一种自适应管径的管道机器人制造技术

本发明专利技术涉及管道探测器，公开了一种自适应管径的管道机器人，包括支撑龙骨、影像采集装置、前滚轮组、后滚轮组、联动装置以及驱动机构，其中，联动装置包括扩展机构和联动机构，扩展机构用于调节前支臂和支撑龙骨之间的角度，联动机构用于调节传动轴的长度，以使前轮和后轮的轮距能够根据管道内径进行自适应调节，驱动机构则用于驱使后轮旋转以推动管道机器人运动。本发明专利技术可伸缩式的前轮和后轮，能够根据管道直径调整前轮以及后轮跟支撑龙骨之间的距离，相比起贴地行进的机器人，可变轮高的机器人能够具有更好的越障能力，并且这样的机器人能够具有更好的拍摄视野，从而使得机器人能够更好地对管道进行探索。够更好地对管道进行探索。够更好地对管道进行探索。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应管径的管道机器人


[0001]本专利技术涉及管道探测器领域，尤其是涉及一种自适应管径的管道机器人。

技术介绍

[0002]随着现代化和城市化的步伐加快，老旧小区存在的问题日益突出，由于老旧小区时间长远，地下管道空间状况复杂，施工难度和风险越来越大。在现实生活中，由于施工地下管道情况不明确造成的安全事故屡见不鲜，因此，明确地下管道分布情况尤为重要。
[0003]在这种情况下，科研工作者研发出了管道机器人用来帮助工作人员获知地下管道内部情况对于管道机器人来说，一般情况下主要包括机器人本体以及安装于机器人本体上用以驱动其行动的驱动轮，在此基础上，为了增强探索能力，会在机器人本体上安装例如摄像头、照明灯等辅助影像模块。
[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人认为存在有以下缺陷：不同小区所铺设的管道直径可能是不同的，在这种情况下，为了保证管道机器人能够放入管道内，通常情况下需使得管道直径大于管道机器人的尺寸，对于大部分管道机器人来说，其驱动轮在机器人本体上的位置是固定的，这使得该管道机器人放入管道内后，基本是贴着管道的底部前进，当管道内存在障碍物时，由于这种管道机器人离地间隙过低，容易被障碍物阻挡，导致对管道的探索工作难以进行。

