轮式移动管道机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种轮式移动管道机器人，包括：爬行器，包括密闭的箱体（１７）、主动齿轮系、轮组（１０，１９，１６）；可根据不同管道内径的需要固定安装在爬行器上的升降云台（２）；两自由度探测头（１），其可根据需要直接插拔于升降云台或爬行器上，从而实现对管道的全方位检测，提高工作效率。轮组包括小轮组与大轮组。小轮组（１０，１９）的单侧小轮之一为主动轮。大轮组包括侧桥板、快连接结构、大轮（１６）。箱体内设置有与主动齿轮系连接的电机。本发明专利技术通过快速简捷无螺钉装卸匹配的大轮组与升降云台，来调节爬行器检测的径向尺寸，能够工作于不同内径的管道，在使用大轮组时不必卸掉小轮组，这样能够提高爬行器的越障能力。本发明专利技术采用模块化设计，升降云台与大轮组可根据需要，实现快速安装。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种轮式移动管道机器人。
技术介绍
由于城市排水管道大多埋于地下，一旦现局部损坏、堵塞等故障，通常采用人工作 业的方式排除。传统的排水管道维护方式是依靠维修人员进入管道，用目测的方式检查排 水管道的破损。但是在很多情况下，人工检测方式存在很多缺点，比如对于直径较小的管道 人无法进入，也就无法发现其中的破损；管道内环境恶劣，经常充斥着大量对人体有害的气 体，给进入管道的维修人员带来很大的安全威胁；人工检测速度慢、效率低、需要投入大量 的人力等等。随着排水管道维护工作的不断加强，无论从检测的自动化和标准化考虑，还是 从减轻工人劳动强度、节省时间、扩大作业范围考虑，研究一种可以自动检测排水管道故障 的机器人系统都具有重要的意义。因此，研制一种用于城市排水管道疏通、检测、维修的管 道机器人十分必要。因此，需开发一种管道机器人以实现管道疏通、检测、维修的自动化要求，通过管 道机器人进入管道，采集、处理及分析数据，进而检测出故障。
技术实现思路
本专利技术公开了一种轮式移动管道机器人，包括有爬行器、升降云台、两自由度探测 头。所述升降云台根据不同管道内径的需要固定安装在爬行器上，所述两自由度探测头可 以根据需要直接插拔于升降云台或爬行器上。所述爬行器包括密闭的箱体、主动齿轮系、轮 组。所述轮组包括六小轮组成的小轮组与四大轮组成的大轮组。所述小轮组依靠六小轮实 现轮式移动，单侧为三小轮，其中一小轮连接主动轮。所述大轮组是由侧桥板、快连接结构、 大轮组成。所述箱体内设置有两电机。所述电机与主动齿轮系一轴连接。本专利技术通过快速 简捷无螺钉装卸匹配的大轮组与升降云台调节爬行器检测的径向尺寸，使其能够适应工作 于不同内径的管道，在使用大轮组的时候不必卸掉小轮组，这样能够提高爬行器的越障能 力。该装置全部采用模块化设计，升降云台与大轮组可根据实际需要，实现快速安装。该装 置两自由度探测头简便插拔于爬行器上或升降云台上，提高工作效率。该装置可以通过两 自由度探测头驱动摄像头实现对管道的全方位检测。根据本专利技术的一个方面，提供了一种轮式移动管道机器人，其特征在于包括爬行器，其包括箱体、设置在所述箱体内的电机、传动齿轮系；轮组，其安装在所述箱体上并承载所述爬行器；以及固定安装在所述爬行器上的升降云台。附图说明图1为本专利技术爬行器的一个实施例的结构示意图；图2为图1的剖面俯视图3为两自由度探测头的一个实施例剖面结构示意图；图4为升降云台的一个实施例的结构示意图。图5为图4的剖面俯视图；图中各附图标记对应的部件名称如下 具体实施例方式参见图1和图2，根据本专利技术的一个实施例的爬行器机器人采用模块化设计，左右 两侧六个小轮10、19独立驱动，两小轮组连接于爬行器箱体17上。根据一个具体实施例的 爬行器箱体17的材料采用铜，同时采用全密闭设计，这样的机器人能够适应地下管道复杂 恶劣的工作环境，能够起到防爆防水防腐蚀的作用，延长机器人的使用寿命。电机4置于爬 行器箱体17内槽中，电机的运动经过主动锥齿轮5和从动锥齿轮6将动力通过主轴7传到 齿轮8上，齿轮8又将动力传到齿轮9上，齿轮9传递到小轮10上从而产生牵引力，单侧三 小轮10同时有动力，这样不但能够增强机器人运动的平稳性、可靠性和越障能力，而且便 于控制机器人的转向。当机器人工作在大直径管道中，需安装大轮16时，只需将卡手20卡于爬行器箱体 17的箱体侧板18上，拧紧卡手20上的锁紧螺钉即可牢靠固定大轮16于箱体侧板18上。 