一种圆形管道机器人的制作方法

1.本实用新型涉及圆形管道监测技术领域，具体为一种圆形管道机器人。


背景技术：

2.随着我国经济的飞速发展，在市政排水，隧道排水，餐饮油烟等管道的使用越来越多。
3.管道系统大多设置在地下或架设在高空，对于管道内部情况的监测，大型管道可以使用人工进入管道内部作业，而对于架设在高空或掩埋于地下内部情况复杂的管道，采用人工监测的方法不安全，对于人的身体无法进入，直径较小的圆形管道，使用手持长杆式的监测设备，监测长度和监测范围有限，因此需要研制一种机器人，能够进入空间狭小的圆形管道内部，替代人工完成内部情况复杂的管道内部监测作业，故此，提出一种圆形管道机器人来解决上述的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种圆形管道机器人，具备适用于不同大小管道等优点，解决了架设在高空或掩埋于地下内部情况复杂的管道，采用人工监测的方法不安全，对于人的身体无法进入，直径较小的圆形管道，使用手持长杆式的监测设备，监测长度和监测范围有限的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种圆形管道机器人，包括数量为三组的履带机构，三组所述履带机构之间设置有导向机构；
6.所述导向机构包括主支承，所述主支承的外侧固定连接有前支承座和中支承座二，所述主支承外侧固定安装有电机安装座，所述主支承的外侧活动安装有中支承座一，所述电机安装座的外侧固定安装有主伺服电机，所述主伺服电机的输出轴通过联轴器固定连接有丝杆，所述丝杆的外侧螺纹连接有丝杠螺母，所述丝杆螺母安装在中支承座一上，所述中支承座一外侧设置有连杆组件；
7.所述履带机构包括数量为两个的安装板和履带模块，两个所述安装板之间通过紧固螺钉固定安装有减速机，所述减速机的输出套内部固定安装有伺服电机二，所述减速机的输出轴上固定安装有小同步带轮一，所述安装板的内部活动连接有轴一和轴二，所述轴一的外侧固定安装有从动带轮，所述轴二的外侧安装有主动带轮，所述轴二的外侧固定安装有小同步带轮二。
8.进一步，所述连杆组件包括与中支承座一外侧活动连接的驱动连杆，所述前支承座的外侧活动连接有与驱动连杆活动连接的支承连杆，所述支承连杆的一端与履带模块活动连接。
9.进一步，所述支承连杆通过台阶销轴一端安装在履带模块上，所述驱动连杆一端通过连接销轴安装在支承连杆上，所述驱动连杆另一端通过台阶销轴安装在中支承座一上。
10.进一步，所述主支承为空心铝合金结构，所述主支承可供电缆和信号线通过。
11.进一步，后侧所述安装板通过数量为三个且均匀布置的安装铜柱与电机安装板连接，后侧所述安装板上安装有两个电缆连接器，用于四个电机、光源及摄像头电缆的集成。
12.进一步，所述前支承座和中支承座二之间固定安装有数量为两个的导杆，两个所述导杆的外侧均活动安装有弹簧，所述中支承座一的两侧均固定安装有直线轴承。
13.进一步，前侧所述安装板圆周方向固定安装有均布的光源，所述光源在管道内部提供照明，摄像头固定安装在前安装板的中心。
14.与现有技术相比，本技术的技术方案具备以下有益效果：
15.该圆形管道机器人，通过使用了双面弧形齿履带移动模块，履带模块与管壁之间的贴合部分设计为弧形接触面，弧形接触面受到压力可发生弹性变形，能更好的实现与管壁的贴合度，每个模块可单独驱动，通过组模块圆周方向均布的组合，组成管道机器人，管道机器人主框架支撑部分为中空结构，使得机器人供电线缆和信号线缆可从中空结构内部通过，提高了防护等级，使机器人更紧凑可靠。
附图说明
16.图1为本实用新型结构示意图；
17.图2为本实用新型结构正视图；
18.图3为本实用新型履带模块结构局部剖视图；
19.图4为本实用新型履带模块结构左视图；
20.图5为本实用新型结构轴测图。
21.图中：1履带机构、2导向机构、3主支承、4前支承座、5中支承座二、6电机安装座、7中支承座一、8主伺服电机、9丝杆、10 丝杠螺母、11安装板、12减速机、13伺服电机二、14小同步带轮一、 15轴一、16轴二、17从动带轮、18主动带轮、19小同步带轮二、 20驱动连杆、21支承连杆、22履带模块。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.请参阅图1-3，本实施例中的一种圆形管道机器人，包括数量为三组的履带机构1，三组履带机构1之间设置有导向机构2。
24.导向机构2包括主支承3，主支承3为空心铝合金结构，主支承 3可供电缆和信号线通过，主支承3的外侧固定连接有前支承座4和中支承座二5，主支承3外侧固定安装有电机安装座6，主支承3的外侧活动安装有中支承座一7，电机安装座6的外侧固定安装有主伺服电机8，主伺服电机8的输出轴通过联轴器固定连接有丝杆9，丝杆9的外侧螺纹连接有丝杠螺母10，丝杆9螺母安装在中支承座一7 上，中支承座一7外侧设置有连杆组件。
