可变形履带式球形管道机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种可变形履带式球形管道机器人，该机器人包括壳体和设于其内的控制部件，壳体包括左半球壳、中间连接件和右半球壳，左半球壳通过中间连接件与右半球壳相连，关于中间连接件对称，左半球壳位于内端处设有左侧履带，右半球壳位于内端处设有右侧履带。本发明专利技术能够搭载各种相关探测器进入复杂的管道内部，可代替人工检测，通过对自身结构的变形，将本来的球形结构变为长条形的履带结构，便于通过管道内的障碍，此外，该球形机器人的球壳正向、逆向变形完全可逆，控制过程简单，参与变形的机构少，能够较快而且方便地实现运动与变形。

【技术实现步骤摘要】
可变形履带式球形管道机器人
本专利技术涉及管道检测
，尤其涉及一种可变形履带式球形管道机器人。
技术介绍
众所周知，在现代工业生产和日常生活中，管道作为一种安全、经济的物料输送手段，在天然气，石油，化工原料和供水等各个方面得到了广泛的应用。随着使用年限的增加，管道会出现各种问题，如腐蚀、裂缝、意外损伤等，严重影响正常的生产生活秩序。由于管道错综复杂的分布在地下，内部环境复杂，不利于人工作业，因此使用机器人进行管道检测是目前技术发展的一个主要方向，如何设计一种可以很好适应在管道环境中运动的机器人成为研究热点。一般管内机器人行走结构形式有轮式、履带式、腿式和蠕动式。而用于城市污水、石油天然气输送、工业物料运输、给排水和建筑物的通风系统的管道多为中小管道，其管径范围在30-200mm。在如此狭小的管道空间之中，球形管道机器人成为了首选。球形管道机器人可以在地形不平稳的环境中保持系统的平衡，甚至在发生碰撞后可以通过自身的短暂调整而恢复稳态，且空间占比低，运动转弯灵活，行驶阻力小。但当球形管道机器人遇到管道内较大的障碍物时，自身的体积限制了球形管道机器人通过障碍物，使得管道检测工作不能正常运行。因此，有必要设计一种新型的球形管道机器人，能够解决球形管道机器人在面对管道内较大障碍物时，体积太大无法通过的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种可变形履带式球形管道机器人。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：一种可变形履带式球形管道机器人，该机器人包括壳体和设于其内的控制部件，所述壳体包括左半球壳、中间连接件和右半球壳，所述左半球壳通过中间连接件与右半球壳相连，所述关于中间连接件对称，所述左半球壳位于内端处设有左侧履带，所述右半球壳位于内端处设有右侧履带。进一步地，上述可变形履带式球形管道机器人中，所述左半球壳、右半球壳的结构相同，各自包括支撑滑轮a、大内直齿轮、竖直方向支撑迷你气缸a、滑槽盒迷你气缸a、水平方向迷你气缸a、舵机平台、水平方向迷你气缸b、水平方向迷你气缸c、水平方向迷你气缸d、竖直方向支撑迷你气缸b、支撑滑轮b、滑槽盒迷你气缸b、固定框架、滑槽盒和半球壳侧面部件；所述支撑滑轮a、支撑滑轮b各自的一端与大内直齿轮的滑槽相接触，另一端分别与竖直方向支撑迷你气缸a、竖直方向支撑迷你气缸b相连接，所述竖直方向支撑迷你气缸a、竖直方向支撑迷你气缸b通过固定框架上的套孔固定在固定框架上，所述滑槽盒迷你气缸a、滑槽盒迷你气缸b通过固定框架侧面的套孔固定在固定框架上；所述水平方向迷你气缸a、舵机平台、水平方向迷你气缸b、水平方向迷你气缸c、水平方向迷你气缸d固定在固定框架的上下两侧；所述滑槽盒包括弹簧a、电机a、直齿轮支架a、直齿轮支架b、弹簧b、推拉式电磁铁a、电机b、滑槽盒水平气缸、推拉式电磁铁b；所述滑槽盒迷你气缸与滑槽盒连接处设有弹簧a，所述滑槽盒迷你气缸b与滑槽盒连接处设有弹簧b；所述直齿轮支架a、直齿轮支架b位于滑槽盒的导轨上，在滑槽盒水平气缸的推动下能够沿水平方向进行相向滑动；所述舵机平台与水平方向迷你气缸a、水平方向迷你气缸b、水平方向迷你气缸c、水平方向迷你气缸d四个推杆固定，四个迷你气缸的推杆同时运动时能够使舵机平台在水平方向自由运动。