管道检测机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种管道检测机器人，其包括驱动单元，以及设置在所述驱动单元的前端的控制检测单元。其中，驱动单元包括机架，以及设置设在机架上的主动自适应单元和被动自适应单元；机架包括支撑杆，设置在支撑杆的前部的前固定板，以及设置在支撑杆后部的后固定板；主动自适应单元包括活动连接在前固定板和后固定板之间的三组驱动机构；被动自适应单元设置在三组驱动机构之间，用于根据驱动机构所受阻力调整三组驱动机构的高度。本实用新型机器人的自适应机构可以良好地解决机器人作业中遇到变径管、管内障碍物、垂直管道等复杂工况。
【专利说明】
管道检测机器人
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种管道检测机器人。
【背景技术】
[0002]在工农业生产及日常生活中，管道作为一种重要的物料运输手段，其应用范围极为广泛。管道在使用过程中，由于各种因素的影响，会产生各种各样的管道堵塞与管道故障和损伤。如果不及时的管道进行检测、维修及清理就可能产生事故，造成不必要的损失。然而，管道所处的环境往往是不易直接达到或不允许人们直接进入的，为进行质量检测和故障诊断，采用传统的全面挖掘法、随机抽样法或目前广为流传的SCADA系统法，工程量大，准确率低。故此，管道检测及清洗难度很大，而管道机器人就是为解决这一实际情况相应产生的。
[0003]随着社会的不断进步发展，建筑的不断增多，各式各样的管道为人们的生产生活带来了极大的方便。但是在管道的维修与维护方面却受到空间狭窄或环境恶劣等因素的限制，因此对多功能、高性能、灵活的管道机器人的需求日益增加。
[0004]现有技术中也有应用在不同情况下的管道机器人，但这些管道机器人一是在弯管、支岔管中的通过性问题难以克服，机动灵活性及运行可靠性差;二是在竖直管道中前行缺乏足够大的驱动力及有效支撑。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种管道检测机器人，以解决现有管道机器人机动灵活性及运行可靠性差的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种管道检测机器人，包括驱动单元，以及设置在所述驱动单元的前端的控制检测单元。其中，驱动单元包括机架，以及设置设在机架上的主动自适应单元和被动自适应单元;机架包括支撑杆，设置在支撑杆的前部的前固定板，以及设置在支撑杆后部的后固定板;主动自适应单元包括活动连接在前固定板和后固定板之间的三组驱动机构;被动自适应单元设置在三组驱动机构之间，用于根据驱动机构所受阻力调整三组驱动机构的高度。
[0007]进一步地，驱动机构包括一端与前固定板活动连接的前活动杆，一端与后固定板连接的后固定板，以及活动连接在前活动杆的另一端与后活动杆的另一端之间的车轮架；车轮架上设有至少两个车轮和一个电机。
[0008]进一步地，被动自适应单元包括与支撑杆平行设置的螺杆，螺杆的前端通过锁定板固定在支撑杆上，螺杆的后端通过调节架固定在支撑杆上;调节架的前侧设有调节螺母；调节架通过拉杆连接至后活动杆的中部。
[0009]进一步地，拉杆内设有弹簧，弹簧的一端固定在拉杆内，另一端与后活动杆的中部连接。
[0010]本实用新型的有益效果为:
[0011]1、本申请通过采用三分支支撑轮式驱动，在机器人运动灵活的前提下，机械结构稳定、简单，保证了本体低故障率，同时也便于维修。
[0012]2、本管道机器人自适应机构采用平行四边形对边平行和不稳定性的原理，分为主动适应部分和被动适应部分，通过步进电机及螺杆副传动机构，精确控制本发明管道机器人最大外径，以适应不同管道的不同内径，也可对管道内壁施加径向力，令本发明机器人具有垂直行进的能力。本发明机器人的自适应机构可以良好地解决机器人作业中遇到变径管、管内障碍物、垂直管道等复杂工况。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；
[0014]图2为本实用新型一个实施例的侧视图；
[0015]图3为本实用新型一个实施例的剖视图。
[0016]其中:1、控制检测单元;2、支撑杆;3、前固定板;4、前活动杆;5、车轮架;6、车轮;7、电机;8、后活动杆;9、调节架；10、后固定板；11、拉杆；12、弹貪；13、螺杆；14、调节螺母；15、锁定板;16、摄像头。
【具体实施方式】
[0017]下面对本实用新型的【具体实施方式】进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于【具体实施方式】的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
[0018]如图1所示的管道检测机器人，包括驱动单元，以及设置在所述驱动单元的前端的控制检测单元I。其中，驱动单元包括机架，以及设置在机架上的主动自适应单元和被动自适应单元。下面分别对各个组件进行详细描述:
[0019]上述机架包括支撑杆2，设置在支撑杆2的前部的前固定板3，以及设置在支撑杆2后部的后固定板10。本申请中的前固定板3和后固定板10为两个同向设置的三角形固定板，其每个角上分别设有一个支撑杆2。
[0020]上述主动自适应单元包括活动连接在前固定板3和后固定板10之间的三组驱动机构，其中每三组驱动机构分别连接在前固定板3和后固定板10之间。其中，驱动机构包括一端与前固定板3活动连接的前活动杆4，一端与后固定板10连接的后固定板10，以及活动连接在前活动杆4的另一端与后活动杆8的另一端之间的车轮架5;车轮架5上设有至少两个车轮6和一个电机7。
[0021]主动自适应单元中车轮架5通过活动连接的前活动杆4和后活动杆8固定在前固定板3和后固定板10之间，采用平行四边形不稳定原理，通过调整前活动杆4和后活动杆8的倾斜角度调节整个驱动机构的高度，以使机器人改变最大外径来适应管道内径。此外，本机器人也可实现在竖直管道内行进的功能，在竖直管道中，通过同样的主动自适应方式，对管道内壁施加径向力，用以克服机器人自身重力，达到机器人在竖直管道行走不下坠的功能。
[0022]被动自适应单元设置在三组驱动机构之间，包括与支撑杆2相平行的螺杆13，螺杆13的前端通过锁定板15固定在三个支撑杆2的中间，螺杆13的后端通过调节架9固定在三个支撑杆2的中部;调节架9通过拉杆11连接至后活动杆8的中部。调节架9的前侧(朝向锁定板15的一侧)还设有调节螺母14。拉杆11内设有弹簧12，弹簧12的一端固定在拉杆11内，另一端与后活动杆8的中部连接。
[0023]被动自适应单元利用弹簧12受力压缩、不受力恢复的特性进行备用自适应调节。当管道机器人在管道内行进中遇到障碍物，则会通过障碍物对车轮6的压力压缩安装于支撑连杆上的弹簧12，使得弹簧12长度受力缩短，驱动机构高度减少，本机器人最大外径减小，通过障碍物，继续进行作业。
[0024]本机器人的驱动机构主要包括车轮6、齿轮组、直流蜗轮蜗杆电机、安装机架。三组直流蜗轮蜗杆电机通过齿轮组分别驱动三组车轮6来达到驱动机器人行走的功能。本发明采用的三驱动模式，可以通过三组车轮6的差速运行，达到机器人本体在弯管中转弯的功會K。
[0025]本申请中的管道机器人的电源系统采用线缆供电和携带电池供电两种可选方式，针对不同的作业条件及要求，采用不同的供电模式。针对被检测管道复杂性、检测距离长短、检测任务耗时多少来选择采用哪一种供电方式。特别的，选择携带电池供电方式时，需将电池置于通过万向节与机器人本体连接无动力搭载装置，选择线缆供电时，则可将无动力搭载装置拆卸。
[0026]本管道机器人的控制系统以及检测系统采用集成为一体，安装于本发明机器人前端。控制系统主要包括步进电机及直流蜗轮蜗杆电机的驱动模块、遥操作模块和无线通信模块。检测系统包括摄像头16、温度计、湿度计、气压计等，用于对管道内的环境数据进行检测。检测系统对管道内部进行工作人员所需信息的检测，再通过无线传输技术将数据传输到移动终端，建立被检测管道专属档案，供工作人员对所检测管道进行合理科学的评估。
[0027]综上所述，本管道机器人自适应机构采用平行四边形对边平行和不稳定性的原理，分为主动适应部分和被动适应部分，通过步进电机及螺杆13副传动机构，精确控制本发明管道机器人最大外径，以适应不同管道的不同内径，也可对管道内壁施加径向力，令本发明机器人具有垂直行进的能力。本发明机器人的自适应机构可以良好地解决机器人作业中遇到变径管、管内障碍物、垂直管道等复杂工况。
[0028]此外，本申请通过采用三分支支撑轮式驱动，在机器人运动灵活的前提下，机械结构稳定、简单，保证了本体低故障率，同时也便于维修。
【主权项】
1.一种管道检测机器人，包括驱动单元，以及设置在所述驱动单元的前端的控制检测单元，其特征在于，所述驱动单元包括机架，以及设置设在所述机架上的主动自适应单元和被动自适应单元;所述机架包括支撑杆，设置在所述支撑杆的前部的前固定板，以及设置在所述支撑杆后部的后固定板； 所述主动自适应单元包括活动连接在所述前固定板和后固定板之间的三组驱动机构；所述被动自适应单元设置在所述三组驱动机构之间，用于根据驱动机构所受阻力调整所述三组驱动机构的高度。2.根据权利要求1所述的管道检测机器人，其特征在于，所述驱动机构包括一端与所述前固定板活动连接的前活动杆，一端与所述后固定板连接的后固定板，以及活动连接在所述前活动杆的另一端与后活动杆的另一端之间的车轮架;所述车轮架上设有至少两个车轮和一个电机。3.根据权利要求2所述的管道检测机器人，其特征在于，所述被动自适应单元包括与所述支撑杆平行设置的螺杆，所述螺杆的前端通过锁定板固定在支撑杆上，螺杆的后端通过调节架固定在支撑杆上;所述调节架的前侧设有调节螺母;所述调节架通过拉杆连接至所述后活动杆的中部。4.根据权利要求3所述的管道检测机器人，其特征在于，所述拉杆内设有弹簧，所述弹簧的一端固定在所述拉杆内，另一端与所述后活动杆的中部连接。
【文档编号】F16L101/30GK205479977SQ201620294349
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】李新茂, 刘满禄, 张静, 张敦凤
【申请人】西南科技大学