专利名称：小管道检测机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种小管道检测机器人。
背景技术：
管道是エ业、能源、军事装备、城市建筑等领域中使用广泛的物料运输手段，城市污水、天然气和エ业物料运输、给排水和建筑物的通风系统等，均使用大量复杂隐蔽的管道。保障这些管道系统的安全性和有效性至关重要。但是随着使用年限的増加，管道不可避免地会出现老化、裂缝、腐蚀或者受到外来施工的破坏。如果不及时处理，一旦发生事故不但会带来巨大的经济损失，对环境也会造成严重的污染。因此，定期对管道进行勘查和维护，就显得非常必要。为提高管道的寿命，就必须对管道进行有效的检测维护，管道检测机器人为满足该需要而产生。管道检测机器人是针对油、气等输送管道的检测、喷涂、接ロ焊接、异物清理等维护检修作业所研制的一种特种机器人，它能进入人所不及、复杂多变的非结构管道环境中，通过携带的无损检测装置和作业装置，对工作中的管道进行在线检测、清理、维护，以保障管道的安全和畅通无阻地工作。但是，现有管道机器人大多数适用于管径为150mm以上的石油管道、地下污水管道等大管径作业，无法完成小管道环境检测。为了实现管径为诸如60-120mm范围内的金属管道自动检測，需开发一种变径小管道检测机器人，通过管道机器人采集、处理及分析管道内图像数据，进而检测出故障。以实现管道疏通、检测、维修的自动化要求，并广泛应用于排水、电カ系统、エ业输送等领域。
发明内容
本发明公开了ー种皮带移动式小管道检测机器人，包括爬行器，单自由度摄像头。所述单自由度摄像头放置在爬行器顶部。所述爬行器包括壳体、主传动系、被动齿轮组、皮带轮组、变径机构。所述壳体内安置ー个电机。电机与主动传动系上的蜗杆相连。所述主传动系包括一个蜗杆ー个斜齿轮。蜗杆一端与电机相连，一端与斜齿轮相连，斜齿轮与被动齿轮组相连，起传输作用。所述被动齿轮组包括三个被动齿轮，被动齿轮与主动斜齿轮相啮合，被动齿轮伸出部分通过同步带与皮带轮组中的主动轮相连。所述皮带轮组包括ー个主动轮，ー个从动轮，六个导向轮，一条皮帯。本小管道机器人包括3个皮带轮组。单个皮带轮组中主动轮通过同步带与被动齿轮组中的被动齿轮相连，然后通过皮带带动从动轮，从而实现小管道机器人的移动。所述变径机构包括ー个调整圈，ー个表面有螺纹滑块座，ー个滑块底座，ー个套管，弹簧，ー个支撑，两个支撑肋，ー个锁紧螺母。套管一端与滑块座相连，一端与滑块底座相连，在滑块座与滑块底座间安放弹簧。支撑一端固定在滑块座上，一端与导槽相连。支撑肋一端与导槽相连，一端固定在底座上，其支撑和旋转轴作用。当旋转调整圈，调整圈带动滑块座轴向移动，压缩弹簧时，弹簧推动滑块底座轴向移动，从而带动支撑轴向移动，带动导槽径向伸张。当旋转调整圈带动滑块座轴向移动，弹簧伸张时，滑块底座通过套管带动滑块座轴向移动，从而带动支撑轴向移动，带动导槽径向收缩。根据本发明的ー个方面，提供了一种轮式移动小管道机器人，其特征在于包括爬行器，其包括壳体及固定在壳体上的电机，蜗杆齿轮传动系、皮带轮组，变径机构。单自由度摄像头。
图I为根据本发明的一个实例的爬行器的主视图；图2为根据本发明的一个实例的爬行器的俯视图。图3为图I所示实例的旋转剖视图； 附图标记
I摄像机 2前売体 3调整圈4支撑臂
5平行臂 6导槽盖 7同步带8后壳体盖
9后盖10变节器 11摄像头接ロ 12螺柱
13锁紧螺母 14滑块座 15弹簧16滑块
17锁紧垫片 18套管 19从动轮 20辅助轮
21皮带 22导槽 23主动轮 24被动齿轮
25电机 26拉钩 27主动斜齿轮 28齿轮座
