一种弯曲管道行走机器人及方法技术

本发明专利技术公开了机器人领域的一种弯曲管道行走机器人及方法，包括驱动车厢、从动车厢；所述驱动车厢与从动车厢通过万向节连接；所述驱动车厢设有主动轮、机身调整机构；驱动车厢外沿管道圆周方向环绕设有多个减震机构；所述减震机构的转动轴安装有主动轮；轮毂电机驱动所述主动轮转动；所述机身调整机构驱动减震机构的转动轴转动，并驱控所述主动轮转向；本发明专利技术当机器人遇到凹凸地面，车轮通过转动轴的伸缩，车轮直接通过凹凸地面通过；当遇到障碍物不能直接走过时，机身调整机构驱控所述主动轮转向，探测机器人的机身旋转一定的角度，使障碍物由两个轮子中间的空隙中穿过，实现机器人在管道内运动中避让障碍物，避免机器人卡在管道中。

【技术实现步骤摘要】
一种弯曲管道行走机器人及方法
本专利技术属于机器人
，具体涉及一种弯曲管道行走机器人及方法。
技术介绍
随着经济的发展和科技的进步，管道输送技术已经广泛应用在输电线路、石油、天然气、化工原料以及生活用水等方面。常年的使用使得管道的经常出现问题，极易引起输送效率低下，因此管道常年需要工作人员进行检修。由于管道大多是埋在地下，管道口径较大的管道可以通过工作人员进入进行检修，但是当管道口径较小时，工作人员就难以进入，这给管道检修带来非常大的难度。近几年，随着计算机技术、机电技术的快速发展，国内外的管道机器人技术不断有新的技术突破。各个研究机构开发了各种管道机器人，其行走方式主要为轮式、履带式、蠕动式等，虽然这些管道机器人在直管道中具有非常好的性能，但是在管道中遇到障碍物，机器人容易会被卡住。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种弯曲管道行走机器人及方法，实现机器人在管道内运动中避让障碍物，避免机器人卡在管道中。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种弯曲管道行走机器人，包括驱动车厢、从动车厢；所述驱动车厢与从动车厢通过万向节连接；所述驱动车厢包括主动轮、机身调整机构；驱动车厢外沿管道圆周方向环绕设有多个减震机构；所述减震机构的转动轴安装有主动轮；轮毂电机驱动所述主动轮转动；所述机身调整机构驱动减震机构的转动轴转动，并驱控所述主动轮转向；所述机身调整机构包括主动锥齿轮、从动锥齿轮；电机驱动所述主动锥齿轮转动；所述主动锥齿轮与多个从动锥齿轮啮合；各所述从动锥齿轮设置于的相应的转动轴一端，各所述主动轮设置于相应的转动轴另一端。优选的，所述减震机构包括安装体、转动轴、安装架；所述转动轴包括连接部、沿轴向滑动的伸缩部；所述连接部转动连接于所述安装体上；所述安装体固定设置于所述驱动车厢或从动车厢上；所述伸缩部设置于所述连接部的轴向孔内；所述连接部的轴向孔内设有向外挤压滑动轴的弹簧；所述伸缩部设有用于安装主动轮或从动轮的安装架。优选的，所述连接部的轴向孔为椭圆形孔或多边形孔。优选的，所述连接部一端通过第一端盖固定于安装体内；所述第一端盖通过螺钉连接于安装体上，所述连接部另一端设有限制伸缩部的第二端盖；所述第二端盖通过螺钉连接于所述连接部上。优选的，所述电机通过电机支架安装于驱动车厢内；所述主动锥齿轮设置于传动轴上；所述传动轴通过轴承座安装于驱动车厢内；所述电机上设有第一齿轮；所述传动轴上设有第二齿轮；所述第一齿轮与第二齿轮啮合。优选的，所述电机与所述传动轴并列设置。优选的，所述驱动车厢与多个从动车厢依次连接；所述从动车厢之间通过万向节连接。优选的，所述从动车厢沿管道圆周方向环绕设有多个减震机构；所述减震机构的转动轴安装有从动轮。优选的，所述从动车厢环绕设有两圈从动轮；所述从动轮为橡胶轮。优选的，所述驱动车厢、从动车厢上设有摄像头、位置传感器、照明灯。优选的，安装架通过螺栓与伸缩部固定连接，且通过工业胶紧固。一种弯曲管道行走机器人的方法，所述方法包括：将弯曲管道行走机器人由管道端口放入，将驱动车厢和从动车厢的车轮贴合在管壁上；当遇到直角弯，根据对主动轮进行差速控制，使得驱动车厢进行转弯；当遇到管道凸起时，转动轴会在压力的作用下收缩，使驱动车厢和从动车厢的车轮能够从凸起上方通过；当遇到管道凹坑时，转动轴会在弹簧的作用下伸长，使驱动车厢和从动车厢的车轮能够平稳通过凹坑；当遇到障碍物不能直接走过时，机身调整机构驱控所述主动轮转向，将主动轮行走方向与管道轴线垂直，主动轮行走，探测机器人的机身旋转，主动轮避开障碍物；然后机身调整机构驱控所述主动轮转向，将主动轮行走方向与管道轴线平行，主动轮行走，障碍物由两主动轮和两从动轮中间的空隙中穿过。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：本专利技术当机器人遇到凹凸地面，车轮通过转动轴的伸缩，车轮直接通过凹凸地面通过；当遇到障碍物不能直接走过时，机身调整机构驱控所述主动轮转向，探测机器人的机身旋转一定的角度，使障碍物由两个轮子中间的空隙中穿过，实现机器人在管道内运动中避让障碍物，避免机器人卡在管道中。附图说明图1是本专利技术提供的一种弯曲管道行走机器人的主视图；图2是本专利技术提供的机身调整机构的等轴侧视图；图3是本专利技术提供的机身调整机构的主视图；图4是本专利技术提供的主动轮与减震机构的示意图；图5是本专利技术提供的主动轮与减震机构的剖视图；图6是本专利技术提供的从动轮与减震机构的剖视图；图7是本专利技术提供的机器人直角转弯的示意图；图8是本专利技术提供的机器人通过凸起的示意图；图9是本专利技术提供的机器人遇到障碍物的示意图；图10是本专利技术提供的机器人机身旋转的示意图；图11是本专利技术提供的机器人通过障碍物的示意图。图中：1万向节、2从动车厢、21从动轮、3驱动车厢、31主动轮、32电机、33第一齿轮、34第二齿轮、35传动轴、36轴承座、37从动锥齿轮、38主动锥齿轮、4减震机构、41转动轴、41a连接部、41b伸缩部、42第一端盖、43弹簧、44安装体、45安装架、46第二端盖、47圆锥滚珠轴承、5管道、6障碍物、7凸起。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。第二实施例如图1-6所示，一种弯曲管道行走机器人，包括驱动车厢、从动车厢；所述驱动车厢3与从动车厢2通过万向节1连接；所述驱动车厢3、从动车厢2上设有用于记录管道内情况的摄像头、用于检测管道内障碍的位置传感器、照明灯。所述驱动车厢3包括主动轮31、机身调整机构；驱动车厢3外沿管道圆周方向环绕设有四个减震机构4；所述减震机构4的转动轴安装有主动轮31；驱动车厢3四组主动轮组成，分布在四个角上，可以完全贴合在管壁上，增加稳定性以及摩擦力，实现探测机器人能够在坡度较大的管道中前进；轮毂电机驱动所述主动轮31转动，以减小设备体积；所述机身调整机构驱动减震机构4的转动轴41转动，并驱控所述主动轮31转向；所述减震机构4包括安装体44、转动轴41、安装架45；所述转动轴41包括连接部41a、沿轴向滑动的伸缩部41b；所述连接部41a通过圆锥滚珠轴承47转动连接于所述安装体44上；所述安装体44固定设置于所述驱动车厢3或从动车厢2上；所述伸缩部41b设置于所述连接部41a的轴向孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弯曲管道行走机器人，其特征在于，包括驱动车厢（3）、从动车厢（2）；所述驱动车厢（3）与从动车厢（2）通过万向节（1）连接；/n所述驱动车厢（3）包括主动轮（31）、机身调整机构；驱动车厢（3）外沿管道圆周方向环绕设有多个减震机构（4）；所述减震机构（4）的转动轴安装有主动轮（31）；轮毂电机驱动所述主动轮（31）转动；所述机身调整机构驱动减震机构的转动轴（41）转动，并驱控所述主动轮转向；/n所述机身调整机构包括主动锥齿轮（38）、从动锥齿轮（37）；电机驱动所述主动锥齿轮转动（38）；所述主动锥齿轮（38）与多个从动锥齿轮（37）啮合；各所述从动锥齿（37）轮设置于的相应的转动轴（41）一端，各所述主动轮（31）设置于相应的转动轴（41）另一端。/n

