圆形管道机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种圆形管道机器人。

背景技术：

目前，在石油、天然气、下水道、自来水管道等领域常常使用圆形管道进行输送油、气、水等物质，因此需要一种圆形管道机器人来完成检查、清洗管道的工作。现有技术中的管道机器人存在以下缺陷：（1）管道机器人的整体稳定性不佳，容易出现甩尾现象；（2）管道机器人的清洁结构比较单一，不能适应不同管道的清洁个性化要求，用户的使用体验不佳。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种圆形管道机器人。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，一种圆形管道机器人，包括: 第一壳体、伸缩机构、行走机构、清洗作业机构和控制器；其中，伸缩机构的内端与第一壳体相连接，其外端与行走机构相连接，在第一壳体上设置有清洗作业机构，所述伸缩机构、行走机构和清洗作业机构均连接于控制器，在所述伸缩机构上设置有压力传感器，所述压力传感器与控制器相连接；所述行走机构包括至少两个履带式移动机构。

优选地，当所述行走机构包括三个结构相同的履带式移动机构时，所述伸缩机构具体包括：支撑连杆、伸缩臂、第一工作台、第二工作台、三根丝杠、运动滑块、固定轴和使所述三根丝杠实现同步旋转的丝杠驱动机构；其中，固定轴的两端分别与第一工作台和第二工作台的中心固定连接，三根丝杠均匀分布于固定轴外侧的第一工作台与第二工作台之间，丝杠的两端分别通过轴承与第一工作台和第二工作台相连；所述运动滑块套装在第一工作台与第二工作台之间的固定轴上，其与三根丝杠通过螺纹相连接，所述运动滑块能够在固定轴外作往复运动；所述履带式移动机构与运动滑块之间通过支撑连杆活动连接，所述压力传感器设置在支撑连杆上；所述第一工作台与第一壳体固定相连，丝杠驱动机构设置在第一壳体内，其与控制器相连接；伸缩臂的一端与第一壳体铰接相连，另一端与履带式移动机构铰接相连。

优选地，在所述第一壳体的外侧设置有第二壳体，所述支撑连杆和伸缩臂的外端穿过第二壳体上的通孔后设置在第二壳体外。

优选地，所述丝杠驱动机构具体包括：第三工作台、电机、主动齿轮、第一从动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮和链条；其中，固定轴的第一工作台端向外延伸，与第三工作台固定连接，电机安装在第三工作台上，所述电机与控制器相连接，电机的电机轴与主动齿轮固定相连，主动齿轮与第一从动齿轮相啮合，第一从动齿轮、第二从动齿轮和第三从动齿轮通过链条相连接；三根丝杠的第一工作台端向外延伸，穿过第三工作台后分别与第一从动齿轮、第二从动齿轮和第三从动齿轮固定连接。

优选地，在所述第二壳体靠近电机的一端固装有法兰，高密度摄像球罩通过卡座固定在所述法兰上，在所述高密度摄像球罩内部设置有摄像头，所述摄像头与控制器相连接，控制器与外部显示器相连接。

优选地，所述圆形管道机器人还包括：摄像云台系统和备用电源；其中，所述摄像头固定于摄像云台系统，备用电源连接于电机、履带式移动机构和清洗作业机构。

优选地，所述圆形管道机器人还包括：无线控制芯片和有线控制接口；其中，所述无线控制芯片和有线控制接口均连接于所述控制器。

优选地，在每个所述履带式移动机构上设置LED灯组。

优选地，在所述履带式移动机构上设置声呐模块，所述声呐模块电连接于所述控制器。

优选地，所述清洗作业机构可拆卸地设置在所述第一壳体的后端。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的圆形管道机器人可适应可变管径管道，满足不同直径管道的清扫要求；且该圆形管道机器人的行走机构包括至少两个履带式移动机构，保证行走机构与管道内壁的摩擦力，进而保证该圆形管道机器人的整体稳定性；

2、本实用新型的圆形管道机器人，将伸缩机构设计成伞状张合机构，同时三个结构相同的履带式移动机构与管道的接触面构成三角形结构，增加了行走机构与管道内壁之间的摩擦力，进而更好地提高了该圆形管道机器人的整体稳定性，与单履带式的行走机构相比，不容易出现甩尾现象；

3、本实用新型的圆形管道机器人，将丝杠驱动机构设计成由第三工作台、电机、主动齿轮、第一从动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮和链条组成，并实现三根丝杠同步旋转，该丝杠驱动机构组成简单，达到降低该圆形管道机器人成本的目的，进而提高了该圆形管道机器人的市场竞争力；

4、本实用新型的圆形管道机器人，将高密度摄像球罩和摄像头设置在该圆形管道机器人上，且摄像头与控制器相连接，控制器与外部显示器相连接，实现在该圆形管道机器人完成清扫工作并退出圆形管道的过程中，清洁管道的工作人员可以通过外部显示器的画面，对管道清扫工作进行检查，保证该管道机器人完成高质量的清扫工作，同时通过外部显示器的画面对管道进行探伤，便于管道维修人员对管道进行维护，延长管道的使用寿命；