进一步地，上述可变形履带式球形管道机器人中，所述滑槽盒内部设有直齿轮Ⅰ、直齿轮Ⅱ、直齿轮Ⅲ、锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ组成，它们相互啮合组成齿轮啮合传动部件，所述直齿轮Ⅲ与大内直齿轮相互啮合，所述直齿轮Ⅲ与直齿轮支架a之间通过推拉式电磁铁b相连接，所述直齿轮Ⅲ与直齿轮支架b之间通过推拉式电磁铁a相连接，所述锥齿轮Ⅱ与锥齿轮Ⅰ相互啮合，所述锥齿轮Ⅰ与直齿轮Ⅰ位于同一转轴，所述直齿轮Ⅰ与直齿轮Ⅱ相互啮合，所述直齿轮Ⅲ与左侧履带或右侧履带的内圈齿槽相互啮合。进一步地，上述可变形履带式球形管道机器人中，所述半球壳侧面部件包括侧球壳起始处舵机、侧球壳中段处舵机、侧球壳末段和侧球壳中段，所述侧球壳起始处舵机安装在舵机平台上。进一步地，上述可变形履带式球形管道机器人中，所述中间连接件包括外层套筒、中层套筒、传感器支架、内套筒a、内套筒b、内套筒c和内套筒d；四个内套筒分别套设在四个水平方向迷你气缸的外部，所述中层套筒套在四个内套筒的外部，所述传感器支架固定在中层套筒的外侧，所述外层套筒套设在中层套筒及传感器支架的外侧。进一步地，上述可变形履带式球形管道机器人中，所述控制部件包括电池模块、二氧化碳迷你气瓶模块、电机驱动模块、迷你气缸控制模块、主制模块和传感器模块，所述控制部件通过固定在固定框架上，所述固定框架上设有电池座和气瓶座，所述电池模块放置在电池座上，所述二氧化碳迷你气瓶模块放置在气瓶座上，所述主控模块与电池座固定连接，所述主控模块的上方分别放置着电机驱动模块、传感器模块和迷你气缸控制模块。进一步地，上述可变形履带式球形管道机器人中，所述传感器模块的传感器为超声波传感器。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术可变形履带式球形管道机器人拥有两种运动方式，球形采用左右半球差动式驱动，转弯半径小，易于控制；履带式运动，可以面对各种复杂的工作环境。2、本专利技术可变形履带式球形管道机器人未变形时，整体外形为球形管道机器人外形为球形，保留了球形管道机器人的规整外形、空间占比低、转弯灵活、行驶阻力小，并且比摆轮式具有更好爬坡能力，抗倾翻能力强，并且侧球壳的转动和移动可以调整重心，倾翻后也可迅速调整过来；在管道道中运动时，与管道内壁最多有两个接触点，接触截面积小，不会发生与管道内部的直接碰撞，避免了可能对管道内部结构的破坏。变形后，成为履带式机器人，在爬坡和复杂路况时，具有较为出色的能力。3、本专利技术可变形履带式球形管道机器人的内部驱动方式采用内齿轮啮合传动，外齿轮与球壳相连接，电机减速后带动外齿轮，向前运动，通过齿轮啮合不易打滑；变形时通过气缸与电磁铁可以迅速简单地完成变形；变形后的履带式机器人具有不易打滑，运动平稳的优点。4、本专利技术可变形履带式球形管道机器人采用的是左右半球的结构，每个半球可以独自控制，完成各自的运动和变形左右半球完全封闭，保留了球形管道机器人封闭性好的优点，可以将机器人内部机构及不易暴露的传感器安置在封闭区域，两个半球中间留有空隙，便于安装一些特殊的需要暴露于外部环境的传感器。