本發(fā)明涉及一種管道機(jī)器人，可用于管道清洗，具體涉及一種用于管道清洗的智能爬行機(jī)器人裝置。

背景技術(shù)：

管道機(jī)器人是一種新型機(jī)器人，能夠沿著管壁內(nèi)外行走，還能攜帶傳感器來完成管道內(nèi)外作業(yè)，通常由行走機(jī)構(gòu)、信號傳遞系統(tǒng)、動力傳輸系統(tǒng)、內(nèi)部識別監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。國內(nèi)在機(jī)器人方面起步較晚，目前通常采用履帶、輪子等爬行方式。國外在機(jī)器人方面起步較早，研究出了無纜式長臂管道機(jī)器人。

目前，市面上大多管道機(jī)器人都是以履帶、輪子等實現(xiàn)在管道中的移動，無法很好地完成在特殊管道、微型管道的轉(zhuǎn)彎，更無法實現(xiàn)大范圍的管道內(nèi)徑變化，給輸松清理和維護(hù)管道帶來麻煩。在定位系統(tǒng)方面大多采用測力定位法和gps衛(wèi)星定位法，前者由于其誤差的累積性以時間的二次方遞增，所以不適用于超長管道的定位檢測；后者定位費用高、系統(tǒng)較復(fù)雜，對管線環(huán)境要求太高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有管道機(jī)器人轉(zhuǎn)彎內(nèi)徑的局限性，使機(jī)器人能夠適應(yīng)不同工作環(huán)境和不同管道內(nèi)徑的作業(yè)，更好的清洗維護(hù)管道，本發(fā)明提供一種用于管道清洗的智能爬行機(jī)器人裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下方案實現(xiàn)的，結(jié)合附圖：

一種用于管道清洗的智能爬行機(jī)器人裝置，包括筒體、多個爬行機(jī)構(gòu)，多個爬行機(jī)構(gòu)布置在筒體外周且通過轉(zhuǎn)向及伸縮機(jī)構(gòu)與筒體可伸縮連接；所述轉(zhuǎn)向及伸縮機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動電機(jī)301、固定軸302、絲桿303、絲桿軸承307、轉(zhuǎn)動連桿308、伸縮連桿組，驅(qū)動電機(jī)301、固定軸302、絲桿303、絲桿軸承307均安裝在筒體內(nèi)部；驅(qū)動電機(jī)301下端通過聯(lián)軸器連接固定軸302，固定軸302與筒體的下端蓋312固定，下端蓋312與筒體本體通過下端蓋軸承連接，下端蓋312外側(cè)通過轉(zhuǎn)動連桿308與爬行機(jī)構(gòu)鉸接；驅(qū)動電機(jī)301上端通過聯(lián)軸器與絲桿303連接，絲桿303與筒體的上端蓋306通過端部軸承連接，上端蓋306與筒體本體通過上端蓋軸承連接，絲桿303上連接有絲桿螺母305，絲桿螺母305通過伸縮連桿組與爬行機(jī)構(gòu)鉸接。

進(jìn)一步地，所述伸縮連桿組由相互鉸接的第一連桿309和第二連桿310組成，第一連桿309與絲桿螺母305鉸連接，第二連桿310兩端分別與筒體和爬行機(jī)構(gòu)鉸接。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)向及伸縮機(jī)構(gòu)還包括絲桿軸承307，絲桿303穿過絲桿軸承307后與上端蓋306通過端部軸承連接，絲桿軸承307通過軸承座固定在筒體內(nèi)壁上。

進(jìn)一步地，所述爬行機(jī)構(gòu)包括側(cè)板102、爬行電機(jī)103、一號錐齒輪104、二號錐齒輪105、主動齒輪106、從動齒輪107、二號同步帶輪101、一號同步帶輪108、主動軸109、同步帶202；一號同步帶輪101和二號同步帶輪108分別連接在側(cè)板102兩側(cè)，同步帶202包覆在二號同步帶輪101和一號同步帶輪108上；爬行電機(jī)103通過電機(jī)座固定在側(cè)板102內(nèi)壁，爬行電機(jī)103端部設(shè)有一號錐齒輪104，主動軸109上固定有二號錐齒輪105和主動齒輪106，一號錐齒輪104與二號錐齒輪105互相嚙合；從動軸上固定有從動齒輪107和一號同步帶輪108，從動齒輪107和主動齒輪106相互嚙合。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明采用輪腿式爬行機(jī)構(gòu)，具有一定的越障能力和自動復(fù)位功能，實現(xiàn)了不同地形條件下的變換模式，能夠適應(yīng)大范圍管道內(nèi)徑的變化，運動中可隨時調(diào)整姿態(tài)，還利用車輪實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離運動，不會像履帶機(jī)器人那樣摔落，更不會像四輪車那樣容易失效。

附圖說明

圖1為管道清洗機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為管道清洗機(jī)器人爬行結(jié)構(gòu)示意圖

圖3為管道清洗機(jī)器人爬行結(jié)構(gòu)去履帶示意圖

圖4為管道清洗機(jī)器人轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)示意圖

圖5為管道清洗機(jī)器人傳動示意圖

圖中：

101-二號同步帶輪，102-側(cè)板，103-爬行電機(jī)，104-一號錐齒輪，105-二號錐齒輪，106-主動齒輪，107-從動齒輪，108-一號同步帶輪，109-主動軸，201-連接板，202-同步帶，203-軸承蓋，301-驅(qū)動電機(jī)，302-固定軸，303-絲桿，305-絲桿螺母,306-上端蓋，307-絲桿軸承，308-轉(zhuǎn)動連桿，309-第一連桿，310-第二連桿，311-聯(lián)軸器，312-下端蓋

