【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人，特别涉及一种麦克纳姆轮驱动的管道机器人。
技术介绍
1、随着城市化进程的加速和基础设施的不断完善，管道系统的复杂性和维护难度日益增加。传统的人工检测方式不仅耗时耗力，还存在安全隐患，已难以满足高效、精准的需求。
2、如今，管道机器人集成了多种先进技术，具备在复杂管道环境中自主行走、信息采集、缺陷检测及修复等功能，它们能够在人员难以进入的狭窄、危险或有毒环境中作业，极大地保障了人员安全。随着微电子、计算机及自动化技术的飞速发展，管道机器人技术日臻成熟，近年来，得益于高精度传感器、先进的机器视觉算法及智能化控制系统的集成应用，机器人的检测精度、稳定性及智能化水平实现了质的飞跃。这些技术革新使得机器人能够深入管道内部，进行全方位、无死角的检测，即便是微小的裂纹、腐蚀点或沉积物也能被精准捕捉并实时传输至控制中心。
3、例如轮式螺旋管道机器人，确实能够针对自来水输送管道等区域的特殊环境进行高效、安全的清理作业，但是此类应用于隧道、天然气输送管等较大地下工程中的管道机器人体积过大，自重大；例如软体管道机器人，其自身能够做到合适直径且能够发挥自身软体优势进入复杂狭小管路中，但是驱动能力、运动速度和结构刚性小，一般应用于管道内勘查，作业功能受限。因此，针对小直径复杂管路，这种灵活度要求高且对机器人刚性要求也高的工况目前并没有更合适的机器人。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种麦克纳姆轮驱动的管道机器人，能够在小直径复杂管路内进行
2、本专利技术提供一种麦克纳姆轮驱动的管道机器人，包括工作单元，工作单元包括：转向机构以及连接在转向机构首尾两端的两组移动部件，转向机构带动移动部件转向，每组移动部件包括驱动机构以及连接在其上的两个麦克纳姆轮；其中，驱动机构包括：无刷直流电机、轴齿轮以及两个端面齿轮，无刷直流电机固定在电机仓内，轴齿轮固连在无刷直流电机的输出轴上，两个端面齿轮转动连接于电机仓，且位于轴齿轮的两侧，端面齿轮与轴齿轮啮合；两个麦克纳姆轮一一对应的连接于端面齿轮，两个麦克纳姆轮呈镜像分布于轴齿轮的两侧。
3、可选的，每个麦克纳姆轮包括多个环形阵列的变径单元，移动部件还包括带动变径单元向靠近或远离麦克纳姆轮中心移动的变径机构，每个变径单元均包括两个平行设置的麦轮辊子以及连接在麦轮辊子两侧的a型支撑架以及b型支撑架，a型支撑架与b型支撑架呈中心对称布置。
4、可选的，每组变径机构包括固连在a型支撑架与b型支撑架上的滑杆，以及带动滑杆向靠近或远离麦克纳姆轮中心移动的推拉组件。
5、可选的，推拉组件包括：连接在麦克纳姆轮两侧的定圆盘和固定套筒，定圆盘与端面齿轮固连，定圆盘及固定套筒对应位置均开设有沿其径向呈中心对称分布的直线滑槽；动圆盘，转动连接于固定套筒远离麦克纳姆轮的一侧，动圆盘对应位置开设有沿其径向呈中心对称分布的弧形滑槽；伺服电机，固连于固定套筒，伺服电机的输出轴与动圆盘固定，滑杆贯穿a型支撑架与b型支撑架，滑杆的两端对应的滑动连接于直线滑槽与弧形滑槽。
6、可选的，每个麦克纳姆轮包括呈中心对称的四个变径单元，对应的定圆盘和固定套筒上的直线滑槽，以及动圆盘上的弧形滑槽各有四个。
7、可选的，电机仓整体呈圆柱状，电机仓的中部开设有固定槽，无刷直流电机固定于固定槽内，且无刷直流电机的输出轴与电机仓的延伸方向垂直，端面齿轮转动套接于电机仓。
8、可选的，转向机构包括：波纹气囊，内部具有沿其周向分布的多个独立腔室，波纹气囊的两端分别与移动部件连接；充放气组件，分别与每个独立腔室连接，以向独立腔室充放气。
9、可选的，波纹气囊的两端分别连接有密封连接件，密封连接件沿径向夹紧波纹气囊的首尾两端。
10、可选的，多个工作单元之间通过波纹气囊连接。
11、可选的，充放气组件通过输气管与每个独立腔室连接，输气管穿过端面齿轮。
12、本专利技术实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
13、本专利技术实施例提供的一种麦克纳姆轮驱动的管道机器人可以在小直径复杂管路内进行作业，通过转向机构能够随着管道方向改变而改变适应复杂管道，通过驱动机构带动麦克纳姆轮移动能够在管道内行走，其中，驱动机构中的无刷直流电机启动带动轴齿轮转动通过端面齿轮传动原理间接驱动两个麦克纳姆轮同轴等速反转，实现机器人在管道内的灵活移动，驱动机构能够保证其有更好的刚性，在遇到复杂管道如管道内有堵塞或障碍时，仍旧能够正常行走工作，相较于一个电机驱动一个麦克纳姆轮的传统驱动方式，本专利技术中的单个电机驱动两个麦克纳姆轮，使得机器人结构更紧凑，在保证电机扭矩输出的同时有效缩短机器人沿管道的轴向尺寸，能够适应复杂且狭小的拥堵管道，且将两个旋转的麦克纳姆轮设计在同一轴线上，可以使两个麦克纳姆轮互相抵消对方对轴的扭矩力，不仅减少对轴负载，还可以使得电机仓和转向机构相对于管道内壁不发生自转，通过移动部件和转向机构实现刚柔结合，保证机器人能够转向的同时使其具备相应的承载能力，若需在机器人上加载工作装置，该同轴反转机构可以保证工作装置进给的稳定性，确保其能够进行作业。