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的总体外形图；图2是本专利技术中左半球壳的内部结构示意图；图3是本专利技术中滑槽盒的结构示意图；图4是本专利技术的半球壳侧面部件的结构示意图；图5是本专利技术中齿轮啮合传动部件的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可变形履带式球形管道机器人，其特征在于：该机器人包括壳体和设于其内的控制部件，所述壳体包括左半球壳(1)、中间连接件和右半球壳(5)，所述左半球壳(1)通过中间连接件与右半球壳(5)相连，所述关于中间连接件对称，所述左半球壳(1)位于内端处设有左侧履带(2)，所述右半球壳位于内端处设有右侧履带(4)。/n

【技术特征摘要】
1.可变形履带式球形管道机器人，其特征在于：该机器人包括壳体和设于其内的控制部件，所述壳体包括左半球壳(1)、中间连接件和右半球壳(5)，所述左半球壳(1)通过中间连接件与右半球壳(5)相连，所述关于中间连接件对称，所述左半球壳(1)位于内端处设有左侧履带(2)，所述右半球壳位于内端处设有右侧履带(4)。


2.根据权利要求1所述的可变形履带式球形管道机器人，其特征在于：所述左半球壳(1)、右半球壳(5)的结构相同，各自包括支撑滑轮a(6)、大内直齿轮(7)、竖直方向支撑迷你气缸a(8)、滑槽盒迷你气缸a(9)、水平方向迷你气缸a(10)、舵机平台(11)、水平方向迷你气缸b(12)、水平方向迷你气缸c(13)、水平方向迷你气缸d(14)、竖直方向支撑迷你气缸b(15)、支撑滑轮b(16)、滑槽盒迷你气缸b(17)、固定框架(18)、滑槽盒(19)和半球壳侧面部件；所述支撑滑轮a(6)、支撑滑轮b(16)各自的一端与大内直齿轮(7)的滑槽相接触，另一端分别与竖直方向支撑迷你气缸a(8)、竖直方向支撑迷你气缸b(15)相连接，所述竖直方向支撑迷你气缸a(8)、竖直方向支撑迷你气缸b(15)通过固定框架上的套孔固定在固定框架(18)上，所述滑槽盒迷你气缸a(9)、滑槽盒迷你气缸b(17)通过固定框架(18)侧面的套孔固定在固定框架(18)上；所述水平方向迷你气缸a(10)、舵机平台(11)、水平方向迷你气缸b(12)、水平方向迷你气缸c(13)、水平方向迷你气缸d(14)固定在固定框架(18)的上下两侧；
所述滑槽盒(19)包括弹簧a(20)、电机a(21)、直齿轮支架a(22)、直齿轮支架b(23)、弹簧b(24)、推拉式电磁铁a(25)、电机b(26)、滑槽盒水平气缸(27)、推拉式电磁铁b(28)；所述滑槽盒迷你气缸(9)与滑槽盒(19)连接处设有弹簧a(20)，所述滑槽盒迷你气缸b(17)与滑槽盒(19)连接处设有弹簧b(24)；所述直齿轮支架a(22)、直齿轮支架b(23)位于滑槽盒(19)的导轨上，在滑槽盒水平气缸(27)的推动下能够沿水平方向进行相向滑动；
所述舵机平台(11)与水平方向迷你气缸a(10)、水平方向迷你气缸b(12)、水平方向迷你气缸c(13)、水平方向迷你气缸d(14)四个推杆固定，四个迷你气缸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，罗智升，岳吉祥，卢浩翔，吴喆，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34