5、本实用新型的圆形管道机器人，在履带式移动机构上设置有声呐模块，且该声呐模块电连接于控制器，以实现该圆形管道机器人对管道中的障碍物测距和定位，进而达到通过控制器控制清洗作业机构对管道进行定位疏通、清扫的目的；

6、本实用新型的圆形管道机器人，将清洗作业机构可拆卸地设置在第一壳体的后端，在针对圆形管道不同污垢的清扫时，可以更换不同类型的清洗作业机构，满足管道不同污垢的清扫要求，大大地提高了用户的使用体验。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1示出了本实用新型的一个实施例的圆形管道机器人的整体结构示意图；

图2示出了图1所示的圆形管道机器人的局部结构示意图；

图3示出了图2所示的圆形管道机器人的左视图；

图4示出了图2所示的圆形管道机器人的右视图。

其中，1第一壳体，2伸缩机构，3行走机构，4清洗作业机构，5压力传感器，6履带式移动机构，7支撑连杆，8伸缩臂，9第一工作台，10第二工作台，11丝杠，12运动滑块，13固定轴，14第二壳体，15第三工作台，16主动齿轮，17第一从动齿轮，18法兰，19高密度摄像球罩，20卡座，21摄像云台系统。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

如图1至图4所示，一种圆形管道机器人，包括：第一壳体1、伸缩机构2、行走机构3、清洗作业机构4和控制器；其中，伸缩机构2的内端与第一壳体1相连接，其外端与行走机构3相连接，在第一壳体1上设置有清洗作业机构4，所述伸缩机构2、行走机构3和清洗作业机构4均连接于控制器，在所述伸缩机构2上设置有压力传感器5，所述压力传感器5与控制器相连接；所述行走机构3包括三个结构相同的履带式移动机构6。

在本实施例中，通过连接于控制器的伸缩机构2、行走机构3和清洗作业机构4，以及将压力传感器5连接于控制器，使得控制器在压力传感器5的同步检测和反馈调节作用下，控制伸缩机构2进行张合动作，进而控制行走机构3始终与管道的内壁紧密接触，并控制清洗作业机构4对管道进行清洁工作，实现将该圆形管道机器人设计成适应可变管径管道的机器人，满足不同直径管道的清扫要求；且将行走机构3设计成包括三个结构相同的履带式移动机构6，保证行走机构3与管道内壁的摩擦力，保证该圆形管道机器人的整体稳定性。

在本实施例中，所述伸缩机构2具体包括：支撑连杆7、伸缩臂8、第一工作台9、第二工作台10、三根丝杠11、运动滑块12、固定轴13和使所述三根丝杠11实现同步旋转的丝杠驱动机构；其中，固定轴13的两端分别与第一工作台9和第二工作台10的中心固定连接，三根丝杠11均匀分布于固定轴13外侧的第一工作台9与第二工作台10之间，丝杠11的两端分别通过轴承与第一工作台9和第二工作台10相连；所述运动滑块12套装在第一工作台9与第二工作台10之间的固定轴13上，其与三根丝杠11通过螺纹相连接，所述运动滑块12能够在固定轴13外作往复运动；所述履带式移动机构6与运动滑块12之间通过支撑连杆7活动连接，所述压力传感器5设置在支撑连杆7上；所述第一工作台9与第一壳体1固定相连，丝杠驱动机构设置在第一壳体1内，其与控制器相连接；伸缩臂8的一端与第一壳体1铰接相连，另一端与履带式移动机构6铰接相连。

在本实施例中，通过将伸缩机构2设计成伞状张合机构，同时三个结构相同的履带式移动机构6与管道的接触面构成三角形结构，增加行走机构3与管道内壁之间的摩擦力，进而更好地提高该圆形管道机器人的整体稳定性，与单履带式的行走机构相比，不容易出现甩尾现象。

在本实施例中，在所述第一壳体1的外侧设置有第二壳体14，所述支撑连杆7和伸缩臂8的外端穿过第二壳体14上的通孔后设置在第二壳体14外；通过第二壳体14，使得伸缩机构2的主要构成部件设置在第二壳体14内部，使得该圆形管道机器人结构更加牢固。

在本实施例中，所述丝杠驱动机构具体包括：第三工作台15、电机、主动齿轮16、第一从动齿轮17、第二从动齿轮、第三从动齿轮和链条；其中，固定轴13的第一工作台端向外延伸，与第三工作台15固定连接，电机安装在第三工作台15上，所述电机与控制器相连接，电机的电机轴与主动齿轮16固定相连，主动齿轮16与第一从动齿轮17相啮合，第一从动齿轮17、第二从动齿轮和第三从动齿轮通过链条相连接；三根丝杠11的第一工作台端向外延伸，穿过第三工作台15后分别与第一从动齿轮17、第二从动齿轮和第三从动齿轮固定连接。

