管道机器人的制作方法

本实用新型主要涉及一种管道机器人。

背景技术：

在一般工业、核设施、石油天然气、军事装备等领域中，管道作为一种有效的物料输送手段而得到广泛的应用。为提高管道的寿命、防止泄漏等事故的发生，就必须对管道进行有效的检测维护，管道机器人为满足该需要而产生。管道机器人是一种可沿细小管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统。目前国内外管道机器人的研究成果已经很多，但是大多数的管道机器人的造价比较高，且存在不易在微小管道、特殊管道(如变径管道、带有U型管的管道)中使用的不足。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种管道机器人，该管道机器人能够有效检测长直管道内部是否有裂纹存在，该管道机器人具有体型小、行动灵活、造价低等优点，能够在管道内比较自由地进退。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种管道机器人，包括两个对称布置的支架单元，两个支架单元之间连接有控制单元，所述支架单元与控制单元之间通过万向节连接，所述支架单元上连接有行走单元，所述行走单元拖动所述管道机器人行进。

进一步的，所述支架单元包括电动推杆和三个支架，所述电动推杆的前端、中间和后端依次连接有第一调节螺母、第二调节螺母和第三调节螺母；三个所述支架通过第一调节螺母、第二调节螺母和第三调节螺母与电动推杆相连，且三个所述支架呈等腰三角形布置；所述支架包括三个杆，分别为第一支杆、第二支杆和第三支杆，所述第一支杆的一端与第三调节螺母相连，另一端与行走单元的前端相连；所述第二支杆的一端与第二调节螺母连接，另一端与行走单元的后端连接；所述第一支杆和第二支杆相互平行，所述第三支杆的一端通过螺母与第二支杆的中间连接，另一端与第一调节螺母相连；所述电动推杆的前端和后端连接有横轴。

进一步的，所述电动推杆可以选用液压杆或气压杆。

进一步的，所述行走单元包括电机盒、两个行走轮、电机和两个锥齿轮，所述电机盒内设有电机固定架，所述电机设置在电机固定架上，所述电机的输出轴连接第一锥齿轮；两个所述行走轮设置在电机盒的左、右两侧，两个行走轮之间连接有驱动轴，所述驱动轴上连接有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，且第一齿轮与第二齿轮的轴线相互垂直.

进一步的，所述控制单元包括控制腔，所述控制腔内设有单片机、无线通信模块、电机驱动模块、数据采集模块和USB接口模块；所述无线通信模块、电机驱动模块、数据采集模块和USB接口模块分别与单片机相连。

进一步的，所述控制腔包括前挡板和后挡板，所述前挡板和后挡板的中间分别设有中心孔，所述中心孔内贯穿有横轴，所述前、后挡板的四角分别设有四个安装孔，所述前、后挡板之间连接有四个横杆，所述横杆通过安装孔和螺母与前、后挡板固定连接，四个所述横杆之间连接有四块连接板；所述前、后挡板上分别设有多个通孔。

进一步的，所述支架单元的前端连接支座，所述支座上设有摄像头、与摄像头配套使用的LED灯和超声波传感器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)该管道机器人体型小，总体重量较轻，在管道内运动相对比较灵活；

(2)支架的张开程度可调，通过由电动推杆来控制横轴的伸缩长度，带动调节螺母前进或后退，使支杆角度改变，从而自动调节支架的张开程度，从而使其适应管道的长度；

(3)前后对称分布的均匀三向支架，使得机器人在管道内运动平稳，受力对称；轴对称三向支架形式的行进结构，可保证车轮与壁面垂直接触；平行四边形支杆的调节方式，通过调节支撑摆杆的角度来适应管道内径；

(4)配有前置摄像头能够即时采集图样信息，对管道深处不易从外界检测到的部位的检测；

(5)采用无线通讯的方式，在单片机与PC机之间建立信号传输，方便外部人员对深入管道内的机器人的运动控制。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是本实用新型的左视图；

图4是支架单元的结构图；

图5是行走单元的结构图；

其中，1.支架单元，2.控制单元，3.万向节，4.行走单元，5.支座，6.支架，7.横轴，8.第三调节螺母，9.第一支杆，10.第二支杆，11.第三支杆，12.电机盒，13.行走轮，14.电机，15.第一锥齿轮，16.前挡板，17.后挡板，18.横杆，19.连接板，20.第二锥齿轮，21.电机固定架，22.第二调节螺母，23.第一调节螺母，24.第一液压气动器，25.通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种管道机器人，包括两个对称布置的支架单元1，两个支架单元1之间连接有控制单元2，所述支架单元1与控制单元2之间通过万向节3连接，由万向节3将整体分为三节，分工明确并且简短单节长度更顺利通过弯道；所述支架单元1上连接有行走单元4，所述行走单元4拖动所述管道机器人行进；