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明：

如圖1所示，一種用于管道清洗的智能爬行機(jī)器人裝置，主要由爬行機(jī)構(gòu)、筒體、轉(zhuǎn)向及伸縮機(jī)構(gòu)等組成，三個爬行機(jī)構(gòu)均布在筒體外周，筒體通過轉(zhuǎn)向及伸縮機(jī)構(gòu)分別與三個爬行機(jī)構(gòu)鉸連接。

如圖2、圖3所示，爬行機(jī)構(gòu)由爬行電機(jī)103、一號錐齒輪104、二號錐齒輪105、主動齒輪106、從動齒輪107、二號同步帶輪101、一號同步帶輪108、主動軸109、同步帶202、側(cè)板102、連接板201、軸承蓋203等組成。爬行電機(jī)103通過電機(jī)座固定在側(cè)板102內(nèi)壁，電機(jī)端部設(shè)有一號錐齒輪104，主動軸109上固定有二號錐齒輪105和主動齒輪106，一號錐齒輪104與二號錐齒輪105嚙合實現(xiàn)傳動；從動軸上固定有從動齒輪107和一號同步帶輪108，從動齒輪107和主動齒輪106相互嚙合實現(xiàn)傳動，同步帶202包覆在二號同步帶輪101和一號同步帶輪108上。爬行電機(jī)通過錐齒輪副驅(qū)動主動軸轉(zhuǎn)動，主動軸通過齒輪副驅(qū)動從動軸轉(zhuǎn)動，使一號同步帶輪轉(zhuǎn)動，進(jìn)而驅(qū)動包覆在同步帶輪上的同步帶移動。主動軸和從動軸兩側(cè)均裝有軸承，軸承內(nèi)圈頂在軸肩上，軸承外圈通過相應(yīng)的軸承蓋203固定，軸承蓋203通過螺栓螺母與側(cè)板102上孔配合實現(xiàn)連接，多個連接板201與側(cè)板102通過螺栓固定連接，用于將爬行機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向及伸縮機(jī)構(gòu)連接。

如圖4、圖5所示，轉(zhuǎn)向及伸縮機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動電機(jī)301、聯(lián)軸器311、固定軸302、下端蓋312、轉(zhuǎn)動連桿308、絲桿303、絲桿螺母305、絲桿軸承307、伸縮連桿組、上端蓋306；驅(qū)動電機(jī)301、聯(lián)軸器311、固定軸302、絲桿303、絲桿螺母305、絲桿軸承307均安裝在筒體內(nèi)部。

如圖4所示，驅(qū)動電機(jī)301通過電機(jī)座螺紋連接在筒體內(nèi)壁上，驅(qū)動電機(jī)301下端通過聯(lián)軸器311連接固定軸302，驅(qū)動電機(jī)301驅(qū)動302轉(zhuǎn)動，固定軸302下端粘合在下端蓋312上，下端蓋312與筒體本體通過下端蓋軸承連接，下端蓋312外側(cè)通過轉(zhuǎn)動連桿308與爬行機(jī)構(gòu)連接板201鉸接。

如圖5所示，驅(qū)動電機(jī)301上端通過聯(lián)軸器311與絲桿303連接，絲桿303穿過絲桿軸承307并與上端蓋306通過端部軸承連接，絲桿軸承307通過軸承座固定在筒體內(nèi)壁上，上端蓋306與筒體通過上端蓋軸承連接。絲桿303上連接有絲桿螺母305，絲桿螺母305與伸縮連桿組第一連桿309鉸連接，伸縮連桿組由相互鉸接的第一連桿309和第二連桿310組成，第二連桿310兩端分別鉸接筒體與爬行機(jī)構(gòu)連接板201。驅(qū)動電機(jī)301轉(zhuǎn)動時，通過聯(lián)軸器311傳動給絲桿303，絲桿螺母305隨之前后移動，帶動與其鉸鏈的伸縮連桿組，使伸縮連桿組撐開或收緊撐開，進(jìn)而撐開或收緊爬行機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)爬行機(jī)構(gòu)與管道內(nèi)壁的充分貼合。

本發(fā)明采用以空間均勻分布的三輪腿式行走機(jī)構(gòu)，由轉(zhuǎn)動及伸縮機(jī)構(gòu)實現(xiàn)三個爬行機(jī)構(gòu)的收縮和轉(zhuǎn)動，該結(jié)構(gòu)具有一定的越障能力和自動復(fù)位功能，實現(xiàn)了不同地形條件下的變換模式，能夠適應(yīng)大范圍管道內(nèi)徑的變化，運動中可隨時調(diào)整姿態(tài)，還利用車輪實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離運動，不會像履帶機(jī)器人那樣摔落，更不會像四輪車那樣容易失效。

在定位方面應(yīng)用了一種新的里程輪信號優(yōu)選算法，模仿出租車的里程計算系統(tǒng)來直接計算出機(jī)器人的行程長度，通過計算里程和比對管道線路工程圖來間接的確定機(jī)器人的準(zhǔn)確位置，即光源發(fā)出的光通過縫隙圓盤和指示縫隙照射到光電器件上，光電器件輸出與圓盤縫隙數(shù)相等的脈沖，測量總脈沖數(shù)即可得到滾過的距離。里程輪定位法改變了傳統(tǒng)的由于誤差的累積性帶來的定位不準(zhǔn)確，同時，這種定位方式定位費用非常低，對環(huán)境要求也較低，做到了高效準(zhǔn)確地確定里程長度。