一种螺旋式管道机器人的制作方法

一种螺旋式管道机器人
【技术领域】
1.本实用新型涉及管道机器人技术领域，特别涉及一种螺旋式管道机器人。


背景技术：

2.管道是工业中常见的一种运输工具，如污水排放管道、核用冷却管道、石油天然气管道等，由于管道所处环境的复杂性和工业需求，往往需要对管道的内部进行清理等操作。管道机器人是特种机器人的重要分支之一，该类机器人能够在管道所属的特定空间内进行工作，可以大幅提高管道内作业的精确性和标准化性，并提高工作效率。
3.为了使管道机器人能够在管道内前进或者后退，每个管道机器人都需要设置行走机构；目前，管道机器人的行走机构一般都采用轮胎或者履带来实现。针对采用轮胎的管道机器人，现有技术中经常采用多个驱动电机来各自驱动一个轮胎运动，而这种驱动方式不仅增加了管道机器人的成本，也增加了管道机器人的控制难度。当然，现有技术中也存在有螺旋式的管道机器人，螺旋式的管道机器人要求驱动轮与管道的中心轴线之间需形成一定角度，这样管道机器人在旋转力的作用下才能够前进或者后退；但是，现有驱动轮在安装到管道机器人上后，驱动轮与管道的中心轴线之间的角度就固定下来，在使用的过程中无法根据实际工作环境调整驱动轮与管道的中心轴线之间的角度，这为实际的使用带来了不便。鉴于上述存在的问题，本案发明人对该问题进行深入研究，遂有本案产生。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种螺旋式管道机器人，解决现有管道机器人在使用过程中无法根据实际工作环境调整驱动轮与管道的中心轴线之间的角度的问题。
5.本实用新型是这样实现的：一种螺旋式管道机器人，包括旋转驱动轮总成、被动支撑轮总成和减速电机总成；所述减速电机总成与被动支撑轮总成固定连接，所述减速电机总成的输出轴与旋转驱动轮总成固定连接；
6.所述旋转驱动轮总成包括旋转底座以及若干个驱动轮机构；所述旋转底座的表面围绕旋转方向设置有若干个驱动轮机构装配部，每所述驱动轮机构均通过一安装板与一所述驱动轮机构装配部相连接；所述驱动轮机构锁付在所述安装板上，并使驱动轮机构上的驱动轮与管道的中心轴线之间形成预设角度。
7.进一步的，所述安装板的上表面两侧设置有角度刻度线，所述驱动轮机构上对应所述角度刻度线的位置设置有指示标识。
8.进一步的，所述旋转底座的表面围绕旋转方向均匀分布设置有3个所述驱动轮机构装配部。
9.进一步的，所述驱动轮机构装配部为形成于所述旋转底座上的装配凹槽，所述安装板可拆卸地安装在所述装配凹槽内；且所述装配凹槽的长度等于安装板的长度，装配凹槽的宽度等于安装板的宽度。
10.进一步的，所述驱动轮机构的底部设置有螺纹杆，所述安装板上开设有螺纹杆过孔，所述螺纹杆穿过所述螺纹杆过孔并通过螺母锁付在所述安装板上。
11.进一步的，所述旋转底座的一端设置有输出轴连接部。
12.进一步的，所述减速电机总成的两端均固定连接有所述被动支撑轮总成，并且与所述旋转驱动轮总成靠近的被动支撑轮总成上形成有输出轴过孔。
13.进一步的，所述被动支撑轮总成包括固定支撑底座以及围绕所述固定支撑底座的表面均匀分布设置的3个被动轮机构，被动轮机构上的被动轮与管道的中心轴线之间成0度设置。
14.进一步的，两个所述被动支撑轮总成的固定支撑底座之间通过若干根连接柱相连接。
15.进一步的，所述连接柱为双头螺柱。
16.通过采用本实用新型的技术方案，至少具有如下有益效果：
17.1、通过采用本实用新型旋转驱动轮总成的结构设计，即将驱动轮机构通过安装板与驱动轮机构装配部相连接，并将驱动轮机构锁付在安装板上，使得在实际使用时，可方便根据实际使用需要对驱动轮机构上驱动轮与管道的中心轴线之间的角度进行调节，而在减速电机总成输出转速一定的情况下，驱动轮机构上驱动轮的不同安装角度可以使管道机器人的前进或者后退速度不同，从而能够更好的适应不同的工作环境。
18.2、通过在安装板上设置角度刻度线以及在驱动轮机构上设置指示标识，可直观地指示出驱动轮机构的驱动轮与管道的中心轴线之间的角度，从而方便实际的调节操作。
【附图说明】
19.下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
