一种直轮驱动式变径管道巡检机器人制造技术

本实用新型专利技术一种直轮驱动式变径管道巡检机器人，属于管道机器人技术领域；所要解决的技术问题为提供一种可应对复杂管道的直轮驱动式变径管道巡检机器人；采用的技术方案为：驱动单元的结构为：两个驱动轮系统安装在底板后端的两侧，一个万向支撑轮安装在底板前端，底板上安装有变径主动调节系统；转弯与对心系统的结构为：方杆竖直设置，其下端与驱动单元中的底板前端铰接，其中部套装有直线轴承，直线轴承上固定有轴承连接器；检测单元的结构为：壳体上安装有多个检测装置，壳体通过轴承和轴承连接器连接，多个类L形支架的一端铰接在壳体上，另一端安装有万向轮，每个类L形支架与壳体之间均安装有弹簧自适应调节系统；本实用新型专利技术用于管道巡检。

A Straight Wheel Driven Patrol Robot for Variable Diameter Pipeline

【技术实现步骤摘要】
一种直轮驱动式变径管道巡检机器人
本技术一种直轮驱动式变径管道巡检机器人，属于管道机器人

技术介绍
现有的管道机器人多为轮式、履带式和螺旋式管道机器人，前两者无法满足复杂环境下驱动轮正压力的自主调节，只能依靠机器人自重来提供正压力。螺旋式机器人结构复杂，多采用电机输出扭矩驱动轮架使其转动，在轮与管道内壁的摩擦力作用下迫使被动轮与轮架分别自传和公转形成行星轮系，利用被动轮轴线与轮架轴线之间的角度关系提供轴向推力的被动驱动形式，牵引力小，传动效率低。另外，现有管道机器人多为固定管径机器人，无法自动适应管径变化，严重影响管道机器人的通用性。
技术实现思路
本技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供一种对管道变形或变径部位适应能力强，可应对复杂管道的直轮驱动式变径管道巡检机器人。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种直轮驱动式变径管道巡检机器人，包括：驱动单元、转弯与对心系统和检测单元，驱动单元和检测单元通过转弯与对心系统连接；所述驱动单元的结构为：两个驱动轮系统安装在底板后端的两侧，一个万向支撑轮安装在底板前端，底板上安装有变径主动调节系统；所述驱动轮系统的结构为：电机和驱动轮均安装在安装板上，电机的输出轴通过一对锥齿轮与驱动轮的转轴连接，安装板与底板连接；所述变径主动调节系统的结构为：丝杠水平设置，其一端通过轴承安装在丝杠支座上，另一端通过联轴器与变径调节电机的输出轴连接，滑块通过螺纹套装在丝杠上，支撑轮由连杆机构控制随滑块在丝杠上水平移动而上下移动，支撑轮上安装有压力传感器，变径调节电机和丝杠支座均固定安装在底板上；所述转弯与对心系统的结构为：方杆竖直设置，其下端与驱动单元中的底板前端铰接实现水平转动，其中部套装有直线轴承，直线轴承上固定有轴承连接器；所述检测单元的结构为：壳体上安装有多个检测装置，壳体通过轴承和转弯与对心系统中的轴承连接器连接实现径向旋转，多个类L形支架围绕壳体径向均布，类L形支架的一端铰接在壳体上，另一端安装有万向轮，每个类L形支架与壳体之间均安装有弹簧自适应调节系统。所述驱动轮系统中安装板与底板之间通过变径被动调节系统连接，所述变径被动调节系统的结构为：合页的转动轴上套装扭簧，扭簧的两端分别与合页的两个页片固定；所述驱动单元中的万向支撑轮通过弹簧套筒与底板连接实现被动调节。进一步的，所述连杆机构的结构为：第一连杆倾斜设置，下端固定在底板上，上端与第二连杆的下端铰接，第三连杆的下端与滑块铰接，上端与第二连杆的中部铰接，第二连杆的上端安装支撑轮。进一步的，所述转弯与对心系统中方杆的下端与双层夹板固定，底板插入双层夹板中后用销轴铰接。进一步的，所述弹簧自适应调节系统的结构为：套筒的底端铰接在所述壳体上，套筒内套装有弹簧，弹簧的一端固定在套筒的底面上，另一端固定在弹簧压盖上，弹簧压盖套装在套筒内部，连接杆的一端固定在弹簧压盖上，另一端伸出套筒外并与类L形支架铰接。进一步的，所述检测单元中的检测装置为摄像头，或为检测传感器，或为摄像头加检测传感器。本技术与现有技术相比具有以下有益效果。1、本技术中，驱动单元中的变径主动调节系统和变径被动调节系统相结合，变径主动调节系统通过电机进行控制，能够持久的保持支撑轮与管道内壁接触部分的正压力，变径被动调节系统对管道内微小障碍进行自适应调节，从而增大了本技术对管径的适应范围，也使本技术在管道内的行进过程中具有更大的灵活性。2、本技术中，驱动单元中的万向支撑轮与底板之间通过弹簧套筒连接，保证了万向支撑轮能够一直接触管道壁，维持驱动单元稳定运行。3、本技术中，检测单元中的弹簧自适应调节系统保证了万向轮始终与管道壁相接触，弹簧自适应调节系统适应能力大，占用空间小、动作灵活且延迟性小。4、本技术中，驱动单元和检测单元之间用转向与对心系统连接，其中转向铰链用于转向，保证了检测单元过弯时推力的稳定传输，直线轴承用于对心，防止了本技术因为驱动单元与检测单元两部分中心高度不同而失稳。