一种管道机器人

本发明涉及管道检测设备领域，特别是涉及一种管道机器人。

背景技术：

1、刚性微型管道在检测方面的工作量较大，且靠人工操作难以直接进入或检测范围不全面。微型管道机器人的移动方式主要分为介质压差驱动和自主驱动两种类型。后者又分为多种驱动方式，包括微型电机驱动、液压驱动、气动驱动、压电驱动、形状记忆合金驱动、电磁驱动等。

2、现有技术中，微型管道机器人的结构基本采用固定不变的构型和尺寸参数，而随着管内环境改变，固定不变的构型和尺寸参数无法发挥机器人的全部性能；同时，现有技术中的驱动方式导致管道机器人体积大、功重比低，无法适应不同管径的管道检测，适用范围窄，从而导致管道的检测成本高。

3、因此，如何提高管道机器人的适用范围，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种管道机器人，该管道机器人能够使用不同管径的管道检测，控制方便，移动灵活。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种管道机器人，包括：伸缩转向机构和连接于所述伸缩转向机构两侧的锚固机构；

4、所述伸缩转向机构包括伸缩转向驱动器、第一转盘组件、第二转盘组件和若干伸缩杆组件，所述伸缩杆组件铰装在所述第一转盘组件和所述第二转盘组件之间，所述第一转盘组件和所述第二转盘组件可带动所述伸缩杆组件转动，所述伸缩转向驱动器安装在所述伸缩杆组件上以带动所述伸缩杆组件平移和转向；

5、所述锚固机构包括活塞杆、布置在所述活塞杆周部的若干锚固杆和驱动杆以及用于驱动所述活塞杆伸缩的锚固驱动器，所述活塞杆可带动所述驱动杆移动从而推动所述锚固杆与管道内壁贴紧或分离；

6、所述伸缩转向驱动器与所述锚固驱动器均为形状记忆合金驱动器。

7、优选地，所述第一转盘组件包括可相对转动的第一内转盘和第一外转盘，所述第二转盘组件包括可相对转动的第二内转盘和第二外转盘；所述第一内转盘与所述第二内转盘之间铰接有若干所述伸缩杆组件，所述第一外转盘与所述第二外转盘之间铰接有若干所述伸缩杆组件；所述锚固机构与所述第一外转盘或所述第二外转盘连接。

8、优选地，所述伸缩杆组件包括第一杆、第二杆、第三杆和第四杆，所述第一杆、所述第二杆、所述第三杆和所述第四杆由所述第一转盘组件向所述第二转盘组件依次铰接；所述第一杆与所述第二杆之间、所述第二杆与所述第三杆之间以及所述第三杆与所述第四杆之间，均可在所述伸缩转向驱动器的作用下弯折。

9、优选地，所述伸缩转向驱动器包括蠕动驱动器和转向驱动器，所述蠕动驱动器的一端连接在所述第一转盘组件或所述第二转盘组件上，另一端连接在所述第二杆与所述第三杆之间；所述转向驱动器的两端分别连接在所述第二杆与所述第三杆相互背离的两端。

10、优选地，所述第二杆与所述第三杆相互背离的两端均安装有固定座，所述转向驱动器与所述固定座连接。

11、优选地，所述伸缩杆组件、所述锚固杆以及所述驱动杆的个数均为至少四组，分别沿水平方向和竖直方向对称布置。

12、优选地，所述锚固机构还包括套筒，所述活塞杆的部分杆体以及所述锚固驱动器均安装在所述套筒内，且所述锚固驱动器可带动所述活塞杆移动；所述锚固杆的两端分别与所述套筒的两端铰接，所述锚固杆与所述套筒构成平行四边形；所述驱动杆的一端与所述活塞杆远离所述套筒的一端铰接，另一端与所述锚固件铰接以推拉所述锚固杆。

