一種基于并聯機構的管道內壁打磨機器人的制作方法

本實用新型涉及管道打磨機器人領域，具體的說是一種基于并聯機構的管道內壁打磨機器人。

背景技術：

鋼管（Steel pipe）生產技術的發展開始于自行車制造業的興起、19 世紀初期石油的開發、兩次世界大戰期間艦船、鍋爐、飛機的制造，第二次世界大戰后火電鍋爐的制造，化學工業的發展以及石油天然氣的鉆采和運輸等，都有力地推動著鋼管工業在品種、產量和質量上的發展。

鋼管不僅用于輸送流體和粉狀固體、交換熱能、制造機械零件和容器，它還是一種經濟鋼材。用 鋼管制造建筑結構網架、支柱和機械支架，可以減 輕重量，節省金屬20～40%，而且可實現工廠化機械化施工。用鋼管制造公路橋梁不但可節省鋼材、簡化施工，而且可大大減少涂保護層的面積，節約投資和維護費用。

鋼管內壁打磨的方法一般有兩種：

一種是鋼管精加工設備。目前國內外鋼管內壁修磨設備一種是內孔鏜磨機，其加工不同孔徑的鋼管時需更換不同的磨頭，且該設備造價高、磨頭備件多、生產率低下；

另一種是只針對鋼管管端的內外圓修磨設備，這兩種鋼管內壁修磨設備都有其本身的局限性。

而上述方法對短管打磨具有一定優勢，但對于長鋼管，上述設備無法做到有效打磨，同時，現有鋼管內壁打磨設備靈活性差，打磨的磨頭無法對鋼管內壁局部進行細致打磨。

鑒于此，現急需一種能夠有效打磨長鋼管內壁，且能夠適應彎管等復雜環境下打磨的設備，并且該設備能實現對鋼管內壁局部進行細致打磨。

技術實現要素：

為了彌補現有技術的不足，本實用新型提供了一種基于并聯機構的管道內壁打磨機器人，其能夠實現細致打磨長直鋼管內壁，同時能打磨彎管等復雜形狀鋼管內壁。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于并聯機構的管道內壁打磨機器人，包括一號關節、位于一號關節后方的二號關節與三號關節、位于一號關節前端的打磨裝置、位于三號關節后端的清掃裝置、微型攝像頭、以及紅外傳感器。

所述的一號關節、二號關節與三號關節均為圓柱形，所述的一號關節與二號關節、二號關節與三號關節之間均通過萬向聯軸器相連接，從而一號關節與二號關節、二號關節與三號關節之間均可任意轉動，所述的三號關節后端設置有支板。

所述的一號關節上沿一號關節中心軸線均勻安裝有四個驅動裝置，所述的各驅動裝置均包括一對驅動輪、固定架、一對皮帶輪和驅動電機，所述的一對驅動輪通過固定架安裝在一號關節外圍，所述的一對皮帶輪分別連接一對驅動輪，所述的一對皮帶輪之間通過皮帶相連接，所述的驅動電機與一對皮帶輪之一相連接，工作時，驅動電機轉動帶動皮帶輪轉動，進而帶動各驅動輪轉動，驅動輪轉動進而帶動一號關節在管道內運動。

所述的二號關節與三號關節均沿各自中心軸線均勻安裝有四對支撐輪，所述的各支撐輪均包括輪體、支撐架、支軸和緩沖彈簧，所述的輪體轉動安裝在支撐架上，所述的支軸一端固定在二號關節或三號關節上，支軸另一端可滑動的貫穿支撐架，從而支撐架可繞支軸做小幅上下滑動，所述的緩沖彈簧包繞在支軸表面，且緩沖彈簧一端固定在二號關節或三號關節上，緩沖彈簧另一端固定在支撐架下端面，從而支撐架繞支軸上下滑動時，因緩沖彈簧的作用，支撐架在無外力作用下可復位到最初位置；

