自主行走式管网探测机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种自主行走式管网探测机器人，包括电子仓和行走装置，电子仓内置控制系统和丝杆电机，行走装置包括支架

【技术实现步骤摘要】
自主行走式管网探测机器人


[0001]本专利技术涉及到智能管网检测
，尤其涉及到一种适应性好
、
行走灵活及时的自主行走式管网探测机器人
。

技术介绍

[0002]新建基础管线采用非开挖施工已成为主流技术，但由于施工水平和工艺等因素，管道轨迹往往与设计轨迹存在较大差异，特别是竣工后的测量技术滞后，致使地下管线工程竣工资料
、
数据和管线实际空间位置坐标误差较大，不利于地下管线管理和利用，因此准确掌握竣工管道的地下空间位置十分重要，它不仅是评价工程质量的指标，而且能为后续新建管线的轨迹设计和施工提供依据，以避免管线相交或重叠，同时，使用过程中的管线内部情况也需要及时准确的掌握
。
[0003]目前管道轨迹采集技术和管道内部情况测量情况一般是通过管线测绘仪等无损探测设备或装置进行数据采集，利用基于电子罗盘的探测设备或装置在管内行走，将探测的数据通过无线或有线方式传输给上位机处理并计算出三维轨迹，但通过电缆传输数据过程中会受到环境磁场的干扰，造成方位数据失准，测量精度降低，因此其只适用于无异常磁场干扰的环境中
。
针对这一问题，行业内提出了采用姿态传感器进行轨迹测量的技术，利用姿态传感器测量管道的坐标轨迹，基于光纤陀螺仪技术避免环境磁场的干扰，如专利
CN201711019623.3、
一种用于测量管道三维姿态及长度的设备和专利
CN201510369061.X、
一种探测装置所公开的技术方案，包括电子仓和前后支架的装置结构，将惯性测量单元设置于电子仓内，通过前后支架的径向伸展来调节使得轮子始终与管道壁紧密接触，自适应管壁内径自动张缩，保持探测器的稳定前行性和测量的准确性，该类结构遇到管径变化较大时，扶正支架的伸展范围较小，无法满足管径的变化，而且由于没有动力装置，使得装置的行走灵活性和及时性得不到满足，使用时间长了轮子的使用寿命也会缩短
。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决上述存在的技术问题；提供了一种适应性好
、
行走灵活及时的自主行走式管网探测机器人
。
[0005]为了解决上述存在的技术问题，本专利技术主要是采用下述技术方案：
[0006]本专利技术的一种自主行走式管网探测机器人，用于管道的探测，所述探测机器人包括：
[0007]电子仓，内置控制系统和丝杆电机；
[0008]行走装置，用于支撑并驱动电子仓的行走，包括结构相同且分别位于电子仓前部和后部的前行走装置和后行走装置，所述前行走装置包括支架
、
变径机构和行走轮组；
[0009]支架，包括多根沿电子仓中轴线环布且与电子仓中轴线平行的导杆，上述导杆的一端固接于电子仓端板上，导杆另一端悬空并固设有一设备平台，支架上从内到外依次套设有主动滑套
、
从动滑套和丝杆支撑座，所述主动滑套和从动滑套沿导杆滑移，所述丝杆支
撑座与导杆固定，主动滑套中央设有与丝杆螺纹相适配的螺纹孔，从动滑套中央设有容纳丝杆穿越的通孔，主动滑套与从动滑套之间的导杆上分别套设有弹簧，所述弹簧的一端与主动滑套固接，弹簧的另一端与丝杆支撑座固接；
[0010]变径机构，包括多个沿电子仓中轴线环布的轮臂
、
支撑杆及丝杆
、
丝杆电机，所述轮臂的一端铰接于上述电子仓端部，轮臂的另一端悬空，上述支撑杆的一端与轮臂中部铰接，另一端与从动滑套铰接且随从动滑套移动，所述丝杆电机置于电子仓内且与控制系统电连接，所述丝杆位于电子仓的中轴线上，上述丝杆电机的输出轴与丝杆端部连接并驱动丝杆转动，丝杆另一端与上述丝杆支撑座连接；
[0011]行走轮组，包括多个与轮臂一一对应且沿电子仓中轴线均布的行走轮和行走轮电机，行走轮固设于轮臂的悬空端，行走轮的轮缘抵靠管道的内壁，上述行走轮电机与控制系统电连接并驱动行走轮；
[0012]变径机构采用间接驱动的方式，丝杆驱动主动滑套平移，主动滑套通过弹簧柔性间接推动从动滑套平移，进而驱动并调节支撑杆的开启角度，使轮臂径向伸展，带动行走轮紧密接触管道内壁并自主行走，该变径方式间接调整并控制行走装置的径向伸展尺寸，在保证较大变径范围情况下，能最大程度缩短行走装置的长度，从而提高机器人的通过性，而丝杆与从动滑套之间的柔性连接，能提供较好的减震避震效果，行走轮受到的震动或跳动冲击将被弹簧所吸收，不会硬性传递至电子仓内，保证了电子仓内各探测元件的稳定及数据的采集精度，同时，机器人在过坎或焊缝或异物时也能通过弹簧的弹性变形而微调轮臂的径向伸展尺寸，提高了机器人行走安全性和可靠性
