一种管道机器人云台设计

1.本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种管道机器人云台设计。


背景技术：

2.管道运输是用管道作为运输工具的一种长距离输送液体和气体物资的输送方式，管道运输不仅运输量大、运输效率高，而且安全可靠、性价比高，还可实现自动控制，目前管道运输逐步向着管道口径不断增大、运输能力大幅提高、管道运距迅速增加、运输物资由石油、天然气、化工产品等流体扩展至煤炭、矿石等非流体的方向发展，但很多问题应运而生，如管道长期处于压力大的恶劣环境中，受到水、油混合物、硫化氢等有害物质的腐蚀，这些管道受蚀后，关闭变薄，容易产生裂缝，造成泄露的问题，存在重大安全生产隐患，因此需要定时对管道进行清洁、检测及维修，由于管道本身所具备的局限性，管道机器人应运而生。
3.现有专利(公开号：cn209569490u)管道机器人的摄像头云台，通过将横滚电机与俯仰电机设置在箱座内，分别通过横滚传动机构与俯仰传动机构传递给横滚架与俯仰架，缩小摄像头云台的横向尺寸，使管道机器人在狭窄管道内的更加灵活，提高了设备的整体性能和适用性，但是该管道机器人的摄像头云台设置有两组电机，在管道复杂的作业环境中，多组电机的设置更提高了机械的故障几率，且两组电机设置更增加了装置的重量与体积，使得管道机器人在狭窄的管道内变得不能灵活自如。
4.为此，提出一种管道机器人云台设计。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种管道机器人云台设计，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种管道机器人云台设计，包括管道机器人主体，所述管道机器人主体的内部设置有电机，所述电机的前端设置有输出轴，所述输出轴的末端传动连接有传动机构，所述管道机器人主体的前端面固定连接有固定套筒，所述固定套筒的前端设置有支撑云台，所述传动机构包括输出轴的前端面固定安装的传动盘，所述支撑云台的后端面固定连接有传动环，所述传动环套接在输出轴的外表面，所述传动环与输出轴之间设置有纵向旋转机构，所述传动盘的外表面套接有传动套筒，所述支撑云台的内壁开设有滑轨，所述传动套筒的外表面对应滑轨固定安装有滑块，所述滑块滑动连接在滑轨的内部，所述传动套筒转动连接在支撑云台的内部，所述传动套筒与传动环之间设置有横向旋转机构，所述支撑云台的前端面两侧均固定安装有支架，两组所述支架之间设置有摄像头，所述摄像头的外表面设置有清洁机构，所述清洁机构与横向旋转机构传动连接。
7.优选的，所述固定套筒的内部前端与传动环之间固定安装有轴承，所述传动环通过轴承转动连接在固定套筒的内部。
8.优选的，所述纵向旋转机构包括传动环的内壁固定安装的棘爪一，所述输出轴的
外表面对应棘爪一固定安装有连接件一，所述连接件一的上端面转动连接有棘爪二，所述棘爪二右端与输出轴外表面之间固定连接有弹簧一。
9.优选的，所述棘爪一与棘爪二均呈弧形设置，且均相互对应设置有多组，多组所述棘爪一与棘爪二呈环形分散在传动环与输出轴之间。
10.优选的，所述横向旋转机构包括传动套筒的内壁固定安装的棘爪三，所述传动盘的外表面对应棘爪三固定安装有连接件二，所述连接件二的上端面转动连接有棘爪四，所述棘爪四的左端与传动盘的外表面之间固定连接有弹簧二。
11.优选的，所述棘爪三与棘爪四均呈弧形设置，且均相互对应设置有多组，多组所述棘爪三与棘爪四呈环形分散在传动盘与传动套筒之间。
12.优选的，所述清洁机构包括传动套筒的前端面固定安装的齿环一，两组所述支架之间转动连接有转杆，所述摄像头固定连接在转杆的外表面，所述转杆的外表面右端对应齿环一固定安装有齿轮一，所述齿环一与齿轮一相互啮合。
13.优选的，所述清洁机构还包括左侧支架的右端面固定连接的齿环二，所述转杆的外表面左端固定连接有转轴，所述转轴的外表面对应齿环二转动连接有齿轮二，所述齿轮二与齿环二相互啮合。
14.优选的，所述清洁机构还包括摄像头外表面转动连接的转动套筒，所述转动套筒的外表面后端对应齿轮二固定安装有齿环三，所述齿环三与齿轮二相互啮合，所述转动套筒的前端面固定安装有清扫杆。
