一种爬行轮及使用该爬行轮的管道机器人制造技术

本申请涉及管道检测设备配件领域，尤其涉及一种爬行轮及使用该爬行轮的管道机器人。爬行轮包括云台电机和轮体，所述轮体与云台电机外侧面结构相适应，可拆卸地连接在云台电机外侧，轮体一圈边缘突出于云台电机边缘；所述轮体中轴线与管道机器人运行方向垂直。本申请采用云台电机扭矩充足且结构简单，避免了普通电机体积大且需配备减速器提高扭矩的不足，使得机器人结构更加紧凑且能够灵活运行于小管径。爬行轮相对机器人水平中轴线垂直安装，不仅适用于弧形管面也适用于平面运行。用于弧形管面也适用于平面运行。用于弧形管面也适用于平面运行。

A crawling wheel and a pipeline robot using the crawling wheel

【技术实现步骤摘要】
一种爬行轮及使用该爬行轮的管道机器人


[0001]本申请涉及管道检测设备配件领域，尤其涉及一种爬行轮及使用该爬行轮的管道机器人。

技术介绍

[0002]随着城市的发展，地下管道网络越来越复杂，管理和维护的难度也越来越大。管道可能因路径、埋深不明而被外力破坏打穿，因此需要对管道进行测绘工作，以便于后续施工。此外，日常生活中经常发生管道漏水、管道淤积等情况，要解决这些问题，用管道机器人进行检测的方法也是最为高效的方式。管道机器人是一种可沿管道内部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统。
[0003]一般管道机器人轮体上采用的普通电机，机体长度较长，扭力不高，需要配合减速箱进行扭力放大使用，安装于管道机器人上使用时使得轮体部分体积较大，管道机器人整体结构不够紧凑，在大管径内运行时不受影响，但是遇到小管径时就无法适用。考虑到管道机器人在例如160mm的管道内运行时，最小的管体内径只有140mm左右，如果选用普通电机容易造成轮体部分与管壁的碰撞，不利于机器人在管道内运行。
[0004]中国专利CN109058651A一种管道探测机器人行走装置，公开了一种轮体结构，包括行走轮、步进电机和减震装置；所述行走轮通过键轴配合固定在步进电机上；所述减震装置固定在步进电机上；所述步进电机内设有转子，且转子从两端伸出；所述行走轮固定在转子两端。这种行走结构采用步进电机，通过电机转轴驱动轮子旋转，在安装时必须预留充足空间用于安装步进电机并使得电机转轴与轮子连接，从而使得管道机器人的结构无法做到更加紧凑，同样不适用于小管径管道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种体积小且扭矩充足，适用于小管径管道的爬行轮及其使用该爬行轮的管道机器人，使得管道机器人轮体部分结构紧凑，在管道内运行时，能够灵活运行并不与管道内壁发生碰撞。
[0006]根据本专利技术的一个方面，公开了一种用于管道机器人的爬行轮，用于带动机器人在管道内运行，所述爬行轮包括云台电机和圆形轮体；轮体半径大于云台电机半径，同轴安装于云台电机外侧，与云台电机的转子固定连接，转子转动时带动轮体旋转运行。
[0007]本申请中，采用云台电机代替普通电机，扭矩充足且体积小，避免了普通电机机体较长、体积大且需配备减速器提高扭矩的不足，使得机器人结构更加紧凑。再者，由于云台电机半径小，使得该爬行轮适用于更小管径的探测环境。爬行轮相对管道机器人水平中轴线垂直安装，不仅适用于弧形管面也适用于平面运行。
[0008]作为优选，所述轮体为片式圆形轮体。
[0009]本申请中，采用薄片状圆形结构的轮体有助于减轻爬行轮的重量和体积，与管道
内壁摩擦力较小，运行阻力小。
[0010]作为优选，所述轮体一圈分布有若干锯齿。
[0011]作为优选，每个锯齿的中线的延长线穿过轮体中心本申请中，轮体上设置的锯齿能够加强机器人与非金属管道（例如PE管、橡胶管）的接触，使得管道机器人与管道内壁的接触面积更小，抓地力更强。锯齿的中线的延长线穿过轮体中心，使得该轮体可以在管道内向前向后两方向运行。
[0012]作为优选，所述轮体锯齿的齿高为H，焊缝的凸起高度为h，H=(1.3~1.8)h；轮体锯齿的齿间距为W，焊缝宽度为w，W=(2~2.5) w。