5、本技术中，检测单元中的万向轮配合与转向与对心系统连接的轴承，实现了检测单元径向360°旋转，使检测单元可稳定通过管道内的微小障碍。6、本技术中，驱动轮系统中电机通过一对锥齿轮直接作用与驱动轮，系统直接控制电机转速改变驱动轮的行进速度，简化了动力结构，降低了系统自损功耗，大大增加了动力传输效率，又在一定程度上降低了日常保养维护的难度。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为图1的俯视图。图3为本技术中变径主动调节系统的结构示意图。图4为本技术中驱动轮系统的结构示意图。图5为本技术中变径被动调节系统的结构示意图。图6为本技术中变径被动调节系统的爆炸图。图7为本技术中弹簧自适应调节系统的结构示意图。图8为本技术中弹簧自适应调节系统的爆炸图。图9为本技术中转弯与对心系统的结构示意图。图中：1为驱动单元，11为驱动轮系统，111为电机，112为驱动轮，113为安装板，114为锥齿轮，12为底板，13为万向支撑轮，14为变径主动调节系统，141为丝杠，142为丝杠支座，143为变径调节电机，144为滑块，145为支撑轮，146为第一连杆，147为第二连杆，148为第三连杆，15为变径被动调节系统，151为合页，152为转动轴，153为扭簧，2为转弯与对心系统，21为转向铰链，22为直线轴承，23为轴承连接器，24为双层夹板，25为销轴，3为检测单元，31为壳体，32为检测装置，33为类L形支架，34为万向轮，35为弹簧自适应调节系统，351为套筒，352为弹簧，353为弹簧压盖，354为连接杆。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细的说明。如图1-图9所示，本技术一种直轮驱动式变径管道巡检机器人，包括：驱动单元1、转弯与对心系统2和检测单元3，驱动单元1和检测单元3通过转弯与对心系统2连接；所述驱动单元1的结构为：两个驱动轮系统11安装在底板12后端的两侧，一个万向支撑轮13安装在底板12前端，底板12上安装有变径主动调节系统14；所述驱动轮系统11的结构为：电机111和驱动轮112均安装在安装板113上，电机111的输出轴通过一对锥齿轮114与驱动轮112的转轴连接，安装板113与底板12连接；所述变径主动调节系统14的结构为：丝杠141水平设置，其一端通过轴承安装在丝杠支座142上，另一端通过联轴器与变径调节电机143的输出轴连接，滑块144通过螺纹套装在丝杠141上，支撑轮145由连杆机构控制随滑块144在丝杠141上水平移动而上下移动，支撑轮145上安装有压力传感器，变径调节电机143和丝杠支座142均固定安装在底板12上；所述转弯与对心系统2的结构为：方杆21竖直设置，其下端与驱动单元1中的底板12前端铰接实现水平转动，其中部套装有直线轴承22，直线轴承22上固定有轴承连接器23；所述检测单元3的结构为：壳体31上安装有多个检测装置32，壳体31通过轴承和转弯与对心系统2中的轴承连接器23连接实现径向旋转，多个类L形支架33围绕壳体31径向均布，类L形支架33的一端铰接在壳体31上，另一端安装有万向轮34，每个类L形支架33与壳体31之间均安装有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直轮驱动式变径管道巡检机器人，其特征在于包括：驱动单元（1）、转弯与对心系统（2）和检测单元（3），驱动单元（1）和检测单元（3）通过转弯与对心系统（2）连接；所述驱动单元（1）的结构为：两个驱动轮系统（11）安装在底板（12）后端的两侧，一个万向支撑轮（13）安装在底板（12）前端，底板（12）上安装有变径主动调节系统（14）；所述驱动轮系统（11）的结构为：电机（111）和驱动轮（112）均安装在安装板（113）上，电机（111）的输出轴通过一对锥齿轮（114）与驱动轮（112）的转轴连接，安装板（113）与底板（12）连接；所述变径主动调节系统（14）的结构为：丝杠（141）水平设置，其一端通过轴承安装在丝杠支座（142）上，另一端通过联轴器与变径调节电机（143）的输出轴连接，滑块（144）通过螺纹套装在丝杠（141）上，支撑轮（145）由连杆机构控制随滑块（144）在丝杠（141）上水平移动而上下移动，支撑轮（145）上安装有压力传感器，变径调节电机（143）和丝杠支座（142）均固定安装在底板（12）上；所述转弯与对心系统（2）的结构为：方杆（21）竖直设置，其下端与驱动单元（1）中的底板（12）前端铰接实现水平转动，其中部套装有直线轴承（22），直线轴承（22）上固定有轴承连接器（23）；所述检测单元（3）的结构为：壳体（31）上安装有多个检测装置（32），壳体（31）通过轴承和转弯与对心系统（2）中的轴承连接器（23）连接实现径向旋转，多个类L形支架（33）围绕壳体（31）径向均布，类L形支架（33）的一端铰接在壳体（31）上，另一端安装有万向轮（34），每个类L形支架（33）与壳体（31）之间均安装有弹簧自适应调节系统（35）。...

