一种速度可调节的流体驱动式管道机器人

1.本实用新型涉及管道检测及维护领域，具体涉及一种速度可调节的流体驱动式管道机器人。


背景技术：

2.近年来，管道检测与维护日益受到各界的重视。为降低管道泄漏事故的发生率，定期对管道进行全面检测，在管道失效前及时发现管道缺陷并排除安全隐患尤为重要。管道机器人在管道检测维护领域充当了不可或缺的角色；
3.目前为止，流体驱动式管道机器人依靠压力提供装置前后的流体压力差实现自驱动，其被广泛使用在油气管道、自来水管道等这类具有距离长、管内充满介质特征的管道检测和维护中。然而此种机器人只能在固定管径的管道中工作，应用管径非常局限，且在运行过程中大多运行速度不稳定，和管道的摩擦碰撞较严重，极易造成机器人损伤和检测数据不精确等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了克服现有流体驱动式管道机器人中的技术问题，用以解决现有技术中速度不可控、应用管径局限问题，提供了一种速度可调节的流体驱动式管道机器人。
5.本实用新型采用的技术方案是：一种速度可调节的流体驱动式管道机器人，包括压差改变装置、变径机构、调速装置和机器人本体，机器人本体包括机器人密封壳体11和后端盖12，压差改变装置包括定叶板5、皮碗1、皮碗固定圈2和动叶板4，动叶板4和定叶板5组合形成泄流口3，定叶板5右端和机器人密封壳体11固连，皮碗1被皮碗固定圈2压紧固定在定叶板5上，多个变径机构固定在机器人密封壳体11的外侧壁上，调速装置固定在机器人密封壳体11内部，包括步进电机14、速度控制器13和电源装置15，步进电机14分别与速度控制器13和电源装置15电性连接，动叶板4右端和步进电机14的步进电机轴17连接。
6.优选地，所述皮碗1通过皮碗固定圈2上成圆周均匀分布的六个固定螺栓和定叶板5固定在一起，定叶板5通过焊接和机器人密封壳体11连接在一起。
7.优选地，其特征在于，所述变径机构共有三个，呈120度均匀围绕机器人密封壳体11外壁分布。
8.具体地，所述变径机构包括弹性轮6、轮子安装架7、调节弹簧8、变径机构固定板9、固定螺钉10，变径机构固定板9固定在机器人密封壳体11外壁上，两个弹性轮6安装在变径机构的轮子安装架7上，两个轮子安装架7中部通过调节弹簧8连接，两个轮子安装架7下部通过固定螺钉10和变径机构固定板9连接。
9.具体地，所述步进电机轴17前端设计为椭圆形结构，和压差改变装置中的动叶板4右端轴上的椭圆形槽16过盈配合。
10.具体地，所述速度控制器13包括单片机及与其连接的速度传感器。
11.优选地，所述机器人密封壳体11后端通过周向均匀分布的6个螺栓和后端盖12固定。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的速度可调节的流体驱动式管道机器人可以利用变径机构实现机器人在一定大小范围的管道内通行，且可以通过改变动叶板和定叶板之间的错位角度大小进而改变机器人前后的流体压力差，以维持一定的运行速度，解决了现有流体驱动式管道机器人应用管径单一、速度不稳定的问题，提高了机器人检测工作的精确性。
附图说明
13.图1为本实用新型的整体结构示意图；
14.图2为本实用新型的整体爆炸图示意图；
15.图3为本实用新型的变径机构结构示意图；
16.图4为本实用新型中定叶板和动叶板配合形成泄流口的结构示意图；
17.图5为本实用新型中动叶板与步进电机配合的爆炸图示意图；
18.附图标记：1-皮碗，2-皮碗固定圈，3-泄流口，4-动叶板，5-定叶板，6-弹性轮，7-轮子安装架，8-调节弹簧，9-变径机构固定板，10-固定螺钉，11-机器人密封壳体，12-后端盖，13-速度控制器，14-步进电机，15-电源装置，16-椭圆形槽，17-步进电机轴。
具体实施方式
19.下面对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。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的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。
20.实施例1：如图1-5所示，一种速度可调节的流体驱动式管道机器人，包括压差改变装置、变径机构、调速装置和机器人本体，机器人本体包括机器人密封壳体11和后端盖12，压差改变装置包括定叶板5、皮碗1、皮碗固定圈2和动叶板4，动叶板4和定叶板5组合形成泄流口3，定叶板5右端和机器人密封壳体11焊接，皮碗1被皮碗固定圈2压紧固定在定叶板5上，多个变径机构固定在机器人密封壳体11的外侧壁上，调速装置固定在机器人密封壳体11内部，包括步进电机14、速度控制器13和电源装置15，步进电机14分别与速度控制器13和电源装置15电性连接，动叶板4右端和步进电机14的步进电机轴17连接。
21.进一步地，所述皮碗1通过皮碗固定圈2上成圆周均匀分布的六个固定螺栓和定叶板5固定在一起，定叶板5通过焊接和机器人密封壳体11连接在一起。定叶板5上通过螺栓安装有皮碗1，用于实现机器人和管道内壁间良好的密封和缓解机器人运行过程中和管道的剧烈碰撞。
22.进一步地，其特征在于，所述变径机构共有三个，呈120度均匀围绕机器人密封壳体11外壁分布，使得压力均匀，调节效果更佳。
23.进一步地，所述变径机构包括弹性轮6、轮子安装架7、调节弹簧8、变径机构固定板9、固定螺钉10，变径机构固定板9固定在机器人密封壳体11外壁上，两个弹性轮6安装在变径机构的轮子安装架7上，两个轮子安装架7中部通过调节弹簧8连接，两个轮子安装架7下部通过固定螺钉10和变径机构固定板9连接。
24.进一步地，所述步进电机轴17前端设计为椭圆形结构，和压差改变装置中的动叶板4右端轴上的椭圆形槽16过盈配合。
25.进一步地，所述速度控制器13包括单片机及与其连接的速度传感器，stm32单片机和速度传感器组成的闭环系统。
26.进一步地，所述机器人密封壳体11后端通过周向均匀分布的6个螺栓和后端盖12固定，结构简单，拆装方便。
27.本实用新型的工作原理是：本实用新型的流体驱动式管道机器人在经过不同管径大小的管道或机器人在运行过程中管道内径改变时，变径机构中的轮子安装架7受到调节弹簧8拉力和来自管道内壁压力的作用绕着所述变径机构固定板9上的固定螺钉10旋转改变角度，进而适应不同大小的管径。机器人在运行过程中，当速度传感器检测到机器人运行速度大于预设速度时，速度控制器13中的stm32单片机会发送正转指令给步进电机14，改变步进电机14旋转的角度和方向，由于步进电机轴17和动叶板4间采用过盈配合，使得步进电机轴17带动动叶板4旋转，使动叶板4和定叶板5错位，开大定叶板5和动叶板4之间的泄流口3，减小机器人前后压力差，最终减小机器人的运行速度；当速度传感器检测到机器人运行速度小于预设速度时，速度控制器13会发送反转指令给步进电机14，使步进电机14旋转特定角度，带动动叶板4旋转，和定叶板5错位，减小定叶板5和动叶板4之间的泄流口3大小，减小机器人前后压力差，最终增大机器人的运行速度。
28.以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。