[0013]本申请中，考虑到不同管径下焊缝的宽度和凸起高度不同，锯齿齿高和齿间距设置的不合理容易导致轮体通过焊缝时出现卡顿，齿数太多也会给加工带来不变，因此本申请在设置锯齿时考虑了锯齿的齿高和齿间距与焊缝的对应关系，经过多次实践，验证得到了如上的设置原则，在保证锯齿形轮体能顺利通过焊缝的前提下，降低工艺难度。
[0014]作为优选，所述轮体与云台电机可拆卸连接。
[0015]本申请中，可拆卸的轮体结构便于针对不同管径的管道更换适用的轮体。
[0016]作为优选，所述轮体外表面设有一圈以轮体中心为中心的挡环或若干个呈环状分布的档柱，挡环或档柱突出于轮体外表面。
[0017]本申请中，挡环或是呈环状分布的档柱的设置是为了避免机器人在管道内运行出现卡顿时，轮体不停转动，如果不加阻隔，锋利的锯齿会切开管道内壁，轮体边缘的锯齿会在管壁内形成比较深的切割缝隙，直到云台电机的下表面与管道底部碰撞产生强力摩擦，强制电机停转。设置挡环或呈环状分布的档柱后，轮体出现卡顿后锯齿端部持续转动插入管壁内，遇到挡环或是呈环状分布的档柱，挡环或是呈环状分布的档柱卡在切割缝隙的边缘处使得锯齿端部无法进一步向下切割，从而保护管壁。
[0018]作为优选，所述挡环或档柱的外边缘靠近锯齿齿根。
[0019]根据本专利技术的另一个方面，公开了一种管道机器人，所述机器上安装有上述爬行轮，爬行轮轮体的大小与管道管径相适应。
[0020]本申请中，轮体的运行轨迹与机器人机身的前进方向相互平行，爬行轮的中轴线与机器人机身的中轴线垂直。机器人的两侧安装有两个或四个爬行轮，爬行轮用于支撑并带动机器人在管道内运行。
[0021]作为优选，当所述管道管径为160
‑
280mm时，爬行轮轮体的齿根半径为63mm；当所述管道管径为315
‑
500mm时，爬行轮轮体的齿根半径为85mm；当所述管道管径为560
‑
630时，爬行轮轮体的齿根半径为100mm。
[0022]本申请中，为了兼顾机器人的运行效率和对不同管径的管道的适应性，遇到管径较大的情况时，可选用较大半径的轮体，加速管道机器人前进；遇到管径较小的情况时，可选用较小半径的轮体。但轮体设置的过多不利于生产成本的降低和使用的便捷性，因此本申请中给出了常见13种不同管径下对应的三种轮体大小，适用实际的生成和应用。
附图说明
[0023]附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：
图1为爬行轮示意图；图2为云台电机示意图；图3为轮体示意图（1）；图4为轮体示意图（2）。
具体实施方式
[0024]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0025]一种用于管道机器人的爬行轮，如图1所示，包括云台电机100和轮体200。云台电机为直流无刷电机，外形为类似空心的圆柱状，轮体与云台电机外侧面结构相适应，同轴安装于云台电机外侧。轮体半径大于云台电机半径，轮体一圈边缘突出于云台电机边缘，使得云台电机离开管壁表面运行，整体上将爬行轮支撑起。轮体与云台电机的转子固定连接，云台电机转子转动时带动轮体旋转运行。
[0026]本实施例中选用的云台电机常常用在无人机上，重量仅有3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于管道机器人的爬行轮，用于带动机器人在管道内运行，其特征在于，所述爬行轮包括云台电机和圆形轮体；轮体半径大于云台电机半径，同轴安装于云台电机外侧，与云台电机的转子固定连接，转子转动时带动轮体旋转运行。2.根据权利要求1所述的一种用于管道机器人的爬行轮，其特征在于，所述轮体为片式圆形轮体。3.根据权利要求1所述的一种用于管道机器人的爬行轮，其特征在于，所述轮体一圈分布有若干锯齿。4.根据权利要求3所述的一种用于管道机器人的爬行轮，其特征在于，每个锯齿的中线的延长线穿过轮体中心。5.根据权利要求4所述的一种用于管道机器人的爬行轮，其特征在于，所述锯齿的尺高为H，管道焊缝的凸起高度为h，H=(1.3~1.8)h；锯齿的齿间距为W，管道焊缝宽度为w，W=(2~2.5) w。6.根据权利要求1所述的一种用于管道机器人的爬行轮，其特征在于，所述轮体与云台电机可拆...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐平，陈兴华，胡远俊，王恩明，文鹏，
申请(专利权)人：杭州赫恩数字技术有限公司，
类型：发明
国别省市：