一种新型管道机器人的制作方法
【专利摘要】本发明的一种新型管道机器人，其特征在于：包括两组相铰接的车体单元，两组所述车体单元相对设置，两者的铰接轴垂直于所述车体单元的行进方向；所述车体单元包括主支架、副支架、动力部件、行走轮部件和支撑轮部件，两侧的所述主支架相铰接，所述主支架、所述副支架和所述动力部件安装构成所述车体单元的躯干，所述动力部件提供所述行走轮部件转动动力，所述行走轮部件安装于所述车体单元两侧，拖动所述车体单元行进，所述支撑轮部件安装于所述车体上侧，所述支撑轮部件在所述管道机器人在管道内行进时，始终与该管道保持接触。其具有结构简单合理，组装维护方便，且拖动力大，能适应不同管径、不同形状的管道，行进平稳的优点。
【专利说明】
一种新型管道机器人
技术领域
[0001 ]本发明涉及机器人领域，具体涉及管道机器人。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展和科技的进步，管道输送技术已经广泛应用在输电线路、石油、天然气、化工原料及生活用水等各个方面。常年的应用使得管道的腐蚀和堵塞等情况越来越严重，这极易引起输送效率低下及管道损坏等各种危险。管道机器人正是为了解决以上的问题，由科研人员研发的一种管内爬行载体，用来拖动管内清洁、清障、巡检、牵引、修补等仪器完成各种管内作业。近几年，伴随着计算机技术、机电技术的快速发展，国内外的管道机器人技术不断有新的技术突破。各研究机构开发设计了各种管道机器人，其行走方式主要为轮式、履带式、蠕动式、螺旋式等。应用环境也是从几十毫米的微小管道到大至几百乃至上千毫米的大直径管道。无论行走方式如何，对管道机器人的综合技术要求主要是具有大拖动力、较好的管径适应性、越障性和可靠性。
[0003]目前，应用于输电线路管道中的主要是轮式管道机器人，其多为类似小车的结构，通过轮子与管道的摩擦力，拖动小车在管道内行进。但这种管道机器人由于受其驱动行走机构的限制，普遍存在以下问题:1、拖动力较小，其拖动力仅来自轮子与管道的摩擦力，而该摩擦力由小车的重量决定，往往小车质量较小，所述拖动力不会太大；2、管径适应性较差，一种规格的管道机器人基本只能对应相应规格的管道，难以适应不同管道的使用要求；
3、难以主动适应管径的变化，包括难以适应管径的变化，以及管道路径的变化;4、行进不平稳，遇到障碍物可能发生翻车。
[0004]因此，如何对现有的管道机器人进行改进，使其克服上述问题，是本领域技术人员亟待解决的一个问题。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于提供一种结构简单合理，组装维护方便，且拖动力大，能适应不同管径、不同形状的管道，行进平稳的新型管道机器人。
[0006]为达到以上目的，本发明采用的技术方案为:一种新型管道机器人，其特征在于:包括两组相铰接的车体单元，两组所述车体单元相对设置，两者的铰接轴垂直于所述车体单元的行进方向；所述车体单元包括主支架、副支架、动力部件、行走轮部件和支撑轮部件，两侧的所述主支架相铰接，所述主支架、所述副支架和所述动力部件安装构成所述车体单元的躯干，所述动力部件提供所述行走轮部件转动动力，所述行走轮部件安装于所述车体单元两侧，拖动所述车体单元行进，所述支撑轮部件安装于所述车体上侧，所述支撑轮部件在所述管道机器人在管道内行进时，始终与该管道保持接触。
[0007]作为改进，两侧的所述车体单元通过连接销钉相铰接，且两侧的所述车体单元之间还设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧为两个，且对称设置于所述连接销钉两侧。
[0008]作为优选，所述支撑轮部件包括支撑腿、支撑轮和复位弹簧，所述支撑腿转动连接于所述副支架上，所述支撑轮转动连接于所述支撑腿上，所述复位弹簧设置于所述支撑腿和所述动力部件之间；所述复位弹簧提供所述支撑腿向上翻转的弹力，迫使所述支撑轮始终接触管道，并在管道上滚动。
[0009]具体的，所述动力部件包括电机和减速器，所述电机位于所述主支架内，所述减速器通过螺栓安装于所述主支架上，所述副支架通过螺栓安装于所述减速器上，所述行走轮部件连接于所述减速器两侧。
[0010]作为优选，所述行走轮部件包括行走轮、安装架、径向螺钉、安装板和轴向螺钉;所述安装架通过所述径向螺钉固定于所述减速器两侧，所述行走轮通过所述轴向螺钉安装于所述安装架和所述安装板之间。
[0011]作为附件功能的设置，所述车体单元上还安装有摄像头，所述摄像头卡设于副支架前端。
[0012]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0013]1、结构简单合理，组装维护方便:本发明使用的零件较少，而且通过动力部件作为躯干的一部分，省去了壳体或其他骨架的设置，而且所有零件只需要通过螺栓和销钉就可以完成组装。
[0014]2、拖动力大:拖动力来自行走轮与管道的摩擦力，一方面，摩擦力来自管道机器人的重力，另一方面，由于支撑轮部件的存在，而且支撑轮始终对管道有一个弹力的作用，增加行进轮对管道的压力，而较大的压力会产生较大的摩擦力，从而在动力充足的情况下，能提供更大的拖动力。
[0015]3、管道适应性强，运行平稳:主要体现在支撑轮能进行径向的收展，一方面可以适应不同管径的管道，另一方面通过车体单元的铰接设置，使管道机器人具备一定的过弯能力;而支撑轮和行走轮都始终紧贴管道，使管道机器人可以以任意角度在管道内行进，即管道机器人可以正常行进(四个行进轮朝向下方)，也可以侧翻行进(四个行进轮朝向两侧)，还可以倒翻行进(四个行进轮朝向上上)，保证管道机器人运行平稳，能有效的跨越障碍物，不会发生“翻车”现象。