所述的打磨裝置包括與一號關節前端面相固連的一號板、六根打磨氣缸、二號板、打磨電機和砂輪，所述的六根打磨氣缸底部均與一號板球鉸接，六根打磨氣缸頂部均與二號板球鉸接，所述的打磨電機安裝在二號板后端，所述的砂輪位于二號板前端，且砂輪與打磨電機主軸相連接，工作時，六根打磨氣缸伸縮帶動二號板六自由度轉動，打磨電機轉動帶動砂輪旋轉以打磨管道內部，且由于打磨電機與砂輪均安裝在二號板上，故砂輪可隨二號板同步進行六自由度轉動；從而砂輪的位置和角度可根據管道構造進行實時調整，使得本實用新型管道內壁的打磨效果相對于傳統管道內壁打磨機器人來說更好。

所述的清掃裝置包括清掃電機、清掃轉盤以及設置在清掃轉盤四周橡皮刷條，所述的清掃電機固定在三號關節后端的支板上，所述的清掃轉盤與清掃電機主軸相連接，所述的刷條為圓柱形長條；工作時，清掃電機轉動帶動清掃轉盤轉動，進而帶動刷條轉動以對管道內壁進行清理。

所述的微型攝像頭安裝在一號關節前端，微型攝像頭的作用是便于外部操作者實時觀察管道內情況。

所述的紅外傳感器安裝在砂輪前端中部的打磨電機主軸端面上，紅外傳感器的作用是便于本實用新型在行進過程中預判管道內的運動軌跡情況，不至于與管道內壁產生碰撞而造成本實用新型的損傷。

有益效果：

（1）本實用新型的設置有三個關節，各關節之間通過萬向聯軸器相連接，由第一個關節的驅動裝置驅動整體運動，該設計使得本實用新型能夠在直長鋼管，以及彎管等復雜形狀鋼管內進行打磨作業，從而本實用新型的適應性廣泛。

（2）本實用新型的打磨端采用并聯機構的設計，使得對管道內壁進行打磨的砂輪能夠六自由度轉動，從而本實用新型的打磨砂輪能任意調節位置及角度，進而能夠根據管道內具體的情況對管壁進行局部細致打磨，使管道內壁打磨效果更好，從而促進管道壽命的延長。

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的整體示意圖；

圖2是本實用新型前半段的結構示意圖；

圖3是本實用新型后半段的結構示意圖；

圖4是本實用新型打磨裝置的結構示意圖；

圖中：一號關節1、二號關節2、三號關節3、打磨裝置4、清掃裝置5、微型攝像頭6、紅外傳感器7、萬向聯軸器11、驅動裝置12、驅動輪121、固定架122、一對皮帶輪123、驅動電機124、支撐輪21、輪體211、支撐架212、支軸213、緩沖彈簧214、一號板41、打磨氣缸42、二號板43、打磨電機44、砂輪45、清掃電機51、清掃轉盤52、刷條53。

具體實施方式

為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本實用新型。

如圖1所示，本實用新型所述的一種基于并聯機構的管道內壁打磨機器人，包括一號關節1、位于一號關節1后方的二號關節2與三號關節3、位于一號關節1前端的打磨裝置4、位于三號關節3后端的清掃裝置5、微型攝像頭6、以及紅外傳感器7。

如圖1和圖2所示，本實用新型所述的一種基于并聯機構的管道內壁打磨機器人，所述的一號關節1、二號關節2與三號關節3均為圓柱形，所述的一號關節1與二號關節2、二號關節2與三號關節3之間均通過萬向聯軸器11相連接，從而一號關節1與二號關節2、二號關節2與三號關節3之間均可任意轉動，所述的三號關節3后端設置有支板31。

所述的一號關節1上沿一號關節1中心軸線均勻安裝有四個驅動裝置12，所述的各驅動裝置12均包括一對驅動輪121、固定架122、一對皮帶輪123和驅動電機124，所述的一對驅動輪121通過固定架122安裝在一號關節1外圍，所述的一對皮帶輪123分別連接一對驅動輪121，所述的一對皮帶輪123之間通過皮帶相連接，所述的驅動電機124與一對皮帶輪123之一相連接，工作時，驅動電機124轉動帶動皮帶輪123轉動，進而帶動各驅動輪121轉動，驅動輪121轉動進而帶動一號關節1在管道內運動。