技术实现思路

[0005]为了提高管道机器人的越障能力，本专利技术提供一种自适应管径的管道机器人。
[0006] 本专利技术提供的一种自适应管径的管道机器人采用如下的技术方案：一种自适应管径的管道机器人，包括支撑龙骨，作为承载主体；影像采集装置，安装于支撑龙骨的一端，用于采集音像；前滚轮组，包括前支臂以及前轮，其中，前支臂的一端铰接于支撑龙骨靠近影像采集装置的一端，前轮转动安装于前支臂的自由端；后滚轮组，包括传动轴以及后轮，其中，传动轴通过一回型架与支撑龙骨相连，后轮转动安装于传动轴远离支撑龙骨的一端；联动装置，包括扩展机构和联动机构，其中，扩展机构安装于支撑龙骨上，并与前支臂相连，用于调节前支臂和支撑龙骨之间的角度，联动机构连接于扩展机构与传动轴之间，用于调节传动轴的长度；驱动机构，安装于支撑龙骨上，用于驱使后轮旋转以推动管道机器人运动。
[0007] 通过采用上述技术方案，支撑龙骨用于供各部件安装，前滚轮组由于是可转动的铰接形式，因此在将机器人放入管道内时，前滚轮组能够在扩展机构的作用下，自动将前轮抵紧在管道的内壁上，而后滚轮组则在联动机构的作用下，根据前滚轮组展开角度的变化，改变传动轴的长度，使得自身后轮均也能够抵触在管道内壁上，从而使驱动机构的动力能
够通过后轮带动机器人前进，最终借助影像采集装置获知管道内部情况。而由于前轮和后轮离支撑龙骨的距离是可根据管道直径自适应变化的，因此机器人在管道内并不是贴地运动，而是在前轮和后轮的支撑下大致处于管道的中心高度，这一方面使得机器人主体结构离地间隙相对较高，并且管道内径越大，机器人主体在管道内的离地高度也越大，因此这样的机器人具有较强的越障能力，另一方面，大致居中的拍摄位置也使得影像采集装置的拍摄视野更加合理，从而更有利于使用人员观察管道内部情况。
[0008]可选的，所述扩展机构包括滑套，套设于支撑龙骨上，并沿支撑龙骨的轴向移动；扩展连杆，一端铰接于滑套上，另一端铰接于前支臂上，用于将前支臂和滑套相连；弹性扩展件，套设于支撑龙骨上，且位于滑套和影像采集装置之间，并对滑套产生推挤作用。
[0009] 通过采用上述技术方案，扩展连杆和滑套将前支臂跟支撑龙骨进行连接，以限制前支臂可转过的角度，而弹性扩展件，则用于为滑套提供推动力，以驱使滑套朝向远离影像采集装置的一侧运动，在这个过程中，扩展连杆被滑套所带动，使前支臂具有向外撑开的趋势，使得在将机器人装入管道内的过程中，前支臂能够根据管道内径的大小，自动做适应性调整，以使前轮能够抵紧在管道内壁上，同时后轮在联动机构的作用下同样做出伸缩变化，从而使得机器人不管放入哪个管道，都能够自适应调整前轮及后轮离支撑龙骨的距离，使机器人主体大致处于管道的居中位置，以更好的对管道进行探索。
[0010]可选的，所述联动机构包括中转块，铰接于回型架上；调轴杆，一端铰接于传动轴上，另一端铰接于中转块上；联动件，一端铰接于扩展连杆上，另一端铰接于中转块上，用于将扩展连杆随前支臂角度变化所带来的运动传递至中转块；其中，联动件与中转块之间的铰接点、中转块与回型架之间的铰接点、调轴杆与中转块之间的铰接点在中转块上呈三角分布。
[0011] 通过采用上述技术方案，当前支臂朝向支撑龙骨靠近时，通过联动件带动中转块和联动件相连的一端朝向远离影像采集装置的一侧转动，由于联动件与中转块之间的铰接点、中转块与回型架之间的铰接点、调轴杆与中转块之间的铰接点在中转块上呈三角分布，因此中转块在转动的过程中，会将调轴杆朝向支撑龙骨一侧拉动，使得传动轴收缩。而当前支臂朝向远离支撑龙骨一侧转动时，联动件带动中转块和联动件相连的一端朝向靠近影像采集装置的一侧转动，此时中转块在转动的过程中，会将调轴杆朝向远离支撑龙骨的一侧顶起，使得转动轴伸长，因此通过联动机构的作用，能够实现前轮和后轮之间的同步伸出或收缩，从而方便管道机器人的使用。
[0012]可选的，所述传动轴包括基轴，一端穿设于回型架上，并与回型架形成转动连接关系，且在基轴穿入回型架内的一端固定有直齿轮；中轴，套设于基轴外，其中心具有一用于供基轴插入的套接孔，所述套接孔的截面呈多边形，且中轴与基轴套接后形成伸缩关系；
外轴，套设于中轴外，并与中轴形成既可转动又可伸缩的活动连接关系，其远离支撑龙骨的一端安装有一供后轮安装的支架，且调轴杆远离中转块的一端铰接于外轴上；其中，中轴穿过支架的一端固定有传动锥齿轮，后轮的转动轴上安装有驱动锥齿轮，传动锥齿轮和驱动锥齿轮相互啮合，用于为后轮传递旋转动力。