【附图说明】
[0016]图1是根据本发明的一个优选实施例的工作状态立体结构示意图；
[0017]图2是根据本发明的一个优选实施例的工作状态截面视图；
[0018]图3是根据本发明的一个优选实施例的立体结构示意图；
[0019]图4是根据本发明的一个优选实施例的侧视图；
[0020]图5是根据本发明的一个优选实施例的仰视图；
[0021 ]图6是根据本发明的一个优选实施例的部分爆炸状态示意图；
[0022]图7是根据本发明的一个优选实施例中主支架、副支架和动力部件的安装示意图；
[0023]图8是根据本发明的一个优选实施例中动力部件的立体结构示意图；
[0024]图9是根据本发明的一个优选实施例中行走轮部件的爆炸状态示意图；
[0025]图10是根据本发明的一个优选实施例中支撑轮部件的爆炸状态示意图。
【具体实施方式】
[0026]以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0027]如图1?1所示(为了更好的说明本实施例的使用状态，图1和图2中将本实施例放入管道200内进行说明)，本发明的一个实施例包括两组相铰接的车体单元100，两组所述车体单元100相对设置，两者的铰接轴垂直于所述车体单元100的行进方向；每个车体单元100都包括主支架1、副支架2、动力部件3、行走轮部件4、支撑轮部件5、摄像头6、连接销钉7和缓冲弹簧8。其连接关系如下:
[0028]两侧的主支架I相铰接，主支架1、副支架2和动力部件3安装构成车体单元100的躯干，动力部件3提供行走轮部件4转动动力，行走轮部件4安装于车体单元100两侧，拖动车体单元100行进，支撑轮部件5安装于车体上侧，支撑轮部件5在管道机器人在管道内行进时，始终与该管道保持接触。两侧的车体单元100通过连接销钉7相铰接，缓冲弹簧8设置在车体单元100之间，缓冲弹簧8为两个，且对称设置于连接销钉7两侧，摄像头6卡设于副支架2前端。部分部件的具体结构如下:
[0029]动力部件3，选择市场上常见的一体机，其电机31和减速器32，电机31位于主支架I内，减速器32通过螺栓安装于主支架I上，副支架2通过螺栓安装于减速器32上，行走轮部件4连接于减速器32两侧。动力部件3可由蓄电池供电，也可外接导线供电，还可以采用无线供电作为动力来源。
[0030]行走轮部4，包括行走轮41、安装架42、径向螺钉43、安装板44和轴向螺钉45;安装架42通过径向螺钉43固定于减速器32两侧，行走轮41通过轴向螺钉45安装于安装架42和安装板44之间。
[0031]支撑轮部5，包括支撑腿51、支撑轮52和复位弹簧53，支撑腿51通过销钉转动连接于副支架2上，支撑轮52通过销钉转动连接于支撑腿52上，复位弹簧53设置于支撑腿51和动力部件3之间;复位弹簧53提供支撑腿51向上翻转的弹力，迫使支撑轮52始终接触管道200，并在管道200上滚动。
[0032]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1.一种新型管道机器人，其特征在于:包括两组相铰接的车体单元，两组所述车体单元相对设置，两者的铰接轴垂直于所述车体单元的行进方向；所述车体单元包括主支架、副支架、动力部件、行走轮部件和支撑轮部件，两侧的所述主支架相铰接，所述主支架、所述副支架和所述动力部件安装构成所述车体单元的躯干，所述动力部件提供所述行走轮部件转动动力，所述行走轮部件安装于所述车体单元两侧，拖动所述车体单元行进，所述支撑轮部件安装于所述车体上侧，所述支撑轮部件在所述管道机器人在管道内行进时，始终与该管道保持接触。2.根据权利要求1所述的新型管道机器人，其特征在于:两侧的所述车体单元通过连接销钉相铰接，且两侧的所述车体单元之间还设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧为两个，且对称设置于所述连接销钉两侧。3.根据权利要求2所述的新型管道机器人，其特征在于:所述支撑轮部件包括支撑腿、支撑轮和复位弹簧，所述支撑腿转动连接于所述副支架上，所述支撑轮转动连接于所述支撑腿上，所述复位弹簧设置于所述支撑腿和所述动力部件之间；所述复位弹簧提供所述支撑腿向上翻转的弹力，迫使所述支撑轮始终接触管道，并在管道上滚动。4.根据权利要求3所述的新型管道机器人，其特征在于:所述动力部件包括电机和减速器，所述电机位于所述主支架内，所述减速器通过螺栓安装于所述主支架上，所述副支架通过螺栓安装于所述减速器上，所述行走轮部件连接于所述减速器两侧。5.根据权利要求4所述的新型管道机器人，其特征在于:所述行走轮部件包括行走轮、安装架、径向螺钉、安装板和轴向螺钉;所述安装架通过所述径向螺钉固定于所述减速器两侧，所述行走轮通过所述轴向螺钉安装于所述安装架和所述安装板之间。6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的新型管道机器人，其特征在于:所述车体单元上还安装有摄像头，所述摄像头卡设于副支架前端。
【文档编号】F16L55/40GK106015833SQ201610529231
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】赖建防, 吕伟宏, 赖皓瀛, 李睿
【申请人】宁波天弘电力器具有限公司