如圖1和圖3所示，本實用新型所述的一種基于并聯機構的管道內壁打磨機器人，所述的二號關節2與三號關節3均沿各自中心軸線均勻安裝有四對支撐輪21，所述的各支撐輪21均包括輪體211、支撐架212、支軸213和緩沖彈簧214，所述的輪體211轉動安裝在支撐架212上，所述的支軸213一端固定在二號關節2或三號關節3上，支軸213另一端可滑動的貫穿支撐架212，從而支撐架212可繞支軸213做小幅上下滑動，所述的緩沖彈簧214包繞在支軸213表面，且緩沖彈簧214一端固定在二號關節2或三號關節3上，緩沖彈簧214另一端固定在支撐架212下端面，從而支撐架212繞支軸213上下滑動時，因緩沖彈簧214的作用，支撐架212在無外力作用下可復位到最初位置；

如圖1、圖2和圖4所示，本實用新型所述的一種基于并聯機構的管道內壁打磨機器人，所述的打磨裝置4包括與一號關節1前端面相固連的一號板41、六根打磨氣缸42、二號板43、打磨電機44和砂輪45，所述的六根打磨氣缸42底部均與一號板41球鉸接，六根打磨氣缸42頂部均與二號板43球鉸接，所述的打磨電機44安裝在二號板43后端，所述的砂輪45位于二號板43前端，且砂輪45與打磨電機44主軸相連接，工作時，六根打磨氣缸42伸縮帶動二號板43六自由度轉動，打磨電機44轉動帶動砂輪45旋轉以打磨管道內部，且由于打磨電機44與砂輪45均安裝在二號板43上，故砂輪45可隨二號板43同步進行六自由度轉動；從而砂輪45的位置和角度可根據管道構造進行實時調整，使得本實用新型管道內壁的打磨效果相對于傳統管道內壁打磨機器人來說更好。

如圖1和圖3所示，本實用新型所述的一種基于并聯機構的管道內壁打磨機器人，所述的清掃裝置5包括清掃電機51、清掃轉盤52以及設置在清掃轉盤52四周橡皮刷條53，所述的清掃電機51固定在三號關節3后端的支板31上，所述的清掃轉盤52與清掃電機51主軸相連接，所述的刷條53為圓柱形長條；工作時，清掃電機51轉動帶動清掃轉盤52轉動，進而帶動刷條53轉動以對管道內壁進行清理。

所述的微型攝像頭6安裝在一號關節1前端，微型攝像頭6的作用是便于外部操作者實時觀察管道內情況。

所述的紅外傳感器7安裝在砂輪45前端中部的打磨電機44主軸端面上，紅外傳感器7的作用是便于本實用新型在行進過程中預判管道內的運動軌跡情況，不至于與管道內壁產生碰撞而造成本實用新型的損傷。

工作時，當需要對管道進行打磨，則驅動電機124轉動帶動皮帶輪123轉動，進而帶動各驅動輪121轉動，驅動輪121轉動進而帶動一號關節1在管道內運動，一號關節1在管道內運動帶動二號關節2與三號關節3緊隨一號關節1在管道內運動，且由于一號關節1與二號關節2，二號關節2與三號關節3之間連接有萬向聯軸器11，從而本實用新型能夠較容易的通過彎形管道。所述二號關節2與三號關節3的支撐輪21可用于支撐進入管道內二號關節2與三號關節3，使二號關節2與三號關節3始終處于管道中心，二號關節2與三號關節3始終通過支撐輪21接觸管道內壁，從而將滑動摩擦轉變為滾動摩擦，減小本實用新型在管道內的摩擦阻力，減小驅動電機的負荷；

當一號關節1帶動二號關節2與三號關節3在管道內運動時，六根打磨氣缸42伸縮帶動二號板43六自由度轉動，打磨電機44轉動帶動砂輪45旋轉以打磨管道內部，且砂輪45隨二號板43同步進行六自由度轉動；砂輪45的位置和角度可根據管道構造進行實時調整，使得本實用新型管道內壁的打磨效果相對于傳統管道內壁打磨機器人來說更好。

同時，清掃電機51轉動帶動清掃轉盤52轉動，進而帶動刷條53轉動以對管道內壁進行清理。

在此過程中，微型攝像頭6用于外部操作者實時觀察管道內情況。

紅外傳感器7使得本實用新型在行進過程中預判管道內的運動軌跡情況，不至于與管道內壁產生碰撞而造成本實用新型的損傷。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中的描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。