29连柱 30平行臂座 31后壳体
具体实施例方式根据本发明的一个实施例，根据管道直径的大小，通过变径机构调整皮带导槽的伸张度。如图I 一 3所示的机器人包括本体、变径机构和变径驱动机构；本体包括至少两个平行臂座30和连接该至少两个平行臂座30的连柱29。变径驱动机构包括ー个调整圈3、ー个外表面具有螺纹的滑块座14，一个套管18，ー个锁紧螺母13，一个滑块16，支撑臂4，一个锁紧垫片17 ;变径机构包括平行臂5和导槽22。弹簧15套放在套管18上。其中锁紧螺母13将滑块16与套管18固定在一起。锁紧垫片17将套管18与滑块座14固定在一起。弹簧15围绕套管18设置。其中滑块14通过套管18与滑块座14相连，在两者之间放有弹簧15。支撑臂4的一端与滑块座14相连,另一端与导槽22相连。平行臂5共有六个,分为三组；每个平行臂的一端与导槽22相连，另一端与平行臂座30相连。其中滑块座14固定在后壳体31上，后壳体盖8被设置在后壳体31上，对后壳体31起保护作用。两平行壁座30之间通过连柱29相连。根据本发明的一个实施例的具体调整方式如下当需要使导槽22伸张时，旋转调整圈3，调整圈3与滑块座14之间通过螺纹相连接，滑块座14沿螺柱12轴向移动，滑块座14通过压缩弹簧15，带动滑块16产生轴向移动，从而带动支撑臂4的轴向移动，支撑臂4的轴向移动导致导槽22产生径向的伸张。当需要使导槽22收缩时，旋转调整圈3，调整圈3与滑块座14之间通过螺纹相连接，滑块座14沿螺柱12产生轴向移动，弹簧15伸张，滑块座14通过套管18带动滑块16轴向移动，从而带动支撑臂4轴向移动，支撑臂4的轴向移动导致导槽22产生径向的收缩。从而完成变径。
在如图2所示的实施例中，移动动カ的传递方式为电机25与主动斜齿轮(或者蜗杆)27相连,主动斜齿轮(或者蜗杆)27与从动齿轮(或者蜗轮)24相连,从动齿轮(或者蜗轮)24通过同步带7与主动轮23相连，主动轮23通过皮带21带动从动轮19转动，从而实现爬行器的移动。其中辅助轮20安放在导槽22中其中皮带21的沿着由安装在导槽22与导槽盖6之间的辅助轮20移动。主动齿轮27，从动齿轮24安装在齿轮座28中。齿轮座28固定在后壳体31上。导槽盖6、导槽22固定在支撑臂4和平行臂5上。根据本发明的一个实施例的机器人的尾部有拉钩26，可与绳索连接，当机器人出现故障时，可进行人工回收。其中拉钩26安放在后盖9上。后盖9上安装有变节器10，为电机电源接头。本小机器人视频采集通过与前壳体2相连接的摄像机I完成，摄像机I与摄像头接ロ 11相连接，进行信号传递。本发明的优点包括—、本小管道机器人包括爬行器、摄像机I两部分，全部采用模块化设计，连接方便，使用可靠ニ、本小管道机器人采用变径设计机构，可根据管道的管径进行调整，适用范围广；并且具有双级弹簧的缓冲结构，适应管道的细微变形。三、本小管道机器人与管道同轴，且与管壁紧密接触，无侧翻危险，越障能力強，图像采集性稳定，便于定位。四、本小管道机器人与管道同轴，摄像机I旋转时，物距不发生变化，方便进行图像的自动测量。以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述掲示的技术内容作出更动或修改，这些更动或修改仍属于本发明技术方案的范围内。本发明的优点包括I.本小管道机器人采用变径设计机构，可根据管道的管径调整姿态，确保管径与机器人同轴，且适用范围管径为60-120mm的管道；2.该小管道机器人实现了 ー个电机同时带动三个齿轮运动，从而实现管道机器人的同轴移动；3.该小管道机器人具有双级弹簧的缓冲结构，适应管道的细微变形。
权利要求