20.图1是本实用新型一种螺旋式管道机器人的整体结构示意图；
21.图2是本实用新型中旋转驱动轮总成的整体结构示意图；
22.图3是本实用新型中旋转驱动轮总成的局部分解图；
23.图4是本实用新型中安装板的结构示意图；
24.图5是本实用新型中驱动轮机构的结构示意图；
25.图6是本实用新型中两个被动支撑轮总成之间的连接结构示意图；
26.图7是本实用新型中被动轮机构的结构示意图。
27.100-管道机器人；
28.1-旋转驱动轮总成，11-旋转底座，111-驱动轮机构装配部，11a-装配凹槽，112-第一锁付孔，113-输出轴连接部，12-驱动轮机构，121-驱动轮，122-指示标识，123-螺纹杆，124-第一安装座体，125-第一支撑架，126-第一弹簧，13-安装板，131-角度刻度线，132-第二锁付孔，133-螺纹杆过孔，14-螺母；
29.2-被动支撑轮总成，21-输出轴过孔，22-固定支撑底座，23-被动轮机构，231-被动轮，232-第二安装座体，233-第二支撑架，234-第二弹簧，24-连接柱；
30.3-减速电机总成。
【具体实施方式】
31.本实用新型实施例通过提供一种螺旋式管道机器人，解决了现有管道机器人在使用过程中无法根据实际工作环境调整驱动轮与管道的中心轴线之间的角度的技术问题，实现了能够根据实际工作环境需求调整驱动轮与管道的中心轴线之间的角度，使得管道机器人在输出转速一定的情况下，也可以拥有不同的前进或者后退速度，从而可以更好的适应不同的工作环境的技术效果。
32.本实用新型实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：设计管道机器人的旋转驱动轮总成包括旋转底座以及围绕旋转方向设置在旋转底座上的若干个驱动轮机构，驱动轮机构通过安装板与旋转底座相连接，并且驱动轮机构通过锁付的方式与安装板相连接，使得在使用时可方便对驱动轮机构上驱动轮与管道的中心轴线之间的角度进行调节，因为在减速电机总成输出转速一定的情况下，驱动轮机构上驱动轮的不同安装角度可以使管道机器人的前进或者后退速度不同，从而能够更好的适应不同的工作环境。
33.为了更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本实用新型的技术方案进行详细的说明。
34.在此需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述这些实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
35.请参阅图1至图7所示，本实用新型一种螺旋式管道机器人100，管道机器人100包括旋转驱动轮总成1、被动支撑轮总成2和减速电机总成3；所述减速电机总成3与被动支撑轮总成2固定连接，以通过被动支撑轮总成2对减速电机总成3进行支撑；所述减速电机总成3的输出轴与旋转驱动轮总成1固定连接，以通过减速电机总成3输出动力驱使旋转驱动轮总成1进行旋转，从而推动整个管道机器人100沿着管道的内部前进或者后退。
36.所述旋转驱动轮总成1包括旋转底座11以及若干个驱动轮机构12；所述旋转底座11的表面围绕旋转方向设置有若干个驱动轮机构装配部111，每所述驱动轮机构12均通过一安装板13与一所述驱动轮机构装配部111相连接；所述驱动轮机构12锁付在所述安装板13上，并使驱动轮机构12上的驱动轮121与管道的中心轴线之间形成预设角度，从而使驱动轮机构12在旋转的过程中驱动轮121能够带动整个管道机器人100沿着管道的内壁前进或者后退。在本实用新型中，因为驱动轮机构12通过安装板13与驱动轮机构装配部111相连接，而驱动轮机构12又锁付在安装板13上，因此在具体组装时可将驱动轮机构12先锁紧在安装板13上，然后将安装板13安装到驱动轮机构装配部111上；在具体使用时，可通过对驱动轮机构12施加外力使整个驱动轮机构12旋转一定角度，从而实现对驱动轮机构12上的驱动轮121与管道的中心轴线之间的角度进行调节；因此，通过采用本实用新型旋转驱动轮总成1的结构设计，可方便根据实际使用需要对驱动轮机构12上驱动轮121与管道的中心轴线之间的角度进行调节，而在减速电机总成3输出转速一定的情况下，驱动轮机构12上驱动轮121的不同安装角度可以使管道机器人100的前进或者后退速度不同，从而能够更好的适应