【技术特征摘要】
1.一种直轮驱动式变径管道巡检机器人，其特征在于包括：驱动单元（1）、转弯与对心系统（2）和检测单元（3），驱动单元（1）和检测单元（3）通过转弯与对心系统（2）连接；所述驱动单元（1）的结构为：两个驱动轮系统（11）安装在底板（12）后端的两侧，一个万向支撑轮（13）安装在底板（12）前端，底板（12）上安装有变径主动调节系统（14）；所述驱动轮系统（11）的结构为：电机（111）和驱动轮（112）均安装在安装板（113）上，电机（111）的输出轴通过一对锥齿轮（114）与驱动轮（112）的转轴连接，安装板（113）与底板（12）连接；所述变径主动调节系统（14）的结构为：丝杠（141）水平设置，其一端通过轴承安装在丝杠支座（142）上，另一端通过联轴器与变径调节电机（143）的输出轴连接，滑块（144）通过螺纹套装在丝杠（141）上，支撑轮（145）由连杆机构控制随滑块（144）在丝杠（141）上水平移动而上下移动，支撑轮（145）上安装有压力传感器，变径调节电机（143）和丝杠支座（142）均固定安装在底板（12）上；所述转弯与对心系统（2）的结构为：方杆（21）竖直设置，其下端与驱动单元（1）中的底板（12）前端铰接实现水平转动，其中部套装有直线轴承（22），直线轴承（22）上固定有轴承连接器（23）；所述检测单元（3）的结构为：壳体（31）上安装有多个检测装置（32），壳体（31）通过轴承和转弯与对心系统（2）中的轴承连接器（23）连接实现径向旋转，多个类L形支架（33）围绕壳体（31）径向均布，类L形支架（33）的一端铰接在壳体（31）上，另一端安装有万向轮（34），每个类L形支架（33）与壳体（31）之间均安装有弹簧自适应调节系统（35）。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫宏伟，袁飞，李亚杰，彭方现，高强，卫红梅，霍红，杨雄，侯相荣，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：新型
国别省市：山西,14