用于管道清洗的智能爬行机器人装置的制作方法

本发明涉及一种管道机器人，可用于管道清洗，具体涉及一种用于管道清洗的智能爬行机器人装置。

背景技术：

管道机器人是一种新型机器人，能够沿着管壁内外行走，还能携带传感器来完成管道内外作业，通常由行走机构、信号传递系统、动力传输系统、内部识别监测系统、控制系统等组成。国内在机器人方面起步较晚，目前通常采用履带、轮子等爬行方式。国外在机器人方面起步较早，研究出了无缆式长臂管道机器人。

目前，市面上大多管道机器人都是以履带、轮子等实现在管道中的移动，无法很好地完成在特殊管道、微型管道的转弯，更无法实现大范围的管道内径变化，给输松清理和维护管道带来麻烦。在定位系统方面大多采用测力定位法和gps卫星定位法，前者由于其误差的累积性以时间的二次方递增，所以不适用于超长管道的定位检测；后者定位费用高、系统较复杂，对管线环境要求太高。

技术实现要素：

为了克服现有管道机器人转弯内径的局限性，使机器人能够适应不同工作环境和不同管道内径的作业，更好的清洗维护管道，本发明提供一种用于管道清洗的智能爬行机器人装置。

本发明的目的是通过以下方案实现的，结合附图：

一种用于管道清洗的智能爬行机器人装置，包括筒体、多个爬行机构，多个爬行机构布置在筒体外周且通过转向及伸缩机构与筒体可伸缩连接；所述转向及伸缩机构包括驱动电机301、固定轴302、丝杆303、丝杆轴承307、转动连杆308、伸缩连杆组，驱动电机301、固定轴302、丝杆303、丝杆轴承307均安装在筒体内部；驱动电机301下端通过联轴器连接固定轴302，固定轴302与筒体的下端盖312固定，下端盖312与筒体本体通过下端盖轴承连接，下端盖312外侧通过转动连杆308与爬行机构铰接；驱动电机301上端通过联轴器与丝杆303连接，丝杆303与筒体的上端盖306通过端部轴承连接，上端盖306与筒体本体通过上端盖轴承连接，丝杆303上连接有丝杆螺母305，丝杆螺母305通过伸缩连杆组与爬行机构铰接。

进一步地，所述伸缩连杆组由相互铰接的第一连杆309和第二连杆310组成，第一连杆309与丝杆螺母305铰连接，第二连杆310两端分别与筒体和爬行机构铰接。

进一步地，所述转向及伸缩机构还包括丝杆轴承307，丝杆303穿过丝杆轴承307后与上端盖306通过端部轴承连接，丝杆轴承307通过轴承座固定在筒体内壁上。

进一步地，所述爬行机构包括侧板102、爬行电机103、一号锥齿轮104、二号锥齿轮105、主动齿轮106、从动齿轮107、二号同步带轮101、一号同步带轮108、主动轴109、同步带202；一号同步带轮101和二号同步带轮108分别连接在侧板102两侧，同步带202包覆在二号同步带轮101和一号同步带轮108上；爬行电机103通过电机座固定在侧板102内壁，爬行电机103端部设有一号锥齿轮104，主动轴109上固定有二号锥齿轮105和主动齿轮106，一号锥齿轮104与二号锥齿轮105互相啮合；从动轴上固定有从动齿轮107和一号同步带轮108，从动齿轮107和主动齿轮106相互啮合。

本发明的优点在于：

本发明采用轮腿式爬行机构，具有一定的越障能力和自动复位功能，实现了不同地形条件下的变换模式，能够适应大范围管道内径的变化，运动中可随时调整姿态，还利用车轮实现了远距离运动，不会像履带机器人那样摔落，更不会像四轮车那样容易失效。

附图说明

图1为管道清洗机器人整体结构示意图

图2为管道清洗机器人爬行结构示意图

图3为管道清洗机器人爬行结构去履带示意图

图4为管道清洗机器人转向结构示意图

图5为管道清洗机器人传动示意图

图中：

101-二号同步带轮，102-侧板，103-爬行电机，104-一号锥齿轮，105-二号锥齿轮，106-主动齿轮，107-从动齿轮，108-一号同步带轮，109-主动轴，201-连接板，202-同步带，203-轴承盖，301-驱动电机，302-固定轴，303-丝杆，305-丝杆螺母,306-上端盖，307-丝杆轴承，308-转动连杆，309-第一连杆，310-第二连杆，311-联轴器，312-下端盖

