斜向轮式转向管道机器人制造技术

本公开涉及一种斜向轮式转向管道机器人，包括：两个斜向滚轮组，这两个斜向滚轮组在非转向状态下彼此平行；呈反向对称布置的两个固定支架，每个固定支架包括侧板和两平行横梁；万向节连接件；万向节；两个驱动电机，这两个驱动电机的输出轴端分别连接至两个斜向滚轮组之一；以及两个转向推杆，这两个转向推杆被连接在两个固定支架的侧板之间。该斜向轮式转向管道机器人采用双驱斜向滚轮结构，滚轮轴径与管道轴径形成夹角，藉由滚轮滚动期间所生成的轴向摩擦分力来驱动管道机器人前进。另外，该斜向轮式转向管道机器人的滚轮轮毂采用的是多幅式分支结构，各辐条均能够单独地控制各自相应的橡胶轮径向伸缩，因而具有自适应管径大小变化的能力。

【技术实现步骤摘要】
斜向轮式转向管道机器人
本申请涉及管道机器人领域，尤其涉及一种斜向轮式转向管道机器人。
技术介绍
提供本章节以便以简化形式介绍本申请所属
的某些现有技术。无论是市政管道还是气液输送管道，当管道内部存在缺陷或损伤时，作业人员无法知道管道内部损伤程度及损伤位置。尤其，对于气液输送管道，需要提前检测其内部损伤程度，以防造成气液泄漏等严重事故。管道内部的检测受到检测环境、管道尺寸等因素的影响，这导致人工检测的操作难度大且检测效率低，甚至存在人工无法检测的情况。管道的种类繁多，包括给水管道、排水管道、燃气管道、热力管道、电力电缆、海底管线等。排水管道一般包括小口径和大口径管道，其中小口径管道多数是波纹管，大口径管道多数采用混泥土管材。通常，管道的连接是纵横交错的，管道通向并非仅有水平直线方向，管道存在交叉口，甚至存在直角拐角。然而，现有技术的检测管道机器人无法同时满足：既能实现拐弯、尤其是实现直角拐弯，又能在内壁非平滑的管道内（例如，在波纹管道内）畅通地行走，还能在机器人主体部分上留有搭载足够检测设备的空间。例如，授权公告号为CN210566984U的中国技术专利，其公开了一种自适应自主转向的轮式管道机器人。该轮式管道机器人包括：箱体、弹性伸缩臂、第一驱动机构、连接机构、行星轮系机构、蜗轮蜗杆机构、皮带传动机构、第二驱动机构、第一制动器和第二制动器。通过弹性伸缩臂绕竖直轴的旋转和蜗轮蜗杆机构将动力通过涡轮传递至皮带传动机构的滚轮，使滚轮沿管壁向前运动，实现机器人的转弯。该轮式管道机器人尽管实现了管道机器人自主转向，但却存在以下不足。一方面，该轮式管道机器人的行星轮与蜗轮蜗杆制造成本高，实现转向功能的结构相当复杂，实现大角度转向的难度较大。另一方面，该轮式管道机器人的结构紧凑，检测设备的搭载空间十分有限。再一方面，使弹簧伸长或缩短以适应管径变化是通过滚轮在竖直方向上受到管壁的挤压或放松，进而带动长连杆和短连杆分别转动从而推动连杆支撑座在连接柱上移动而实现的，这种被动适应管径变化的实施方式难以计及因管道内较大异物造成的管径的不规则突变和管道的十字交叉场景，且暴露的弹簧的形变易受管道内异物的影响（例如，异物嵌入或卡入弹簧以致弹簧无法正常形变）。又例如，授权公告号为CN103672294B的中国专利技术专利，其公开了一种螺旋式管道机器人。该螺旋式管道机器人包括对称布置的行走组件，两套行走组件之间设置有控制组件，行走组件与控制组件之间通过伸缩节和万向节连接，行走组件由安装架内的电机驱动旋转架，从而驱动旋转架上驱动滚轮机构螺旋前进，行走组件与控制组件上均装有导向滚轮机构；滚轮机构通过弹性支撑臂套接在套筒内，在弹性支撑臂内设有多个深度依次递增的外部弹簧通道和内部弹簧通道，外部弹簧通道用于压缩并释放固定在套筒底部的弹簧，内部弹簧通道设有压力可调的密闭空间，通过单向泄压口的设置调节密闭空间的压力。尽管该螺旋式管道机器人能够适应管道内径的变化，但是其仅计及了管道机器人在管道直径渐变的情况下的运行平稳性，而在实际作业中，渐变的管道直径未免过于理想化。另外，当管道机器人在管道内行走遇到障碍物时，某个滚轮受到摩擦卡住，这时滚轮机构以该被卡的滚轮为支点，绕着其轴心沿管道前进方向旋转，由此变换各个滚轮的相对位置，从而可以越过障碍物；然而这种采用三轮式滚轮机构的实施方式仅计及了尺寸比滚轮机构中两个毗邻滚轮之间的距离小的微小管道异物的情形，因而该管道机器人的越障能力也十分有限且并不适合在波纹管道中作业。再例如，授权公告号为CN106015831B的中国专利技术专利，其公开了一种驱动轮转向可控的轮式管道机器人，主要由前后各两弹性臂单元与躯体组成。