專利名稱：小管道檢測(cè)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小管道檢測(cè)機(jī)器人。
背景技術(shù)：
管道是エ業(yè)、能源、軍事裝備、城市建筑等領(lǐng)域中使用廣泛的物料運(yùn)輸手段，城市污水、天然氣和エ業(yè)物料運(yùn)輸、給排水和建筑物的通風(fēng)系統(tǒng)等，均使用大量復(fù)雜隱蔽的管道。保障這些管道系統(tǒng)的安全性和有效性至關(guān)重要。但是隨著使用年限的増加，管道不可避免地會(huì)出現(xiàn)老化、裂縫、腐蝕或者受到外來(lái)施工的破壞。如果不及時(shí)處理，一旦發(fā)生事故不但會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)環(huán)境也會(huì)造成嚴(yán)重的污染。因此，定期對(duì)管道進(jìn)行勘查和維護(hù)，就顯得非常必要。為提高管道的壽命，就必須對(duì)管道進(jìn)行有效的檢測(cè)維護(hù)，管道檢測(cè)機(jī)器人為滿足該需要而產(chǎn)生。管道檢測(cè)機(jī)器人是針對(duì)油、氣等輸送管道的檢測(cè)、噴涂、接ロ焊接、異物清理等維護(hù)檢修作業(yè)所研制的一種特種機(jī)器人，它能進(jìn)入人所不及、復(fù)雜多變的非結(jié)構(gòu)管道環(huán)境中，通過(guò)攜帶的無(wú)損檢測(cè)裝置和作業(yè)裝置，對(duì)工作中的管道進(jìn)行在線檢測(cè)、清理、維護(hù)，以保障管道的安全和暢通無(wú)阻地工作。但是，現(xiàn)有管道機(jī)器人大多數(shù)適用于管徑為150mm以上的石油管道、地下污水管道等大管徑作業(yè)，無(wú)法完成小管道環(huán)境檢測(cè)。為了實(shí)現(xiàn)管徑為諸如60-120mm范圍內(nèi)的金屬管道自動(dòng)檢測(cè)，需開(kāi)發(fā)一種變徑小管道檢測(cè)機(jī)器人，通過(guò)管道機(jī)器人采集、處理及分析管道內(nèi)圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)而檢測(cè)出故障。以實(shí)現(xiàn)管道疏通、檢測(cè)、維修的自動(dòng)化要求，并廣泛應(yīng)用于排水、電カ系統(tǒng)、エ業(yè)輸送等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)了ー種皮帶移動(dòng)式小管道檢測(cè)機(jī)器人，包括爬行器，單自由度攝像頭。所述單自由度攝像頭放置在爬行器頂部。所述爬行器包括殼體、主傳動(dòng)系、被動(dòng)齒輪組、皮帶輪組、變徑機(jī)構(gòu)。所述殼體內(nèi)安置ー個(gè)電機(jī)。電機(jī)與主動(dòng)傳動(dòng)系上的蝸桿相連。所述主傳動(dòng)系包括一個(gè)蝸桿ー個(gè)斜齒輪。蝸桿一端與電機(jī)相連，一端與斜齒輪相連，斜齒輪與被動(dòng)齒輪組相連，起傳輸作用。所述被動(dòng)齒輪組包括三個(gè)被動(dòng)齒輪，被動(dòng)齒輪與主動(dòng)斜齒輪相嚙合，被動(dòng)齒輪伸出部分通過(guò)同步帶與皮帶輪組中的主動(dòng)輪相連。所述皮帶輪組包括ー個(gè)主動(dòng)輪，ー個(gè)從動(dòng)輪，六個(gè)導(dǎo)向輪，一條皮帯。本小管道機(jī)器人包括3個(gè)皮帶輪組。單個(gè)皮帶輪組中主動(dòng)輪通過(guò)同步帶與被動(dòng)齒輪組中的被動(dòng)齒輪相連，然后通過(guò)皮帶帶動(dòng)從動(dòng)輪，從而實(shí)現(xiàn)小管道機(jī)器人的移動(dòng)。所述變徑機(jī)構(gòu)包括ー個(gè)調(diào)整圈，ー個(gè)表面有螺紋滑塊座，ー個(gè)滑塊底座，ー個(gè)套管，彈簧，ー個(gè)支撐，兩個(gè)支撐肋，ー個(gè)鎖緊螺母。套管一端與滑塊座相連，一端與滑塊底座相連，在滑塊座與滑塊底座間安放彈簧。支撐一端固定在滑塊座上，一端與導(dǎo)槽相連。支撐肋一端與導(dǎo)槽相連，一端固定在底座上，其支撐和旋轉(zhuǎn)軸作用。當(dāng)旋轉(zhuǎn)調(diào)整圈，調(diào)整圈帶動(dòng)滑塊座軸向移動(dòng)，壓縮彈簧時(shí)，彈簧推動(dòng)滑塊底座軸向移動(dòng)，從而帶動(dòng)支撐軸向移動(dòng)，帶動(dòng)導(dǎo)槽徑向伸張。當(dāng)旋轉(zhuǎn)調(diào)整圈帶動(dòng)滑塊座軸向移動(dòng)，彈簧伸張時(shí)，滑塊底座通過(guò)套管帶動(dòng)滑塊座軸向移動(dòng)，從而帶動(dòng)支撐軸向移動(dòng)，帶動(dòng)導(dǎo)槽徑向收縮。根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，提供了一種輪式移動(dòng)小管道機(jī)器人，其特征在于包括爬行器，其包括殼體及固定在殼體上的電機(jī)，蝸桿齒輪傳動(dòng)系、皮帶輪組，變徑機(jī)構(gòu)。單自由度攝像頭。


