种柔性管道机器人，其特征在于，所述行走轮组包括支撑杆、主动轮组、从动轮组、副杆、固定环，所述旋转轴的末端设有圆台，所述支撑杆对称设于所述旋转轴的两侧，两个所述支撑杆的一端均与所述固定环连接，所述固定环套接在所述旋转轴与所述伸缩变径机构固定连接，一个所述支撑杆的另一端与所述从动轮组连接，另一个所述支撑杆的另一端与所述主动轮组连接，所述副杆对称设于所述圆台的两侧，两个所述副杆的...

【专利技术属性】
技术研发人员：田玉琬，文成，王贵，王坤，房军国，曹宇，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：广东,44