不同的工作环境。
37.在本实用新型的一些实施例中，所述安装板13的上表面两侧设置有角度刻度线131，所述驱动轮机构12上对应所述角度刻度线131的位置设置有指示标识122。通过在安装板13上设置角度刻度线131以及在驱动轮机构12上设置指示标识122，可直观地指示出驱动轮机构12的驱动轮121与管道的中心轴线之间的角度，从而方便实际的调节操作。所述指示标识122可以采用指示箭头、指示针等。
38.在本实用新型的一些实施例中，所述旋转底座11的表面围绕旋转方向均匀分布设置有3个所述驱动轮机构装配部111。通过在旋转底座11的表面均匀分布设置3个驱动轮机构装配部111，并在每个驱动轮机构装配部111上均安装一个驱动轮机构12，可利用三个驱动轮机构12来形成稳定的三角支撑结构，从而保证旋转驱动轮总成1在管道内平稳旋转，并更好地驱使整个管道机器人100沿着管道平稳地前进或者后退。
39.在本实用新型的一些实施例中，所述驱动轮机构装配部111为形成于所述旋转底座11上的装配凹槽11a，所述安装板13可拆卸地安装在所述装配凹槽11a内；通过设计驱动轮机构装配部111为装配凹槽11a，并将安装板13装配到装配凹槽11a内，可使整个旋转驱动轮总成1的结构更加紧凑；安装板13与装配凹槽11a可拆卸连接能够方便使用时的拆装操作；在具体实现时，所述旋转底座11的两端开设有与装配凹槽11a相连通的第一锁付孔112，所述安装板13的两端对应每所述第一锁付孔112的位置均开设有第二锁付孔132，当将安装板13装配到装配凹槽11a内后，通过螺栓或螺丝将安装板13与旋转底座11锁付连接在一起；
40.所述装配凹槽11a的长度等于安装板13的长度，装配凹槽11a的宽度等于安装板13的宽度，这样在将安装板13装配到装配凹槽11a内后，安装板13能够被卡紧而不会产生偏移，能够保证驱动轮机构12的稳定性，使驱动轮机构12在没有施加外力的情况下不会产生偏移。
41.在本实用新型的一些实施例中，所述驱动轮机构12的底部设置有螺纹杆123，所述安装板13上开设有螺纹杆过孔133，所述螺纹杆123穿过所述螺纹杆过孔133并通过螺母14锁付在所述安装板13上，在具体实施时，需要通过螺母14将整个驱动轮机构12锁紧在安装板13上，使驱动轮机构12无法上下窜动，而在对驱动轮机构12施加旋转力时，可将驱动轮机构12旋转一定角度，从而实现驱动轮机构12的驱动轮121与管道的中心轴线之间角度的调节。
42.在本实用新型的一些实施例中，请参阅图5所示，所述驱动轮机构12还包括第一安装座体124、可上下活动地安装在所述第一安装座体124上的第一支撑架125以及设置在第一支撑架125与第一安装座体124之间的第一弹簧126；驱动轮121转动设置在第一支撑架125上，螺纹杆123固设于第一安装座体124的底部；所述第一安装座体124与第一支撑架125之间还设置有第一限位结构(未图示)，保证第一支撑架125不会从第一安装座体124的上端脱离；其中，所述第一限位结构可以包括第一限位杆和第一限位槽，第一限位槽沿着竖直方向设置在第一支撑架125上，第一限位杆固定在第一安装座体124上，并且使第一限位杆的自由端插入至第一限位槽内，这样就能够实现对第一支撑架125进行上下方向的限位，保证第一支撑架125不会脱离第一安装座体124。
43.本实用新型通过在第一支撑架125与第一安装座体124之间设置有第一弹簧126，并且第一支撑架125为可上下活动地安装在第一安装座体124上，因此在使用的过程中可有
效确保驱动轮121能够自适应管径变化和实现越障功能，例如当管径缩小时，驱动轮121可带动第一支撑架125向内压缩第一弹簧126，从而实现驱动轮121向内收缩；而管径变大时，在第一弹簧126的弹力作用下可带动驱动轮121向外张开，从而保证驱动轮121与管道的内壁始终保持接触。优选地，所述第一安装座体124呈u字型结构，所述第一支撑架125呈y字型结构，并且第一支撑架125的下部插入至第一弹簧126内。