【技术特征摘要】
1.一种弯曲管道行走机器人，其特征在于，包括驱动车厢（3）、从动车厢（2）；所述驱动车厢（3）与从动车厢（2）通过万向节（1）连接；
所述驱动车厢（3）包括主动轮（31）、机身调整机构；驱动车厢（3）外沿管道圆周方向环绕设有多个减震机构（4）；所述减震机构（4）的转动轴安装有主动轮（31）；轮毂电机驱动所述主动轮（31）转动；所述机身调整机构驱动减震机构的转动轴（41）转动，并驱控所述主动轮转向；
所述机身调整机构包括主动锥齿轮（38）、从动锥齿轮（37）；电机驱动所述主动锥齿轮转动（38）；所述主动锥齿轮（38）与多个从动锥齿轮（37）啮合；各所述从动锥齿（37）轮设置于的相应的转动轴（41）一端，各所述主动轮（31）设置于相应的转动轴（41）另一端。


2.根据权利要求1所述的一种弯曲管道行走机器人，其特征在于，所述减震机构包括安装体（44）、转动轴（41）、安装架（45）；所述转动轴（41）包括连接部（41a）、沿轴向滑动的伸缩部（41b）；所述连接部（41a）转动连接于所述安装体（44）上；所述安装体（44）固定设置于所述驱动车厢或从动车厢上；所述伸缩部（41b）设置于所述连接部（41a）的轴向孔内；所述连接部（41a）的轴向孔内设有向外挤压滑动轴的弹簧（43）；所述伸缩部（41b）设有用于安装主动轮或从动轮的安装架（45）。


3.根据权利要求2所述的一种弯曲管道行走机器人，其特征在于，所述连接部（41a）的轴向孔为椭圆形孔或多边形孔。


4.根据权利要求2所述的一种弯曲管道行走机器人，其特征在于，所述连接部（41a）一端通过第一端盖（42）固定于安装体内；所述第一端盖（42）通过螺钉连接于安装体上，所述连接部（41a）另一端设有限制伸缩部的第二端盖（46）；所述第二端盖（46）通过螺钉连接于所述连接部（41a）上。

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春，张磊，唐刚强，郝牧宇，王延杰，骆敏舟，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32