。
[0013]作为优选，所述后行走装置的行走轮组还包括里程轮，所述里程轮替换其中一个轮臂悬空端上的行走轮，里程轮的轮缘抵靠管道内壁，里程轮与控制系统电连接，在后行走装置上设置里程轮，可及时记录探测机器人在管道内的行走距离，便于了解并控制探测机器人
。
[0014]作为优选，所述轮臂和支撑杆均为三件，三件轮臂和三件支撑杆均环绕电子仓中轴线间隔
120
°
均布，所述前行走装置中的行走轮组包括三个前行走轮和三个行走轮电机，所述后行走装置中的行走轮组包括二个行走轮
、
二个行走轮电机和一个里程轮，行走轮电机和里程轮均与电子仓内的控制系统电连接，三个均布的行走轮设计，保证了行走过程的稳定性
。
[0015]作为优选，所述轮臂呈多段式弧形结构，其弧形朝外，轮臂设计成弧形结构可以使轮臂具有更大的伸展变径范围，收拢后径向尺寸更小，具备更好的通过性，不容易被异物卡住，同时，拱起的结构既避开了中间的滑块
、
支撑座等结构件，也具备更好的抗外部冲击和挤压能力
。
[0016]作为优选，所述支撑杆为多段拼接式结构，采用多段式结构，可扩大行走装置的变径调节范围，当管道直径变化超出丝杆调节范围时，可适当增加或减小支撑杆的长度，达到更大的变径要求，适应性更好
。
[0017]作为优选，所述支撑杆上设有力矩传感器，所述力矩传感器与控制系统电连接，力矩传感器可实时检测支撑杆的受力信息并传输给控制系统，通过控制系统能及时调整变径机构，进而调节传动轮对管壁的抵紧力，保证行走轮与管壁之间具有合适的摩擦力和行走力，达到安全行走和紧急避障的目的
。
[0018]作为优选，位于电子仓前端的设备平台上设有包括摄像头
、
照明灯
、
水位感应器
、
激光测距雷达中的一件或数件，上述摄像头
、
照明灯
、
水位感应器
、
激光测距雷达均与所述控制系统电连接，在前端设备平台设置一种或多种探测设备，在工作过程中能有针对性的对管道环境进行探测，如摄像头和照明灯可实时采集管道前方的影像信息，供操作人员查看，水位感应器能检测管道内积水，激光测距雷达可探测管道内的障碍物，上述探测设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种自主行走式管网探测机器人，用于管道的检测，其特征在于，所述探测机器人包括：电子仓
(1)
，内置控制系统和丝杆电机；行走装置，用于支撑并驱动电子仓的行走，包括结构相同且分别位于电子仓前部和后部的前行走装置和后行走装置，所述前行走装置包括支架
、
变径机构和行走轮组；支架，包括多根沿电子仓中轴线环布且与电子仓中轴线平行的导杆
(2)
，上述导杆的一端固接于电子仓端板上，导杆另一端悬空并固设有一设备平台
(3)
，支架上从内到外依次套设有主动滑套
(4)、
从动滑套
(5)
和丝杆支撑座
(6)
，所述主动滑套和从动滑套沿导杆滑移，所述丝杆支撑座与导杆固定，主动滑套中央设有与丝杆螺纹相适配的螺纹孔，从动滑套中央设有容纳丝杆穿越的通孔，主动滑套与从动滑套之间的导杆上分别套设有弹簧
(7)
，所述弹簧的一端与主动滑套固接，弹簧的另一端与丝杆支撑座固接；变径机构，包括多个沿电子仓中轴线环布的轮臂
(8)、
支撑杆
(9)
及丝杆
(10)、
丝杆电机，所述轮臂的一端铰接于上述电子仓端部，轮臂的另一端悬空，上述支撑杆的一端与轮臂中部铰接，另一端与从动滑套铰接且随从动滑套移动，所述丝杆电机置于电子仓内且与控制系统电连接，所述丝杆位于电子仓的中轴线上，上述丝杆电机的输出轴与丝杆端部连接并驱动丝杆转动，丝杆另一端与上述丝杆支撑座连接；行走轮组，包括多个与轮臂一一对应且沿电子仓中轴线均布的行走轮
(11)
和行走轮电机
(12)
，行走轮固设于轮臂的悬空端，行走轮的轮缘抵靠管道的内壁，上述行走轮电机与控制系统电连接并驱动行走轮
。2.
根据权利要求1所述的自主行走式管网探测机器人，其特征在于：所述后行走装置的行走轮组还包括里程轮
(13)
，所述里程轮替换其中一个轮臂悬空端上的行走轮
(11)
，里程轮的轮缘抵靠管道内壁，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐平，王恩明，陈兴华，文鹏，曹义超，包利涛，
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：