在本实施例中，通过电机的电机轴带动主动齿轮16转动，并且将主动齿轮16与第一从动齿轮17相啮合，将第一从动齿轮17、第二从动齿轮和第三从动齿轮通过链条连接，以及第一从动齿轮17、第二从动齿轮和第三从动齿轮分别与三根丝杠11的第一工作台端固定相连，从而实现三根丝杆11的同步旋转；该丝杠驱动机构组成简单，达到降低该圆形管道机器人成本的目的，进而提高该圆形管道机器人的市场竞争力。

在本实施例中，在所述第二壳体14靠近电机的一端固装有法兰18，高密度摄像球罩19通过卡座20固定在所述法兰18上，在所述高密度摄像球罩19内部设置有摄像头，所述摄像头与控制器相连接，控制器与外部显示器相连接。

在本实施例中，通过将高密度摄像球罩19和摄像头设置在该圆形管道机器人上，且摄像头与控制器相连接，控制器与外部显示器相连接，实现在该圆形管道机器人完成清扫工作并退出圆形管道的过程中，清洁管道的工作人员可以通过外部显示器的画面，对管道清扫工作进行检查，保证该管道机器人完成高质量的清扫工作，同时通过外部显示器的画面对管道进行探伤，便于管道维修人员对管道进行维护，延长管道的使用寿命。

在本实施例中，所述圆形管道机器人还包括：摄像云台系统21和备用电源；其中，所述摄像头固定于摄像云台系统21，备用电源连接于电机、履带式移动机构6和清洗作业机构4。

在本实施例中，通过摄像云台系统21的设计，使得摄像头可以实现上下左右运动，实现了该圆形管道机器人对管道清扫工作进行更细致的检查，保证该管道机器人完成高质量、全方位的清扫工作，同时对管道进行更细致的探伤，便于管道维修人员对管道进行更好地维护，更好地延长了管道的使用寿命；备用电源的设置，使得在电机、履带式移动机构6和清洗作业机构4的原有供电电源出现故障时，该圆形管道机器人仍然能正常工作，保证了该圆形管道机器人工作的可靠性。

在本实施例中，圆形管道机器人还包括：无线控制芯片和有线控制接口；其中，所述无线控制芯片和有线控制接口均连接于所述控制器。

在本实施例中，通过无线控制芯片接收外部的无线控制信号，并传递该无线控制信号至控制器，实现控制器根据无线控制信号控制该圆形管道机器人，进而实现该圆形管道机器人对管道清洁、检查、探伤等工作的无线短程控制；通过有线控制接口，可以实现该圆形管道机器人在工作状态时，进行有线连接作业。

在本实施例中，在每个所述履带式移动机构6上设置LED灯组；该LED灯组的设计，使得该圆形管道机器人的摄像头拍摄出来的画面更加清晰，进而保证清洁管道的工作人员通过更清晰的画面，对管道清扫工作进行更细致的检查，更好地保证该管道机器人完成高质量的清扫工作，同时通过更清晰的画面对管道进行探伤，便于管道维修人员对管道进行更好地维护，更大程度地延长了管道的使用寿命。

在本实施例中，在所述履带式移动机构6上设置声呐模块，所述声呐模块电连接于所述控制器；通过履带式移动机构6上的声呐模块，可以实现该圆形管道机器人对管道中的障碍物测距和定位，进而达到通过控制器控制清洗作业机构4有针对性地对管道进行定位疏通、清扫的目的。

在本实施例中，所述清洗作业机构4可拆卸地设置在所述第一壳体1的后端；通过将清洗作业结构4可拆卸地设置在第一壳体1的后端，在针对管道不同污垢的清扫时，可以更换不同类型的清洗作业机构4，满足管道不同污垢的清扫要求，大大地提高用户的使用体验。

当该圆形管道机器人要工作时，首先将该圆形管道机器人放入圆形管道中，然后控制器控制电机驱动主动齿轮16转动，从而带动三根丝杠11同步旋转，然后三根丝杠11带动运动滑块12运动，并带动伸缩机构2向外扩张，使三个履带式移动机构6同步运动并与管道的内壁紧密接触；本实用新型通过压力传感器5反馈给控制器三个履带式移动机构6对圆形管道内壁的压力值，当压力值到达预设值时，控制器控制行走机构3运动，该圆形管道机器人就可以在圆形管道内稳定前进；当圆形管道的内径发生变化时，每个履带式移动机构6对圆形管道内壁的压力也会发生变化，通过压力传感器5反馈给控制器的三个履带式移动机构6对圆形管道内壁的压力值，再通过控制器控制电机工作，用以调整每个履带式移动机构6对圆形管道的压力，从而实现将该圆形管道机器人设计成适应可变管径管道的机器人，并同时完成管道的清洁工作。

在该圆形管道机器人在管道中行进时，可通过声呐模块对管道中的障碍物测距和定位，达到通过控制器控制清洗作业机构4有针对性地对管道进行定位疏通、清扫的目的；同时在该圆形管道机器人行进中，清洁管道的工作人员也可以通过外部显示器的画面，对管道清扫工作进行检查和对管道进行探伤；在该圆形管道机器人在管道中行进时，清洁管道的工作人员也可以通过操作外部遥控器向无线控制芯片发送无线控制信号，控制器通过接收该无线控制信号控制该圆形管道机器人工作。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。