1.小管道检测机器人，其特征在于包括 ー个本体(30，29)， 与本体(30，29)相连的变径机构， 驱动所述变径机构与所述本体之间的径向距离的改变的驱动机构。
2.根据权利要求I的小管道检测机器人，其特征在于所述变径机构包括 导槽(22)； 连接本体和导槽(22)的平行臂(5)。
3.根据权利要求2的小管道检测机器人，其特征在于所述驱动机构包括 ー个调整圈(3)， ー个外表面具有螺纹的滑块座(14)，所述调整圈(3)与滑块座(14)之间通过螺纹相连接，当调整圈(3)时，通过螺纹使滑块座(14)沿着所述本体(30，29)的轴向进行移动， 一个滑块(16)， 支撑臂(4)，其一端与滑块座(14)相连，另一端与导槽(22)相连， 设置在滑块(16)与滑块座(14)之间的压缩弹簧(15)，从而使滑块座(14)通过压缩弹簧(15)带动滑块(16)产生相对于所述本体(30，29)的轴向移动， 从而带动支撑臂(4)与滑块(16)相连的所述一端的轴向移动，使导槽(22)产生相对本体(30，29)的径向移动，从而实现变径。
4.根据权利要求3的小管道检测机器人，其特征在于所述驱动机构进一歩包括 一个套管(18)，弹簧(15)套放在套管(18)上，弹簧(15)围绕套管(18)设置。
5.根据权利要求3的小管道检测机器人，其特征在于所述本体(30，29)包括 至少两个平行臂座(30)， 连接所述至少两个平行臂座(30)的连柱(29)，每个所述平行臂的一端与导槽(22)相连，另一端与所述至少两个平行臂座(30)之一相连。
6.根据权利要求3的小管道检测机器人，其特征在于进一歩包括 后壳体(31)， 设置在后壳体(31)上的后壳体盖(8)，其中，滑块座(14)被固定在后壳体(31)上，后壳体盖8对后壳体(31)起保护作用。
7.根据权利要求I一 6之一的小管道检测机器人，其特征在于进一歩包括 导槽盖(6), 齿轮座(28)， 同步带(7)， 主动轮(23)， 从动轮(19)， 皮带(21)， 安装在导槽(22)与导槽盖(6)之间的辅助轮(20)， 齿轮座28， 安装在齿轮座(28)中的主动齿轮(27)和从动齿轮(24)，其中从动齿轮(24)通过同步带(7)与主动轮(23)相耦合， 与主动齿轮(27)相连的电机(25)，从动轮(19)，其通过皮带(21)受到主动轮(23)的带动，从而实现爬行器的移动。
8.根据权利要求7的小管道检测机器人，其特征在于 主动齿轮(27)是主动斜齿轮/蜗杆(27)， 从动齿轮(24)是从动齿轮/蜗轮(24)相连。
9.根据权利要求I一 6之一的小管道检测机器人，其特征在于进一歩包括 后盖(9), 设置在后盖(9)上的拉钩(26)，其可与绳索连接，用于当机器人出现故障时进行人工回收， 安装在后盖(9)上的变节器(10)，作为电源接头。
全文摘要
本发明的小管道机器人采用变径设计机构，可根据管道的管径调整姿态，确保管径与机器人同轴，且适用范围管径为60-120mm的管道；该小管道机器人实现了一个电机同时带动三个齿轮运动，从而实现小管道机器人的同轴移动；该小管道机器人具有双级弹簧的缓冲结构，适应管道的细微变形。根据本发明的一个实施例的小管道检测机器人包括一个本体(30，29)，与本体(30，29)相连的变径机构，驱动所述变径机构与所述本体之间的径向距离的改变的驱动机构。
文档编号F16L101/30GK102913715SQ20121034324
公开日2013年2月6日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者李天剑, 尹利君, 陈晓, 刘相权 申请人:北京信息科技大学