管道檢測機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種管道檢測機器人，其包括驅動單元，以及設置在所述驅動單元的前端的控制檢測單元。其中，驅動單元包括機架，以及設置設在機架上的主動自適應單元和被動自適應單元；機架包括支撐桿，設置在支撐桿的前部的前固定板，以及設置在支撐桿后部的后固定板；主動自適應單元包括活動連接在前固定板和后固定板之間的三組驅動機構；被動自適應單元設置在三組驅動機構之間，用于根據驅動機構所受阻力調整三組驅動機構的高度。本實用新型機器人的自適應機構可以良好地解決機器人作業中遇到變徑管、管內障礙物、垂直管道等復雜工況。
【專利說明】
管道檢測機器人
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種管道檢測機器人。
【背景技術】
[0002]在工農業生產及日常生活中，管道作為一種重要的物料運輸手段，其應用范圍極為廣泛。管道在使用過程中，由于各種因素的影響，會產生各種各樣的管道堵塞與管道故障和損傷。如果不及時的管道進行檢測、維修及清理就可能產生事故，造成不必要的損失。然而，管道所處的環境往往是不易直接達到或不允許人們直接進入的，為進行質量檢測和故障診斷，采用傳統的全面挖掘法、隨機抽樣法或目前廣為流傳的SCADA系統法，工程量大，準確率低。故此，管道檢測及清洗難度很大，而管道機器人就是為解決這一實際情況相應產生的。
[0003]隨著社會的不斷進步發展，建筑的不斷增多，各式各樣的管道為人們的生產生活帶來了極大的方便。但是在管道的維修與維護方面卻受到空間狹窄或環境惡劣等因素的限制，因此對多功能、高性能、靈活的管道機器人的需求日益增加。
[0004]現有技術中也有應用在不同情況下的管道機器人，但這些管道機器人一是在彎管、支岔管中的通過性問題難以克服，機動靈活性及運行可靠性差;二是在豎直管道中前行缺乏足夠大的驅動力及有效支撐。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種管道檢測機器人，以解決現有管道機器人機動靈活性及運行可靠性差的問題。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種管道檢測機器人，包括驅動單元，以及設置在所述驅動單元的前端的控制檢測單元。其中，驅動單元包括機架，以及設置設在機架上的主動自適應單元和被動自適應單元;機架包括支撐桿，設置在支撐桿的前部的前固定板，以及設置在支撐桿后部的后固定板;主動自適應單元包括活動連接在前固定板和后固定板之間的三組驅動機構;被動自適應單元設置在三組驅動機構之間，用于根據驅動機構所受阻力調整三組驅動機構的高度。
[0007]進一步地，驅動機構包括一端與前固定板活動連接的前活動桿，一端與后固定板連接的后固定板，以及活動連接在前活動桿的另一端與后活動桿的另一端之間的車輪架；車輪架上設有至少兩個車輪和一個電機。
[0008]進一步地，被動自適應單元包括與支撐桿平行設置的螺桿，螺桿的前端通過鎖定板固定在支撐桿上，螺桿的后端通過調節架固定在支撐桿上;調節架的前側設有調節螺母；調節架通過拉桿連接至后活動桿的中部。
[0009]進一步地，拉桿內設有彈簧，彈簧的一端固定在拉桿內，另一端與后活動桿的中部連接。
[0010]本實用新型的有益效果為:
[0011]1、本申請通過采用三分支支撐輪式驅動，在機器人運動靈活的前提下，機械結構穩定、簡單，保證了本體低故障率，同時也便于維修。
[0012]2、本管道機器人自適應機構采用平行四邊形對邊平行和不穩定性的原理，分為主動適應部分和被動適應部分，通過步進電機及螺桿副傳動機構，精確控制本發明管道機器人最大外徑，以適應不同管道的不同內徑，也可對管道內壁施加徑向力，令本發明機器人具有垂直行進的能力。本發明機器人的自適應機構可以良好地解決機器人作業中遇到變徑管、管內障礙物、垂直管道等復雜工況。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型一個實施例的結構示意圖；
[0014]圖2為本實用新型一個實施例的側視圖；
[0015]圖3為本實用新型一個實施例的剖視圖。
[0016]其中:1、控制檢測單元;2、支撐桿;3、前固定板;4、前活動桿;5、車輪架;6、車輪;7、電機;8、后活動桿;9、調節架；10、后固定板；11、拉桿；12、彈貪；13、螺桿；14、調節螺母；15、鎖定板;16、攝像頭。
【具體實施方式】
[0017]下面對本實用新型的【具體實施方式】進行描述，以便于本技術領域的技術人員理解本實用新型，但應該清楚，本實用新型不限于【具體實施方式】的范圍，對本技術領域的普通技術人員來講，只要各種變化在所附的權利要求限定和確定的本實用新型的精神和范圍內，這些變化是顯而易見的，一切利用本實用新型構思的發明創造均在保護之列。
[0018]如圖1所示的管道檢測機器人，包括驅動單元，以及設置在所述驅動單元的前端的控制檢測單元I。其中，驅動單元包括機架，以及設置在機架上的主動自適應單元和被動自適應單元。下面分別對各個組件進行詳細描述:
[0019]上述機架包括支撐桿2，設置在支撐桿2的前部的前固定板3，以及設置在支撐桿2后部的后固定板10。本申請中的前固定板3和后固定板10為兩個同向設置的三角形固定板，其每個角上分別設有一個支撐桿2。
[0020]上述主動自適應單元包括活動連接在前固定板3和后固定板10之間的三組驅動機構，其中每三組驅動機構分別連接在前固定板3和后固定板10之間。其中，驅動機構包括一端與前固定板3活動連接的前活動桿4，一端與后固定板10連接的后固定板10，以及活動連接在前活動桿4的另一端與后活動桿8的另一端之間的車輪架5;車輪架5上設有至少兩個車輪6和一個電機7。
[0021]主動自適應單元中車輪架5通過活動連接的前活動桿4和后活動桿8固定在前固定板3和后固定板10之間，采用平行四邊形不穩定原理，通過調整前活動桿4和后活動桿8的傾斜角度調節整個驅動機構的高度，以使機器人改變最大外徑來適應管道內徑。此外，本機器人也可實現在豎直管道內行進的功能，在豎直管道中，通過同樣的主動自適應方式，對管道內壁施加徑向力，用以克服機器人自身重力，達到機器人在豎直管道行走不下墜的功能。
[0022]被動自適應單元設置在三組驅動機構之間，包括與支撐桿2相平行的螺桿13，螺桿13的前端通過鎖定板15固定在三個支撐桿2的中間，螺桿13的后端通過調節架9固定在三個支撐桿2的中部;調節架9通過拉桿11連接至后活動桿8的中部。調節架9的前側(朝向鎖定板15的一側)還設有調節螺母14。拉桿11內設有彈簧12，彈簧12的一端固定在拉桿11內，另一端與后活動桿8的中部連接。
[0023]被動自適應單元利用彈簧12受力壓縮、不受力恢復的特性進行備用自適應調節。當管道機器人在管道內行進中遇到障礙物，則會通過障礙物對車輪6的壓力壓縮安裝于支撐連桿上的彈簧12，使得彈簧12長度受力縮短，驅動機構高度減少，本機器人最大外徑減小，通過障礙物，繼續進行作業。
[0024]本機器人的驅動機構主要包括車輪6、齒輪組、直流蝸輪蝸桿電機、安裝機架。三組直流蝸輪蝸桿電機通過齒輪組分別驅動三組車輪6來達到驅動機器人行走的功能。本發明采用的三驅動模式，可以通過三組車輪6的差速運行，達到機器人本體在彎管中轉彎的功會K。
[0025]本申請中的管道機器人的電源系統采用線纜供電和攜帶電池供電兩種可選方式，針對不同的作業條件及要求，采用不同的供電模式。針對被檢測管道復雜性、檢測距離長短、檢測任務耗時多少來選擇采用哪一種供電方式。特別的，選擇攜帶電池供電方式時，需將電池置于通過萬向節與機器人本體連接無動力搭載裝置，選擇線纜供電時，則可將無動力搭載裝置拆卸。
[0026]本管道機器人的控制系統以及檢測系統采用集成為一體，安裝于本發明機器人前端。控制系統主要包括步進電機及直流蝸輪蝸桿電機的驅動模塊、遙操作模塊和無線通信模塊。檢測系統包括攝像頭16、溫度計、濕度計、氣壓計等，用于對管道內的環境數據進行檢測。檢測系統對管道內部進行工作人員所需信息的檢測，再通過無線傳輸技術將數據傳輸到移動終端，建立被檢測管道專屬檔案，供工作人員對所檢測管道進行合理科學的評估。
[0027]綜上所述，本管道機器人自適應機構采用平行四邊形對邊平行和不穩定性的原理，分為主動適應部分和被動適應部分，通過步進電機及螺桿13副傳動機構，精確控制本發明管道機器人最大外徑，以適應不同管道的不同內徑，也可對管道內壁施加徑向力，令本發明機器人具有垂直行進的能力。本發明機器人的自適應機構可以良好地解決機器人作業中遇到變徑管、管內障礙物、垂直管道等復雜工況。
[0028]此外，本申請通過采用三分支支撐輪式驅動，在機器人運動靈活的前提下，機械結構穩定、簡單，保證了本體低故障率，同時也便于維修。
【主權項】
1.一種管道檢測機器人，包括驅動單元，以及設置在所述驅動單元的前端的控制檢測單元，其特征在于，所述驅動單元包括機架，以及設置設在所述機架上的主動自適應單元和被動自適應單元;所述機架包括支撐桿，設置在所述支撐桿的前部的前固定板，以及設置在所述支撐桿后部的后固定板； 所述主動自適應單元包括活動連接在所述前固定板和后固定板之間的三組驅動機構；所述被動自適應單元設置在所述三組驅動機構之間，用于根據驅動機構所受阻力調整所述三組驅動機構的高度。2.根據權利要求1所述的管道檢測機器人，其特征在于，所述驅動機構包括一端與所述前固定板活動連接的前活動桿，一端與所述后固定板連接的后固定板，以及活動連接在所述前活動桿的另一端與后活動桿的另一端之間的車輪架;所述車輪架上設有至少兩個車輪和一個電機。3.根據權利要求2所述的管道檢測機器人，其特征在于，所述被動自適應單元包括與所述支撐桿平行設置的螺桿，所述螺桿的前端通過鎖定板固定在支撐桿上，螺桿的后端通過調節架固定在支撐桿上;所述調節架的前側設有調節螺母;所述調節架通過拉桿連接至所述后活動桿的中部。4.根據權利要求3所述的管道檢測機器人，其特征在于，所述拉桿內設有彈簧，所述彈簧的一端固定在所述拉桿內，另一端與所述后活動桿的中部連接。
【文檔編號】F16L101/30GK205479977SQ201620294349
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】李新茂, 劉滿祿, 張靜, 張敦鳳
【申請人】西南科技大學