13、优选地，所述活塞杆靠近所述套筒的一端设有卡接部，所述锚固驱动器的一端与所述套筒固定，另一端与所述卡接部固定；所述锚固驱动器伸缩时，可拉动所述卡接部朝向靠近或远离所述套筒的方向移动，以使所述驱动杆推拉所述锚固杆。

14、优选地，所述锚固机构还包括复位驱动器，所述复位驱动器的一端与所述卡接部连接，另一端与所述套筒远离所述活塞杆的一端连接，所述复位驱动器可在所述锚固驱动器失去作用力时驱动所述活塞杆复位。

15、优选地，所述锚固杆包括锚固主杆以及位于所述锚固主杆两侧的第一锚固连杆和第二锚固连杆，所述第一锚固连杆和所述第二锚固连杆平行布置在所述锚固主杆与所述套筒之间，所述驱动杆连接在所述锚固主杆与所述第二锚固连杆之间。

16、本发明所提供的管道机器人，包括：伸缩转向机构和连接于所述伸缩转向机构两侧的锚固机构；所述伸缩转向机构包括伸缩转向驱动器、第一转盘组件、第二转盘组件和若干伸缩杆组件，所述伸缩杆组件铰装在所述第一转盘组件和所述第二转盘组件之间，所述第一转盘组件和所述第二转盘组件可带动所述伸缩杆组件转动，所述伸缩转向驱动器安装在所述伸缩杆组件上以带动所述伸缩杆组件平移和转向；所述锚固机构包括活塞杆、布置在所述活塞杆周部的若干锚固杆和驱动杆以及用于驱动所述活塞杆伸缩的锚固驱动器，所述活塞杆可带动所述驱动杆移动从而推动所述锚固杆与管道内壁贴紧或分离；所述伸缩转向驱动器与所述锚固驱动器均为形状记忆合金驱动器。本发明所提供的管道机器人，利用所述伸缩转向机构提供动力进行前进和转弯，并利用所述锚固机构支撑管道内壁，从而实现所述伸缩转向机构与所述锚固机构的蠕动前进，可以在常见的弯曲管段以及变径管道中移动，以适应不同工况；同时，采用形状记忆合金驱动器作为主要驱动力，能够有效降低管道机器人的体积，实现轻量化。

17、在一种优选实施方式中，所述伸缩转向驱动器包括蠕动驱动器和转向驱动器，所述蠕动驱动器的一端连接在所述第一转盘组件或所述第二转盘组件上，另一端连接在所述第二杆与所述第三杆之间；所述转向驱动器的两端分别连接在所述第二杆与所述第三杆相互背离的两端。上述设置，利用所述蠕动驱动器的设置，驱动所述第一杆与所述第二杆和/或所述第三杆与所述第四杆弯折，实现所述伸缩转向机构的伸缩，从而完成平移；利用所述转向驱动器的设置，驱动所述第二杆与所述第三杆的弯折，实现所述伸缩转向机构的转向；方便控制，效率高，移动灵活。

技术特征：

1.一种管道机器人，其特征在于，包括：伸缩转向机构(100)和连接于所述伸缩转向机构(100)两侧的锚固机构(200)；

2.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述第一转盘组件(120)包括可相对转动的第一内转盘(121)和第一外转盘(122)，所述第二转盘组件(130)包括可相对转动的第二内转盘(131)和第二外转盘(132)；所述第一内转盘(121)与所述第二内转盘(131)之间铰接有若干所述伸缩杆组件(140)，所述第一外转盘(122)与所述第二外转盘(132)之间铰接有若干所述伸缩杆组件(140)；所述锚固机构(200)与所述第一外转盘(122)或所述第二外转盘(132)连接。

3.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述伸缩杆组件(140)包括第一杆(141)、第二杆(142)、第三杆(143)和第四杆(144)，所述第一杆(141)、所述第二杆(142)、所述第三杆(143)和所述第四杆(144)由所述第一转盘组件(120)向所述第二转盘组件(130)依次铰接；所述第一杆(141)与所述第二杆(142)之间、所述第二杆(142)与所述第三杆(143)之间以及所述第三杆(143)与所述第四杆(144)之间，均可在所述伸缩转向驱动器(110)的作用下弯折。