15.优选的，所述清扫杆呈l形紧贴摄像头设置，所述清扫杆的内壁固定安装有清洁棉。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1.本发明通过设置传动机构与纵向旋转机构，利用传动机构当中的电机顺时针转动，即可与纵向旋转机构进行传动，进而使得摄像头在电机输出轴的带动下纵向旋转三百六十度，使得摄像头的摄像角度变得更加宽广灵活；
18.2.本发明通过设置传动机构与横向旋转机构，利用传动机构当中的电机逆时针转动，即可与横向旋转机构进行传动，进而使得摄像头在电机输出轴的带动下横向旋转一百八十度，配合纵向旋转机构使得摄像头多角度的旋转观测管道内的情况；
19.3.本发明通过设置清洁机构，通过横向旋转机构在进行横向转动的同时带动清洁机构对摄像头表面在管道当中勘测时沾染的灰尘与泥土进行清洁，避免了管道机器人摄像头上沾染灰尘影响摄像时需要将机器人拉出清洁后才能重新勘测的局面，相对提升了机器人的勘测效率。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明的整体结构视图；
22.图2为本发明的管道机器人主体的剖面图；
23.图3为本发明的图2中a处放大示意图；
24.图4为本发明的纵向旋转机构剖面图；
25.图5为本发明的图4中b处放大示意图；
26.图6为本发明的横向旋转机构的右视图；
27.图7为本发明的图6中c处放大示意图；
28.图8为本发明的整体机构的俯视图；
29.图9为本发明的图8中d处放大示意图。
30.附图标记说明：1、管道机器人主体；2、电机；21、输出轴；3、传动机构；31、传动盘；32、传动环；33、传动套筒；34、滑轨；35、滑块；4、固定套筒；5、支撑云台；6、纵向旋转机构；61、棘爪一；62、连接件一；63、棘爪二；64、弹簧一；7、横向旋转机构；71、棘爪三；72、连接件二；73、棘爪四；74、弹簧二；8、支架；9、清洁机构；91、齿环一；92、转杆；93、齿轮一；94、齿环二；95、转轴；96、齿轮二；97、转动套筒；98、齿环三；99、清扫杆；10、摄像头。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
32.请参阅图1至图9，本发明提供一种技术方案：
33.一种管道机器人云台设计，包括管道机器人主体1，管道机器人主体1的内部设置有电机2，电机2的前端设置有输出轴21，输出轴21的末端传动连接有传动机构3，管道机器人主体1的前端面固定连接有固定套筒4，固定套筒4的前端设置有支撑云台5，传动机构3包括输出轴21的前端面固定安装的传动盘31，支撑云台5的后端面固定连接有传动环32，传动环32套接在输出轴21的外表面，传动环32与输出轴21之间设置有纵向旋转机构6，传动盘31的外表面套接有传动套筒33，支撑云台5的内壁开设有滑轨34，传动套筒33的外表面对应滑轨34固定安装有滑块35，滑块35滑动连接在滑轨34的内部，传动套筒33转动连接在支撑云台5的内部，传动套筒33与传动环32之间设置有横向旋转机构7，支撑云台5的前端面两侧均固定安装有支架8，两组支架8之间设置有摄像头10，摄像头10的外表面设置有清洁机构9，清洁机构9与横向旋转机构7传动连接，固定套筒4的内部前端与传动环32之间固定安装有轴承，传动环32通过轴承转动连接在固定套筒4的内部。
34.通过采用上述技术方案，本发明通过在管道机器人主体1的内部设置一组电机2，经输出轴21前端设置的传动机构3与纵向旋转机构6、横向旋转机构7与清洁机构9进行传动连接，当电机2控制输出轴21进行顺时针旋转时纵向旋转机构6会卡合传动从而使得整个人支撑云台5携带摄像头10进行旋转，此时输出轴21顺时针旋转横向旋转机构7不会卡合传动，进而使得摄像头10在轴向进行三百六十度旋转，当输出轴逆时针旋转时，横向旋转机构7会卡合传动从而使得摄像头10在轴向可旋转一百八十度，此时输出轴21逆时针旋转横向旋转机构7不会卡合传动，因此通过电机2控制输出轴21进行顺时针与逆时针转动即可使横向旋转机构7与纵向旋转机构6相互配合多角度的观测管道内的情况。
35.具体的，如图3至图7所示，纵向旋转机构6包括传动环32的内壁固定安装的棘爪一