如图2和图3所述，所述支架单元1包括电动推杆24和三个支架6，所述电动推杆24的前端、中间和后端依次连接有第一调节螺母23、第二调节螺母22和第三调节螺母8，所述电动推杆24的前端通过第一调节螺母23连接有主轴7，其后端通过第三调节螺母8连接有主轴7。通过电动推杆带动第一调节螺母23前进或后退，不仅可以自动化调节管道机器人来适应内径，更可由工作环境来调节整体的长度；三个所述支架6通过第一调节螺母23、第二调节螺母22和第三调节螺母8与电动推杆24连接，且三个所述支架6呈等腰三角形布置；所述支架6包括三个支杆，分别为第一支杆9、第二支杆10和第三支杆11，所述第一支杆9的一端与第三调节螺母8相连，另一端与行走单元4的前端相连；所述第二支杆10的一端与第二调节螺母22连接，另一端与行走单元4的后端连接；第一支杆和第二支杆相互平行，与行走单元形成平行四边形的支杆调节方式，通过调节支杆的角度来适应管道内径；所述第三支杆11的一端与第二支杆10的中间铰接连接，另一端与第一调节螺母23相连，在弯道行进时，由自动化适当调节支架的张开程度，更方便灵活的通过弯道；所述支架单元的主轴7的前端设有支座5，所述支座5上设有摄像头、与摄像头配套使用的LED灯组和超声波传感器；

所述控制单元2包括控制腔，所述控制腔内设有单片机、无线通信模块、电机驱动模块、数据采集模块和USB接口模块；所述无线通信模块、电机驱动模块、数据采集模块和USB接口模块分别与单片机相连。单片机通过无线通信模块与PC机进行通信，控制腔的底部设有USB接口，USB接口可扩展为摄像头接口，U盘接口和与电脑之间的通讯接口，其中摄像头接口用来接收摄像头的数据，U盘接口可用于将数据保存在U盘，如采集到的画面数据，与PC即之间的通讯接口则用于有线通信，当处于wifi不可用的环境时，其可完成无线通信模块的功能。

所述控制腔包括前挡板16和后挡板17，所述前挡板16和后挡板17的中间分别设有中心孔，所述中心内插有主轴7，所述前挡板16和后挡板17上分别设有四个安装孔，所述前、后挡板之间连接有四个横杆8，所述横杆18通过安装孔和螺母与前、后挡板固定连接，四个所述横杆18之间连接有四块连接板19；所述前挡板16和后挡板17上设有多个通孔25，电机14、摄像头、超声波传感器和电动推杆24使用导线穿过通孔25与控制腔内相应电路模块相连。

如图4所述，所述行走单元4包括电机盒12、两个行走轮13、电机14和两个锥齿轮，所述电机盒12内设有电机固定架21，所述电机14设置在电机固定架12上，所述电机14的输出轴连接第一锥齿轮15；两个所述行走轮13设置在电机盒外的左、右两侧，两个行走轮之间连接有驱动轴，所述驱动轴上连接有第二锥齿轮20，所述第一锥齿轮15与第二锥齿轮20啮合，且第一锥齿轮15与第二锥齿轮20的轴线相互垂直。

其具体实施方式为：

本实用新型是由控制单元2中的单片机根据摄像头和超声波传感器的信号和计算机的指令控制所述管道机器人工作。电动推杆24选用液压杆。首先由单片机发送“回缩”指令使液压杆工作，将液压杆的前端可伸缩的轴伸长至最长处，这时管道检测机器人的支架6处于收拢状态，所适应的管道内径为最小值，然后将管道检测机器人整体放入管道中，由单片机控制液压杆24的工作状态，单片机发出指令“撑起”，液压杆24的前端可伸缩的轴收回适当距离，由第一调节螺母23带动第三支杆11向中间移动并且撑起第二支杆10，当检测到行走轮13接触到管道内壁并发生微小接触变形后，单片机控制液压杆24停止工作，此时完成管道机器人自适应管道内径阶段；

然后由单片机通过有线或无线通讯方式发送指令首先打开摄像头以及与摄像头配套使用的LED灯组的工作开关，如果摄像头传出的图像不在管道轴线上，可人工微调管道检测机器人或者摄像头的位置来矫正，使得传出的图像均为轴线为中心，无误差后，单片机发送“前进”指令来控制轮足中电机的工作，这时电机可缓缓前进，此时单片机单片机通过有线或无线通讯方式与计算机通信，可通过计算机可观看到管道内部图像，如若发现问题，可由单片机发送“暂停”指令令电机14停转，此时管道机器人停在管道内部，计算机可观察内部瑕疵图像，亦可发送“后退”指令，电机14反转，管道检测机器人后退，工作人员可检查之前看到的图像，如有问题，工作人员可在计算机中记录下位置，以便后续维护；如遇有管道弯角，管道机器人具有万向节3可自适应部分弯角管道，如若正常通行有困难，可由单片机发送“回缩”指令控制液压杆24的前段可伸缩的轴向前移动一定距离，带动缩回第三支杆11向中间移动并且带回第二支杆10，使行走轮13与管道内壁脱离，由后面的支架单元1驱动前进，从而顺利通过管道弯角，通过后再由单片机发送“撑起”指令控制液压气动器，使得第二支杆10撑起行走轮贴向管道内壁，恢复正常工作状态。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。