[0013] 通过采用上述技术方案，基轴和中轴主要用于传递旋转力矩，并且伸缩式的连接关系使得基轴和中轴之间能够产生伸缩变化，这样既能够满足后轮伸出长度调整的要求，同时多边形的套合接触面又保证了基轴和中轴之间不容易产生相对旋转，以使力矩能够顺利传递到后轮上，而外轴主要有两方面作用，一是供后轮安装，二是为中轴提供支撑，在外轴、中轴和基轴形成相互套合后，相当于外轴借助基轴和回型架形成了一处连接，再通过调轴杆和中转块，外轴又和回型架形成了第二处连接，调轴杆和中转块对外轴的作用，限制了外轴的旋转运动，使得外轴上的支架不会在基轴和中轴力矩的作用下而旋转，进而确保了基轴和中轴的力矩能够通过传动锥齿轮和驱动锥齿轮作用于后轮的转动轴上，以带动后轮旋转，而外轴又可以在中转块和调轴杆的驱使下，产生伸缩运动，使得后轮既能保证动力传递，又能够进行伸缩调节，从而使得机器人能够根据管道变化自适应调整离地间距。
[0014]可选的，所述驱动机构包括冠齿，套设于支撑龙骨上，以支撑龙骨为轴旋转，且与基轴上的直齿轮相啮合；驱动齿轮，与冠齿相固定，并同样以支撑龙骨为轴旋转；动力源，与驱动齿轮相联动，用于提供旋转力矩。
[0015] 通过采用上述技术方案，动力源输出旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应管径的管道机器人，其特征在于：包括支撑龙骨(1)，作为承载主体；影像采集装置(2)，安装于支撑龙骨(1)的一端，用于采集音像；前滚轮组(3)，包括前支臂(31)以及前轮(32)，其中，前支臂(31)的一端铰接于支撑龙骨(1)靠近影像采集装置(2)的一端，前轮(32)转动安装于前支臂(31)的自由端；后滚轮组(4)，包括传动轴(41)以及后轮(42)，其中，传动轴(41)通过一回型架(43)与支撑龙骨(1)相连，后轮(42)转动安装于传动轴(41)远离支撑龙骨(1)的一端；联动装置(5)，包括扩展机构(51)和联动机构(52)，其中，扩展机构(51)安装于支撑龙骨(1)上，并与前支臂(31)相连，用于调节前支臂(31)和支撑龙骨(1)之间的角度，联动机构(52)连接于扩展机构(51)与传动轴(41)之间，用于调节传动轴(41)的长度；驱动机构(6)，安装于支撑龙骨(1)上，用于驱使后轮(42)旋转以推动管道机器人运动。2.根据权利要求1所述的一种自适应管径的管道机器人，其特征在于：所述扩展机构(51)包括滑套(511)，套设于支撑龙骨(1)上，并沿支撑龙骨(1)的轴向移动；扩展连杆(512)，一端铰接于滑套(511)上，另一端铰接于前支臂(31)上，用于将前支臂(31)和滑套(511)相连；弹性扩展件(513)，套设于支撑龙骨(1)上，且位于滑套(511)和影像采集装置(2)之间，并对滑套(511)产生推挤作用。3.根据权利要求2所述的一种自适应管径的管道机器人，其特征在于：所述联动机构(52)包括中转块(521)，铰接于回型架(43)上；调轴杆(522)，一端铰接于传动轴(41)上，另一端铰接于中转块(521)上；联动件(8)，一端铰接于扩展连杆(512)上，另一端铰接于中转块(521)上，用于将扩展连杆(512)随前支臂(31)角度变化所带来的运动传递至中转块(521)；其中，联动件(8)与中转块(521)之间的铰接点、中转块(521)与回型架(43)之间的铰接点、调轴杆(522)与中转块(521)之间的铰接点在中转块(521)上呈三角分布。4.根据权利要求3所述的一种自适应管径的管道机器人，其特征在于：所述传动轴(41)包括基轴(411)，一端穿设于回型架(43)上，并与回型架(43)形成转动连接关系，且在基轴(411)穿入回型架(43)内的一端固定有直齿轮(414)；中轴(412)，套设于基轴(411)外，其中心具有一用于供基轴(411)插入的套接孔，所述套接孔的截面呈多边形，且中轴(412)与基轴(411)套接后形成伸缩关系；外轴(413)，套设于中轴(412)外，并与中轴(412)形成既可转动又可伸缩的活动连接关系，其远离支撑龙骨(1)的一端安装有一供后轮(42)安装的支架(415)，且调轴杆(522)远离中转块(521)的一端铰接于外轴(413)上；其中，中轴(412)穿过支架(415)的一端固定有传动锥齿轮(416)，后轮(42)的转动轴上安装有驱动锥齿轮(421)，传动锥齿轮(416)和驱动锥齿轮(421)相互啮合，用于为后轮(42)传递旋转动力。5.根据权利要求4所述的一种自适应管径的管道机器人，其特征在于：所述驱动机构
(6)包括冠齿(61)，套设于支撑龙骨(1)上，以支撑龙骨(1)为轴旋转，且与基轴(411)上的直齿轮(414)相啮合；驱动齿轮(62)，与冠齿(61)相固定，并同样以支撑龙骨(1)为轴旋转；动力源(63)，与驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：党彦锋，张明，杨浩，文永霞，唐佳伟，
申请(专利权)人：中交第四公路工程局有限公司中交四公局第六工程有限公司，
类型：发明
国别省市：