4.根据权利要求3所述的管道机器人，其特征在于，所述伸缩转向驱动器(110)包括蠕动驱动器(111)和转向驱动器(112)，所述蠕动驱动器(111)的一端连接在所述第一转盘组件(120)或所述第二转盘组件(130)上，另一端连接在所述第二杆(142)与所述第三杆(143)之间；所述转向驱动器(112)的两端分别连接在所述第二杆(142)与所述第三杆(143)相互背离的两端。

5.根据权利要求4所述的管道机器人，其特征在于，所述第二杆(142)与所述第三杆(143)相互背离的两端均安装有固定座(145)，所述转向驱动器(112)与所述固定座(145)连接。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的管道机器人，其特征在于，所述伸缩杆组件(140)、所述锚固杆(220)以及所述驱动杆(230)的个数均为至少四组，分别沿水平方向和竖直方向对称布置。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的管道机器人，其特征在于，所述锚固机构(200)还包括套筒(250)，所述活塞杆(210)的部分杆体以及所述锚固驱动器(240)均安装在所述套筒(250)内，且所述锚固驱动器(240)可带动所述活塞杆(210)移动；所述锚固杆(220)的两端分别与所述套筒(250)的两端铰接，所述锚固杆(220)与所述套筒(250)构成平行四边形；所述驱动杆(230)的一端与所述活塞杆(210)远离所述套筒(250)的一端铰接，另一端与所述锚固件铰接以推拉所述锚固杆(220)。

8.根据权利要求7所述的管道机器人，其特征在于，所述活塞杆(210)靠近所述套筒(250)的一端设有卡接部(241)，所述锚固驱动器(240)的一端与所述套筒(250)固定，另一端与所述卡接部(241)固定；所述锚固驱动器(240)伸缩时，可拉动所述卡接部(241)朝向靠近或远离所述套筒(250)的方向移动，以使所述驱动杆(230)推拉所述锚固杆(220)。

9.根据权利要求8所述的管道机器人，其特征在于，所述锚固机构(200)还包括复位驱动器(242)，所述复位驱动器(242)的一端与所述卡接部(241)连接，另一端与所述套筒(250)远离所述活塞杆(210)的一端连接，所述复位驱动器(242)可在所述锚固驱动器(240)失去作用力时驱动所述活塞杆(210)复位。

10.根据权利要求7所述的管道机器人，其特征在于，所述锚固杆(220)包括锚固主杆(222)以及位于所述锚固主杆(222)两侧的第一锚固连杆(221)和第二锚固连杆(223)，所述第一锚固连杆(221)和所述第二锚固连杆(223)平行布置在所述锚固主杆(222)与所述套筒(250)之间，所述驱动杆(230)连接在所述锚固主杆(222)与所述第二锚固连杆(223)之间。

技术总结
本发明公开了一种管道机器人，包括：伸缩转向机构和连接于伸缩转向机构两侧的锚固机构；伸缩转向机构包括伸缩转向驱动器、第一转盘组件、第二转盘组件和若干伸缩杆组件，伸缩杆组件铰装在第一转盘组件和第二转盘组件之间，第一转盘组件和第二转盘组件可带动伸缩杆组件转动，伸缩转向驱动器安装在伸缩杆组件上以带动伸缩杆组件平移和转向；锚固机构包括活塞杆、布置在活塞杆周部的若干锚固杆和驱动杆以及用于驱动活塞杆伸缩的锚固驱动器，活塞杆可带动驱动杆移动从而推动锚固杆与管道内壁贴紧或分离；伸缩转向驱动器与锚固驱动器均为形状记忆合金驱动器。本发明所提供的管道机器人，能够有效降低管道机器人的体积，实现轻量化。

技术研发人员：贾晓丽,苏炜峰,米柏川,宫旭东,淡佳乐,戴京廷,孙世龙
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15