61，输出轴21的外表面对应棘爪一61固定安装有连接件一62，连接件一62的上端面转动连接有棘爪二63，棘爪二63右端与输出轴21外表面之间固定连接有弹簧一64，棘爪一61与棘爪二63均呈弧形设置，且均相互对应设置有多组，多组棘爪一61与棘爪二63呈环形分散在传动环32与输出轴21之间，横向旋转机构7包括传动套筒33的内壁固定安装的棘爪三71，传动盘31的外表面对应棘爪三71固定安装有连接件二72，连接件二72的上端面转动连接有棘爪四73，棘爪四73的左端与传动盘31的外表面之间固定连接有弹簧二74，棘爪三71与棘爪四73均呈弧形设置，且均相互对应设置有多组，多组棘爪三71与棘爪四73呈环形分散在传动盘31与传动套筒33之间，清洁机构9包括传动套筒33的前端面固定安装的齿环一91，两组支架8之间转动连接有转杆92，摄像头10固定连接在转杆92的外表面，转杆92的外表面右端对应齿环一91固定安装有齿轮一93，齿环一91与齿轮一93相互啮合。
36.通过采用上述技术方案，传统的管道机器人为使摄像头10能够在管道到更好的观测管道内的情况，会设置两组电机2，分别控制摄像头10在轴向与纵向的旋转方向，进而即可使摄像头10能够进行多角度的观测，然而管道内的作业环境复杂且狭窄，电机2设置的越多，管道机器人在复杂的作业环境中作业故障的几率就越大，同时电机2设置的越多，管道机器人的体积就越大，不便于管道机器人在管道中的灵活运行，因此本发明通过设置由一组电机2通过纵向旋转机构6与横向旋转机构7，即可实现摄像头10的轴向与纵向旋转，具体的，当电机2控制输出轴21进行顺时针转动时，输出轴21会携带连接件一62与棘爪二63进行转动，因为棘爪一61与棘爪二63是呈相反方向设置，因此当棘爪二63顺时针转动时，棘爪二63会与棘爪一61相互卡合，棘爪二63的右侧底部固定安装有限位块，能够限制棘爪二63向右侧偏转，因此输出轴21通过棘爪二63与棘爪一61的相互卡合传动使得传动环32进行顺时针转动，传动环32又与支撑云台5是固定连接的，所以传动环32转动使得支撑云台5携带摄像头10进行顺时针转动，同时在输出轴21进行顺时针转动的时候，输出组21也会携带前端固定安装的传动盘31进行顺时针转动，传动盘31进行顺时针转动会携带传动盘31外表面固定安装的连接件二72与棘爪四73进行顺时针转动，但横向旋转机构7使逆时针传动设置的，所以传动盘31携带棘爪四73顺时针转动时，棘爪三71会在棘爪四73碰撞棘爪三71时挤压棘爪四73使得棘爪四73向右侧发生偏转，进而棘爪三71会与棘爪四73相互滑过，在相互滑过后，棘爪四73在弹簧二74的弹性形变下恢复原状，所以，输出轴21进行顺时针转动时横向旋转机构7不会进行卡合传动，使得电机2可通过顺时针旋转控制摄像头10进行纵向旋转，接着当电机2控制输出轴21进行逆时针转动使，输出轴21前端面固定安装的传动盘31则会携带连接件二72与棘爪四73进行逆时针转动，此时棘爪四73会与棘爪三71卡合传动，棘爪四73的左端同样固定安装有限位块限制棘爪四73向左侧偏转，棘爪四73会与棘爪三71卡合传动使得传动套筒33进行转动，传动套筒33转动携带前端面设置的齿环一91进行转动，而转杆92固定安装的齿轮一93与齿环一91啮合传动，所以转杆92会随着齿环一91的转动进行旋转，从而使转杆92携带摄像头10在轴向进行一百八十度旋转，其次当输出轴21逆时针转动时，输出轴21会携带棘爪二63进逆时针转动，棘爪二63会受棘爪一61的挤压向左侧偏转二者会相互滑过，棘爪二63在相互滑过后受弹簧一64的作用下恢复原状，即可保证输出轴21逆时针转动只会对横向旋转机构7卡合传动，纵向旋转机构6不会卡合传动，通过横向旋转机构7与纵向旋转机构6的相互配合，可实现摄像头10多角度观测管道内的情况，同时缩小了管道机器人的体积增加了管道机器人在管道内的灵活性。
37.具体的，如图8与图9所示，清洁机构9包括左侧支架8的右端面固定连接的齿环二94，转杆92的外表面左端固定连接有转轴95，转轴95的外表面对应齿环二94转动连接有齿轮二96，齿轮二96与齿环二94相互啮合，清洁机构9还包括摄像头10外表面转动连接的转动套筒97，转动套筒97的外表面后端对应齿轮二96固定安装有齿环三98，齿环三98与齿轮二96相互啮合，转动套筒97的前端面固定安装有清扫杆99，清扫杆99呈l形紧贴摄像头10设置，清扫杆99的内壁固定安装有清洁棉。