两前臂单元上分别设置有驱动电机，驱动机器人向前或向后运动；利用差速控制，机器人可以高效平稳地通过弯管。机器人躯体内设置有驱动轮转向变向机构，通过同时调节四个驱动轮与管道截面的夹角，快速调节机器人在管道内的姿态。尽管该轮式管道机器人实现了机器人在管道内的姿态调节，但由于其四个驱动轮与管道截面的夹角是由驱动轮转向变向机构同时驱动的，因此仅能沿着管道作直线运动、绕管道轴线作螺旋运动、或在管道内壁上作回转运动，而难以顺畅地通过管道的交叉口。另外，该轮式管道机器人的结构简单且紧凑，仅能搭载两个摄像机。处于机器人前部中间位置的摄像机在前行过程中拍摄的图像通过处理后用于粗略查探管道情况，当发现管道存在损伤等缺陷时，此时机器人就地作回转运动，位于躯体后箱盖上的另一个摄像机开始工作，用于精确查探管道情况。然而，在管道存在损伤（例如，坑洼、破损等）之处，机器人可能根本无法就地在管道内壁上作回转运动，因而可能无法达到预期的检测效果与准确度。为了改善现有管道机器人在管道中，尤其是在波纹管道中进行作业的性能，本申请公开了一种斜向轮式转向管道机器人。
技术实现思路
提供本章节以便以非限制性的形式介绍以下将在具体实施方式章节中进一步描述的概念的选集。本章节并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本说明书的任一部分中提及的任何或所有缺点的实现。本专利技术的第一方面提供了一种斜向轮式转向管道机器人，包括：两个斜向滚轮组，该两个斜向滚轮组在非转向状态下彼此平行且该斜向滚轮组的轴线与该斜向轮式转向管道机器人的轴线成第一角度；两个固定支架，该两个固定支架呈反向对称布置，每个固定支架包括侧板和两平行横梁，该两平行横梁呈带第二角度的转角的平行轨道布置；万向节连接件，该万向节连接件的第一端连接至该两个固定支架中的第一固定支架的侧板上；万向节，该万向节的第一端连接至该万向节连接件的第二端，该万向节的第二端连接至该两个固定支架中的第二固定支架的侧板上；两个驱动电机，该两个驱动电机分别被定位在该第一固定支架和该第二固定支架的横梁的远离侧板的横梁区段处，并且该两个驱动电机的输出轴端分别连接至该两个斜向滚轮组之一；至少两个转向推杆，该至少两个转向推杆被连接在该第一固定支架和该第二固定支架的侧板之间。在一实施例中，该第一固定支架和该第二固定支架的侧板的中心轴顶端设置有带孔口的凸板；该第一固定支架和该第二固定支架的侧板设置有呈镜像布置的侧边孔，其中该孔口和该侧边孔连接有万向球接头，用以将该至少两个转向推杆分别连接在该孔口之间和该侧边孔之间。在一实施例中，该两个斜向滚轮组中的每一者包括多幅轮毂；其中该多幅轮毂的每根辐条包括：橡胶轮、笔式电动推杆、T型杆和压紧盖。在一实施例中，该多幅轮毂的每根辐条上均设置有供安装该笔式电动推杆的嵌入槽，该笔式电动推杆被安装为嵌入到相应的嵌入槽中，该压紧盖被配置成压紧相应的笔式电动推杆，该笔式电动推杆的推杆端与相应T型杆的杆端铰接，该T型杆的另一端嵌入到相应橡胶轮的槽中。在一实施例中，如前所述的斜向轮式转向管道机器人，还包括：控制盒，该控制盒被固定在该第一固定支架和该第二固定支架中的一者的横梁的靠近侧板的横梁区段处；以及检测设备架，该检测设备架被固定在该第一固定支架和该第二固定支架中的另一者的横梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.斜向轮式转向管道机器人，包括：/n两个斜向滚轮组，所述两个斜向滚轮组在非转向状态下彼此平行且所述斜向滚轮组的轴线与所述斜向轮式转向管道机器人的轴线成第一角度；/n两个固定支架，所述两个固定支架呈反向对称布置，每个固定支架包括侧板和两平行横梁，所述两平行横梁呈带第二角度的转角的平行轨道布置；/n万向节连接件，所述万向节连接件的第一端连接至所述两个固定支架中的第一固定支架的侧板上；/n万向节，所述万向节的第一端连接至所述万向节连接件的第二端，所述万向节的第二端连接至所述两个固定支架中的第二固定支架的侧板上；/n两个驱动电机，所述两个驱动电机分别被定位在所述第一固定支架和所述第二固定支架的横梁的远离所述侧板的横梁区段处，并且所述两个驱动电机的输出轴端分别连接至所述两个斜向滚轮组之一；/n至少两个转向推杆，所述至少两个转向推杆被连接在所述第一固定支架和所述第二固定支架的侧板之间。/n