卡手20的可以根据需要伸缩以适合不同管径的大直径管道工况。在侧桥板21的侧桥板箱 体15内传动轴11内嵌于小轮10的凹槽结构内以传动动力。根据一个具体实施例，传动轴11的另一端装有链轮12，经过链条13传递动力至不 与传动轴11直接耦合的大轮16。可以设置中间链轮14可以调节链条13的张紧程度。根据一个具体实施例，小轮19的外侧边为圆弧面，这可增大其与管道壁的接触 面，同时也增大其摩擦力。根据一个实施例，在小轮19的外侧面上采用带凸凹纹路的橡胶 面，这样能够最大地提供装置前进的推进力。根据本专利技术，在使用大轮组的时候不必卸掉小轮组，他们可以同时工作这样可以 越过夹在大轮组中间的障碍物，能够提高爬行器的越障能力。为了使机器人装置在行进的过程中可以对管道实施全方位的内窥检查，根据本发 明的一个实施例包括了一个两自由度探测头1 (图1所示)。如图3所示，两自由度探测头 包括一电机31与一舵机35 ；该电机和舵机独立驱动，可以带动摄像头41实现360度旋转 和270度俯仰的动作。接线插头30固定于端盖29上，为减轻整个装置的重量与加工难度， 在端盖29与底座24之间设计一薄壁套筒26连接形成一密闭内腔，27为密封圈可以保证整体的良好密封效果。薄壁套筒内部有四个连接杆25两头由螺栓28固定端盖29与底座 24。底座24上固定有电机31，动力依靠齿轮33与齿轮32的啮合传递到旋转座34，进而带 动(XD摄像机实现360度旋转要求。在底座24与旋转座34之间轴承内瓦23，轴承内瓦23 与底座24之间形成滚道，滚子钢珠22在其间自由滑动。在骨架40上固定有舵机35，舵机 输出轴上装有同步带轮36，其依靠同步带37传递动力至带轮39，从而可以实现CCD摄像头 及防水箱体38在水平方向的-135° 135°之间的俯仰变化。整个探测头的设计精简，结 构紧凑，可以顺利通过两自由度的结合，实现了机器人在管道内壁各个方向上的图像采集 与检测。根据本专利技术的一个实施例的机器人装置包括一个升降云台1 (图1)，图5所示为该 升降云台的电机箱的剖视图，如图4所示，其中在底座42内安装有电机49，电机的输出轴端 部装有齿轮50，齿轮50与齿轮51啮合将动力传递于轴52上，在轴52的两轴端装有两短臂 43，短臂43与长臂45通过铰链44连接，共同组成曲柄摇杆机构。为实现受力均勻，采用左 右各两个连杆47组成的平行四边形机构，长臂45的一端装有锁紧螺钉46，实现曲柄摇杆机 构与平行四边形机构的链接。当手动调节升降高度时通过旋转锁紧螺钉46还能固定该机 构。在平行四边形机构的上端固定有探测头座48，在运动过程中始终保持探测头座48处在 水平位置。当机器人工作于大直径管道需安装升降云台时即可将探测头配合安装于探测头 座7上，简单快捷的满足于使用要求。本专利技术的优点和有益效果包括-本轮式移动管道机器人由爬行器、升降云台、两自由度探测头三部分组成，全部 采用模块化设计，连接方便，使用可靠，能够通过两自由度探测头驱动摄像头实现对管道的 全方位检测。-爬行器轮组可以根据不同管道内径换用大小轮组，大轮组采用快速连接机构直 接连接于小轮之上，实现短时间内的替换，大轮组工作时不影响小轮组同时工作，提高爬行 器的越障能力。-两自由度探测头实现360度旋转和270度俯仰的动作，保证摄像头最大范围对管 道进行全方位的检测。-升降云台可以根据需要安装于爬行器上，升降云台可以保证探测头处在各个内 径管道的中心位置，以达到最佳的观察效果。探测头座可使两自由度探测头便利插拔配合 并能保持其牢固可靠。以上所述，仅为本专利技术的较佳实施例，并非对本专利技术作任何形式上的限制，虽然本 专利技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本专利技术，任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮式移动管道机器人，其特征在于包括：爬行器，其包括箱体（１７）、设置在所述箱体内的电机（４）、传动齿轮系；轮组（１０，１９，１６），其安装在所述箱体（１７）上并承载所述爬行器；以及固定安装在所述爬行器上的升降云台（２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李天剑，刘相权，高宏，尹利君，吴启焱，郭超，刘亚平，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]