38.通过采用上述技术方案，传统的管道机器人在管道内作业时总是不可避免的使得摄像头10的镜头沾染灰尘与泥土，影响摄像头10的观测，此时就需要作业人员将管道机器人拉出将摄像头10镜头上的灰尘擦除，重新放入管道当中进行观测，非常的耽误观测效率，因此本发明通过设置清洁机构9，当电机2控制输出轴21逆时针转动对横向旋转机构7进行卡合传动，调转杆92携带摄像头10进行转动调节横向角度时，转杆92会同步携带外表面左端固定安装的转轴95同步进行转动，而转轴95的外表面上端设置有齿轮二96，转轴95会同步携带齿轮二96进行转动，而齿轮二96又与支架8右侧固定安装的齿环二94相互啮合，所以齿轮二96在被转轴95携带者进行公转的同时会进行自转，而齿轮二96又与转动套筒97外表面固定安装的齿环三98相互啮合的，所以齿轮二96在进行转动的时候会通过齿环三98与齿轮二96的啮合作用使转动套筒97在摄像头10的外表面进行旋转，同时转动套筒97会携带清扫杆99进行转动，清扫杆99会紧贴摄像头10的紧贴转动擦拭镜头上的灰尘，从而不需要使用者将管道机器人拉出清洁镜头上的灰尘，增加了管道机器人的观测效率。
39.工作原理：当电机2控制输出轴21进行顺时针转动时，输出轴21会携带连接件一62与棘爪二63进行转动，因为棘爪一61与棘爪二63是呈相反方向设置，因此当棘爪二63顺时针转动时，棘爪二63会与棘爪一61相互卡合，棘爪二63的右侧底部固定安装有限位块，能够限制棘爪二63向右侧偏转，因此输出轴21通过棘爪二63与棘爪一61的相互卡合传动使得传动环32进行顺时针转动，传动环32又与支撑云台5是固定连接的，所以传动环32转动使得支撑云台5携带摄像头10进行顺时针转动，同时在输出轴21进行顺时针转动的时候，输出组21也会携带前端固定安装的传动盘31进行顺时针转动，传动盘31进行顺时针转动会携带传动盘31外表面固定安装的连接件二72与棘爪四73进行顺时针转动，但横向旋转机构7使逆时针传动设置的，所以传动盘31携带棘爪四73顺时针转动时，棘爪三71会在棘爪四73碰撞棘爪三71时挤压棘爪四73使得棘爪四73向右侧发生偏转，进而棘爪三71会与棘爪四73相互滑过，在相互滑过后，棘爪四73在弹簧二74的弹性形变下恢复原状，所以，输出轴21进行顺时针转动时横向旋转机构7不会进行卡合传动，使得电机2可通过顺时针旋转控制摄像头10进行纵向旋转，接着当电机2控制输出轴21进行逆时针转动使，输出轴21前端面固定安装的传动盘31则会携带连接件二72与棘爪四73进行逆时针转动，此时棘爪四73会与棘爪三71卡合传动，棘爪四73的左端同样固定安装有限位块限制棘爪四73向左侧偏转，棘爪四73会与棘爪三71卡合传动使得传动套筒33进行转动，传动套筒33转动携带前端面设置的齿环一91进行转动，而转杆92固定安装的齿轮一93与齿环一91啮合传动，所以转杆92会随着齿环一91的转动进行旋转，从而使转杆92携带摄像头10在轴向进行一百八十度旋转，其次当输出轴21逆时针转动时，输出轴21会携带棘爪二63进逆时针转动，棘爪二63会受棘爪一61的挤压向左侧偏转二者会相互滑过，棘爪二63在相互滑过后受弹簧一64的作用下恢复原状，即可保证输出轴21逆时针转动只会对横向旋转机构7卡合传动，纵向旋转机构6不会卡合传动，
通过横向旋转机构7与纵向旋转机构6的相互配合，可实现摄像头10多角度观测管道内的情况，当电机2控制输出轴21逆时针转动对横向旋转机构7进行卡合传动，调转杆92携带摄像头10进行转动调节横向角度时，转杆92会同步携带外表面左端固定安装的转轴95同步进行转动，而转轴95的外表面上端设置有齿轮二96，转轴95会同步携带齿轮二96进行转动，而齿轮二96又与支架8右侧固定安装的齿环二94相互啮合，所以齿轮二96在被转轴95携带者进行公转的同时会进行自转，而齿轮二96又与转动套筒97外表面固定安装的齿环三98相互啮合的，所以齿轮二96在进行转动的时候会通过齿环三98与齿轮二96的啮合作用使转动套筒97在摄像头10的外表面进行旋转，同时转动套筒97会携带清扫杆99进行转动，清扫杆99会紧贴摄像头10的紧贴转动擦拭镜头上的灰尘，从而不需要使用者将管道机器人拉出清洁镜头上的灰尘。
40.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。