【技术特征摘要】
1.斜向轮式转向管道机器人，包括：
两个斜向滚轮组，所述两个斜向滚轮组在非转向状态下彼此平行且所述斜向滚轮组的轴线与所述斜向轮式转向管道机器人的轴线成第一角度；
两个固定支架，所述两个固定支架呈反向对称布置，每个固定支架包括侧板和两平行横梁，所述两平行横梁呈带第二角度的转角的平行轨道布置；
万向节连接件，所述万向节连接件的第一端连接至所述两个固定支架中的第一固定支架的侧板上；
万向节，所述万向节的第一端连接至所述万向节连接件的第二端，所述万向节的第二端连接至所述两个固定支架中的第二固定支架的侧板上；
两个驱动电机，所述两个驱动电机分别被定位在所述第一固定支架和所述第二固定支架的横梁的远离所述侧板的横梁区段处，并且所述两个驱动电机的输出轴端分别连接至所述两个斜向滚轮组之一；
至少两个转向推杆，所述至少两个转向推杆被连接在所述第一固定支架和所述第二固定支架的侧板之间。


2.如权利要求1所述的斜向轮式转向管道机器人，其特征在于，
所述第一固定支架和所述第二固定支架的侧板的中心轴顶端设置有带孔口的凸板；
所述第一固定支架和所述第二固定支架的侧板设置有呈镜像布置的侧边孔，
其中所述孔口和所述侧边孔连接有万向球接头，用以将所述至少两个转向推杆分别连接在所述孔口之间和所述侧边孔之间。


3.如权利要求1所述的斜向轮式转向管道机器人，其特征在于，
所述两个斜向滚轮组中的每一者包括多幅轮毂；
其中所述多幅轮毂的每根辐条包括：橡胶轮、笔式电动推杆、T型杆和压紧盖。


4.如权利要求3所述的斜向轮式转向管道机器人，其特征在于，
所述多幅轮毂的每根辐条上均设置有供安装所述笔式电动推杆的嵌入槽，
所述笔式电动推杆被安装为嵌入到相应的嵌入槽中，所述压紧盖被配置成压紧相应的笔式电动推杆，
所述笔式电动推杆的推杆端与相应T型杆的杆端铰接，所述T型杆的另一端嵌入到相应橡胶轮的槽中。


5.如前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：康建军，陈峰落，
申请(专利权)人：上海彩虹鱼深海装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31