25.连杆组件包括与中支承座一7外侧活动连接的驱动连杆20，前支承座4的外侧活动连接有与驱动连杆20活动连接的支承连杆21，支承连杆21的一端与履带模块22活动连接，
支承连杆21通过台阶销轴一端安装在履带模块22上，驱动连杆20一端通过连接销轴安装在支承连杆21上，驱动连杆20另一端通过台阶销轴安装在中支承座一7上。
26.其中，前支承座4和中支承座二5之间固定安装有数量为两个的导杆，两个导杆的外侧均活动安装有弹簧，中支承座一7的两侧均固定安装有直线轴承。
27.具体的，当机器人进入不同直径的管道进行工作时，主伺服电机 8输出相应的扭矩和运动，通过联轴器将扭矩和旋转运动传递到丝杠，丝杠旋转使得丝杠轴上的丝杆9螺母及安装在丝杆9螺母上的中支承座一7做前后运动，使得连杆组件产生摆动，从而使履带模块22位置升高或降低，以达到变径调节的目的，电机的旋转运动通过丝杠传动转化为螺母沿丝杠轴向的平动，螺母相向运动时，适应管径增大；反向运动时，适应管径减小，调节至需要的管径大小。
28.管道内表面出现微小突变时，通过弧形接触面的变形，实现被动适应调节，保证机器人在管内平稳运行，另外，管道机器人的牵引力与驱动力和附着力有关，机器人在管道内正常行走需要满足牵引力小于等于附着力，一旦大于附着力，就会出现打滑现象，而附着力是由管壁对驱动轮的正压力和两者之间的摩擦系数决定，变径调节机构可以通过改变管壁与驱动轮之间的正压力，改变附着力的大小，从而决定机器人牵引力的大小。
29.履带机构1包括数量为两个的安装板11和履带模块22，后侧安装板11通过数量为三个且均匀布置的安装铜柱与电机安装板11连接，后侧安装板11上安装有两个电缆连接器，用于四个电机、光源及摄像头电缆的集成，前侧安装板11圆周方向固定安装有均布的光源，光源在管道内部提供照明，摄像头固定安装在前安装板11的中心，两个安装板11之间通过紧固螺钉固定安装有减速机12，减速机 12的输出套内部固定安装有伺服电机二13，减速机12的输出轴上固定安装有小同步带轮一14，安装板11的内部活动连接有轴一15和轴二16，轴一15的外侧固定安装有从动带轮17，轴二16的外侧安装有主动带轮18，轴二16的外侧固定安装有小同步带轮二19。
30.其中，主驱动同步带为双面齿形带，主驱动同步带外侧的齿形为定制齿形，减速机12为t型行星减速机。
31.具体的，两个安装板11的内部分别安装两个衬套，衬套为铜合金材料，轴一15和轴二16的轴肩分别安装在衬套内孔中，形成旋转副，小同步带轮二19安装在轴二16的长轴肩上，电机将旋转运动和力矩通过减速机12的输出轴，传递到小同步带轮一14上，小同步带轮一14通过同步带1带动小同步带轮二19旋转，小同步带轮二19 与轴二16固定连接，轴二16带动主动带轮18旋转，主驱动同步带与主动带轮18通过齿形进行啮合将运动传递到从动带轮17，从动带轮17旋转，从而履带模块22通电后在地面上可以独立实现前进和倒退、一定曲率半径的转弯运动和圆周运动等运动，履带模块22运动时，主驱动同步带的外侧齿形与地面接触，主动带轮18和从动带轮 17配合形成运动支承结构，可实现运动的稳定性。
32.传动导向轴上安装有压簧，压簧在安装时有一定的预压力，在主驱动电机要克服履带模块22重力做功时，压簧提可供辅助力，当遇到冲击时压簧具有缓冲作用。
33.文中出现的电器元件均与控制器及电源电连接，本实用新型的控制方式是通过控制器来控制的，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本实用新型主要用来保护机械装置，所以本实用新型不再详细解释控制方式和电路连接。
34.上述实施例的工作原理为：
35.当机器人进入不同直径的管道进行工作时，主伺服电机8输出相应的扭矩和运动，通过联轴器将扭矩和旋转运动传递到丝杠，丝杠旋转使得丝杠轴上的丝杆9螺母及安装在丝杆9螺母上的中支承座一7 做前后运动，使得连杆组件产生摆动，从而使履带模块22位置升高或降低，以达到变径调节的目的，电机的旋转运动通过丝杠传动转化为螺母沿丝杠轴向的平动，螺母相向运动时，适应管径增大；反向运动时，适应管径减小，调节至需要的管径大小，电机将旋转运动和力矩通过减速机12的输出轴，传递到小同步带轮一14上，小同步带轮一14通过同步带1带动小同步带轮二19旋转，小同步带轮二19与轴二16固定连接，轴二16带动主动带轮18旋转，主驱动同步带与主动带轮18通过齿形进行啮合将运动传递到从动带轮17，从动带轮 17旋转，从而履带模块22通电后在地面上可以独立实现前进和倒退。
36.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
37.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。