44.在本实用新型的一些实施例中，所述旋转底座11的一端设置有输出轴连接部113，以便于减速电机总成3的输出轴通过该输出轴连接部113与旋转底座11固定连接在一起。
45.在本实用新型的一些实施例中，为了更好地满足实际使用需求，还可以根据实际需要来扩展旋转驱动轮总成1的数量，例如当需要使用到2节旋转驱动轮总成1时，可以将两个旋转驱动轮总成1固定连接在一起。
46.在本实用新型的一些实施例中，所述减速电机总成3的两端均固定连接有所述被动支撑轮总成2，并且与所述旋转驱动轮总成1靠近的被动支撑轮总成2上形成有输出轴过孔21，以便于减速电机总成3的输出轴可以穿过并与旋转驱动轮总成1固定连接。通过在减速电机总成3的两端均设置被动支撑轮总成2，可对减速电机总成3的两端进行有效支撑，进而保证整个管道机器人100在行走过程中的平稳性。
47.在本实用新型的一些实施例中，所述被动支撑轮总成2包括固定支撑底座22以及围绕所述固定支撑底座22的表面均匀分布设置的3个被动轮机构23，被动轮机构23上的被动轮231与管道的中心轴线之间成0度设置，使得被动轮机构23能够带动减速电机总成3沿着管道直线移动。通过在固定支撑底座22的表面均匀分布设置3个被动轮机构23，可利用3个被动轮机构23来形成稳定的三角支撑结构，从而保证被动支撑轮总成2能够带动减速电机总成3沿着管道的内部平稳地前进或者后退，进而提升整个管道机器人100的平稳性。
48.在本实用新型的一些实施例中，请参阅图7所示，所述被动轮机构23还包括第二安装座体232、可上下活动地安装在所述第二安装座体232上的第二支撑架233以及设置在第二支撑架233与第二安装座体232之间的第二弹簧234；被动轮231转动设置在第二支撑架233上，第二安装座体232固定在固定支撑底座22的表面；所述第二安装座体232与第二支撑架233之间还设置有第二限位结构(未图示)，保证第二支撑架233不会从第二安装座体232的上端脱离；其中，所述第二限位结构可以包括第二限位杆和第二限位槽，第二限位槽沿着竖直方向设置在第二支撑架233上，第二限位杆固定在第二安装座体232上，并且使第二限位杆的自由端插入至第二限位槽内，这样就能够实现对第二支撑架233进行上下方向的限位，保证第二支撑架233不会脱离第二安装座体232。
49.本实用新型通过在第二支撑架233与第二安装座体232之间设置有第二弹簧234，并且第二支撑架233为可上下活动地安装在第二安装座体232上，因此在使用的过程中可有效确保被动轮231能够自适应管径变化和实现越障功能，例如当管径缩小时，被动轮231可带动第二支撑架232向内压缩第二弹簧234，从而实现被动轮231向内收缩；而管径变大时，在第二弹簧234的弹力作用下可带动被动轮231向外张开，从而保证被动轮231与管道的内壁始终保持接触。优选地，所述第二安装座体232呈u字型结构，所述第二支撑架233呈y字型结构，并且第二支撑架233的下部插入至第二弹簧234内。
50.在本实用新型的一些实施例中，两个所述被动支撑轮总成2的固定支撑底座22之间通过若干根连接柱24相连接，保证两个被动支撑轮总成2与减速电机总成3更好地结合在
一起。优选地，在两个被动支撑轮总成2的固定支撑底座22之间均匀分布设置有3根所述连接柱24。
51.在本实用新型的一些实施例中，所述连接柱24为双头螺柱，以便于将连接柱24的两端分别与两个被动支撑轮总成2的固定支撑底座22锁付固定在一起。
52.本实用新型的管道机器人100在具体使用时，先根据实际使用需要对驱动轮机构12上驱动轮121与管道的中心轴线之间的角度进行调节；待调节好所需的角度后，将整个管道机器人100放入到管道内部；然后启动减速电机总成3输出驱动力，减速电机总成3将驱动力传递给旋转驱动轮总成1，从而驱使旋转驱动轮总成1绕管道的中心轴线进行旋转，因为驱动轮机构12上的驱动轮121与管道的中心轴线之间形成一定角度，因此驱动轮121在跟随整个旋转驱动轮总成1一起旋转时，也会带动整个管道机器人100沿着管道的内壁前进或者后退。
53.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。