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1.一种麦克纳姆轮驱动的管道机器人，其特征在于，包括工作单元，所述工作单元包括：转向机构（3）以及连接在转向机构（3）首尾两端的两组移动部件，所述转向机构（3）带动移动部件转向，每组所述移动部件包括驱动机构（1）以及连接在其上的两个麦克纳姆轮（2）；其中，
2.如权利要求1所述的麦克纳姆轮驱动的管道机器人，其特征在于，每个所述麦克纳姆轮（2）包括多个环形阵列的变径单元（202），所述移动部件还包括带动所述变径单元（202）向靠近或远离麦克纳姆轮（2）中心移动的变径机构，每个所述变径单元（202）均包括两个平行设置的麦轮辊子（209）以及连接在麦轮辊子（209）两侧的A型支撑架（210）以及B型支撑架（208），所述A型支撑架（210）与B型支撑架（208）呈中心对称布置。
3.如权利要求2所述的麦克纳姆轮驱动的管道机器人，其特征在于，每组所述变径机构包括固连在所述A型支撑架（210）与B型支撑架（208）上的滑杆（206），以及带动所述滑杆（206）向靠近或远离麦克纳姆轮（2）中心移动的推拉组件。
4.如权利要求3所述的麦克纳姆轮驱动的管道机器
5.如权利要求4所述的麦克纳姆轮驱动的管道机器人，其特征在于，每个所述麦克纳姆轮（2）包括呈中心对称的四个变径单元（202），对应的所述定圆盘（201）和固定套筒（203）上的直线滑槽，以及所述动圆盘（204）上的弧形滑槽各有四个。
6.如权利要求1所述的麦克纳姆轮驱动的管道机器人，其特征在于，所述电机仓（104）整体呈圆柱状，所述电机仓（104）的中部开设有固定槽，所述无刷直流电机（107）固定于固定槽内，且所述无刷直流电机（107）的输出轴与电机仓（104）的延伸 垂直，所述端面齿轮（105）转动套接于电机仓（104）。
7.如权利要求1至6任一所述的麦克纳姆轮驱动的管道机器人，其特征在于，所述转向机构（3）包括：
8.如权利要求7所述的麦克纳姆轮驱动的管道机器人，其特征在于，所述波纹气囊（301）的两端分别连接有密封连接件（302），所述密封连接件（302）沿径向夹紧波纹气囊（301）的首尾两端。
9.如权利要求7所述的麦克纳姆轮驱动的管道机器人，其特征在于，多个所述工作单元之间通过波纹气囊（301）连接。
10.如权利要求7所述的麦克纳姆轮驱动的管道机器人，其特征在于，所述充放气组件通过输气管（106）与每个所述独立腔室连接，所述输气管（106）穿过所述端面齿轮（105）。
...【技术特征摘要】
1.一种麦克纳姆轮驱动的管道机器人，其特征在于，包括工作单元，所述工作单元包括：转向机构（3）以及连接在转向机构（3）首尾两端的两组移动部件，所述转向机构（3）带动移动部件转向，每组所述移动部件包括驱动机构（1）以及连接在其上的两个麦克纳姆轮（2）；其中，
2.如权利要求1所述的麦克纳姆轮驱动的管道机器人，其特征在于，每个所述麦克纳姆轮（2）包括多个环形阵列的变径单元（202），所述移动部件还包括带动所述变径单元（202）向靠近或远离麦克纳姆轮（2）中心移动的变径机构，每个所述变径单元（202）均包括两个平行设置的麦轮辊子（209）以及连接在麦轮辊子（209）两侧的a型支撑架（210）以及b型支撑架（208），所述a型支撑架（210）与b型支撑架（208）呈中心对称布置。
3.如权利要求2所述的麦克纳姆轮驱动的管道机器人，其特征在于，每组所述变径机构包括固连在所述a型支撑架（210）与b型支撑架（208）上的滑杆（206），以及带动所述滑杆（206）向靠近或远离麦克纳姆轮（2）中心移动的推拉组件。
4.如权利要求3所述的麦克纳姆轮驱动的管道机器人，其特征在于，所述推拉组件包括：
5.如权利要求4所述的麦克纳姆轮驱动的管道机器人，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：余宏涛，杨李铭，卢全国，刘国辉，祝志芳，胡春才，程光俊，王松，杨浩楠，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：发明
国别省市：
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