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

如图1所示，一种用于管道清洗的智能爬行机器人装置，主要由爬行机构、筒体、转向及伸缩机构等组成，三个爬行机构均布在筒体外周，筒体通过转向及伸缩机构分别与三个爬行机构铰连接。

如图2、图3所示，爬行机构由爬行电机103、一号锥齿轮104、二号锥齿轮105、主动齿轮106、从动齿轮107、二号同步带轮101、一号同步带轮108、主动轴109、同步带202、侧板102、连接板201、轴承盖203等组成。爬行电机103通过电机座固定在侧板102内壁，电机端部设有一号锥齿轮104，主动轴109上固定有二号锥齿轮105和主动齿轮106，一号锥齿轮104与二号锥齿轮105啮合实现传动；从动轴上固定有从动齿轮107和一号同步带轮108，从动齿轮107和主动齿轮106相互啮合实现传动，同步带202包覆在二号同步带轮101和一号同步带轮108上。爬行电机通过锥齿轮副驱动主动轴转动，主动轴通过齿轮副驱动从动轴转动，使一号同步带轮转动，进而驱动包覆在同步带轮上的同步带移动。主动轴和从动轴两侧均装有轴承，轴承内圈顶在轴肩上，轴承外圈通过相应的轴承盖203固定，轴承盖203通过螺栓螺母与侧板102上孔配合实现连接，多个连接板201与侧板102通过螺栓固定连接，用于将爬行机构与转向及伸缩机构连接。

如图4、图5所示，转向及伸缩机构包括驱动电机301、联轴器311、固定轴302、下端盖312、转动连杆308、丝杆303、丝杆螺母305、丝杆轴承307、伸缩连杆组、上端盖306；驱动电机301、联轴器311、固定轴302、丝杆303、丝杆螺母305、丝杆轴承307均安装在筒体内部。

如图4所示，驱动电机301通过电机座螺纹连接在筒体内壁上，驱动电机301下端通过联轴器311连接固定轴302，驱动电机301驱动302转动，固定轴302下端粘合在下端盖312上，下端盖312与筒体本体通过下端盖轴承连接，下端盖312外侧通过转动连杆308与爬行机构连接板201铰接。

如图5所示，驱动电机301上端通过联轴器311与丝杆303连接，丝杆303穿过丝杆轴承307并与上端盖306通过端部轴承连接，丝杆轴承307通过轴承座固定在筒体内壁上，上端盖306与筒体通过上端盖轴承连接。丝杆303上连接有丝杆螺母305，丝杆螺母305与伸缩连杆组第一连杆309铰连接，伸缩连杆组由相互铰接的第一连杆309和第二连杆310组成，第二连杆310两端分别铰接筒体与爬行机构连接板201。驱动电机301转动时，通过联轴器311传动给丝杆303，丝杆螺母305随之前后移动，带动与其铰链的伸缩连杆组，使伸缩连杆组撑开或收紧撑开，进而撑开或收紧爬行机构，实现爬行机构与管道内壁的充分贴合。

本发明采用以空间均匀分布的三轮腿式行走机构，由转动及伸缩机构实现三个爬行机构的收缩和转动，该结构具有一定的越障能力和自动复位功能，实现了不同地形条件下的变换模式，能够适应大范围管道内径的变化，运动中可随时调整姿态，还利用车轮实现了远距离运动，不会像履带机器人那样摔落，更不会像四轮车那样容易失效。

在定位方面应用了一种新的里程轮信号优选算法，模仿出租车的里程计算系统来直接计算出机器人的行程长度，通过计算里程和比对管道线路工程图来间接的确定机器人的准确位置，即光源发出的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的脉冲，测量总脉冲数即可得到滚过的距离。里程轮定位法改变了传统的由于误差的累积性带来的定位不准确，同时，这种定位方式定位费用非常低，对环境要求也较低，做到了高效准确地确定里程长度。