圖I為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例的爬行器的主視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例的爬行器的俯視圖。圖3為圖I所示實(shí)例的旋轉(zhuǎn)剖視圖； 附圖標(biāo)記
I攝像機(jī) 2前売體 3調(diào)整圈4支撐臂
5平行臂 6導(dǎo)槽蓋 7同步帶8后殼體蓋
9后蓋10變節(jié)器 11攝像頭接ロ 12螺柱
13鎖緊螺母 14滑塊座 15彈簧16滑塊
17鎖緊墊片 18套管 19從動(dòng)輪 20輔助輪
21皮帶 22導(dǎo)槽 23主動(dòng)輪 24被動(dòng)齒輪
25電機(jī) 26拉鉤 27主動(dòng)斜齒輪 28齒輪座
29連柱 30平行臂座 31后殼體
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)管道直徑的大小，通過(guò)變徑機(jī)構(gòu)調(diào)整皮帶導(dǎo)槽的伸張度。如圖I 一 3所示的機(jī)器人包括本體、變徑機(jī)構(gòu)和變徑驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；本體包括至少兩個(gè)平行臂座30和連接該至少兩個(gè)平行臂座30的連柱29。變徑驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括ー個(gè)調(diào)整圈3、ー個(gè)外表面具有螺紋的滑塊座14，一個(gè)套管18，ー個(gè)鎖緊螺母13，一個(gè)滑塊16，支撐臂4，一個(gè)鎖緊墊片17 ;變徑機(jī)構(gòu)包括平行臂5和導(dǎo)槽22。彈簧15套放在套管18上。其中鎖緊螺母13將滑塊16與套管18固定在一起。鎖緊墊片17將套管18與滑塊座14固定在一起。彈簧15圍繞套管18設(shè)置。其中滑塊14通過(guò)套管18與滑塊座14相連，在兩者之間放有彈簧15。支撐臂4的一端與滑塊座14相連,另一端與導(dǎo)槽22相連。平行臂5共有六個(gè),分為三組；每個(gè)平行臂的一端與導(dǎo)槽22相連，另一端與平行臂座30相連。其中滑塊座14固定在后殼體31上，后殼體蓋8被設(shè)置在后殼體31上，對(duì)后殼體31起保護(hù)作用。兩平行壁座30之間通過(guò)連柱29相連。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具體調(diào)整方式如下當(dāng)需要使導(dǎo)槽22伸張時(shí)，旋轉(zhuǎn)調(diào)整圈3，調(diào)整圈3與滑塊座14之間通過(guò)螺紋相連接，滑塊座14沿螺柱12軸向移動(dòng)，滑塊座14通過(guò)壓縮彈簧15，帶動(dòng)滑塊16產(chǎn)生軸向移動(dòng)，從而帶動(dòng)支撐臂4的軸向移動(dòng)，支撐臂4的軸向移動(dòng)導(dǎo)致導(dǎo)槽22產(chǎn)生徑向的伸張。當(dāng)需要使導(dǎo)槽22收縮時(shí)，旋轉(zhuǎn)調(diào)整圈3，調(diào)整圈3與滑塊座14之間通過(guò)螺紋相連接，滑塊座14沿螺柱12產(chǎn)生軸向移動(dòng)，彈簧15伸張，滑塊座14通過(guò)套管18帶動(dòng)滑塊16軸向移動(dòng)，從而帶動(dòng)支撐臂4軸向移動(dòng)，支撐臂4的軸向移動(dòng)導(dǎo)致導(dǎo)槽22產(chǎn)生徑向的收縮。從而完成變徑。
在如圖2所示的實(shí)施例中，移動(dòng)動(dòng)カ的傳遞方式為電機(jī)25與主動(dòng)斜齒輪(或者蝸桿)27相連,主動(dòng)斜齒輪(或者蝸桿)27與從動(dòng)齒輪(或者蝸輪)24相連,從動(dòng)齒輪(或者蝸輪)24通過(guò)同步帶7與主動(dòng)輪23相連，主動(dòng)輪23通過(guò)皮帶21帶動(dòng)從動(dòng)輪19轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)爬行器的移動(dòng)。其中輔助輪20安放在導(dǎo)槽22中其中皮帶21的沿著由安裝在導(dǎo)槽22與導(dǎo)槽蓋6之間的輔助輪20移動(dòng)。主動(dòng)齒輪27，從動(dòng)齒輪24安裝在齒輪座28中。齒輪座28固定在后殼體31上。導(dǎo)槽蓋6、導(dǎo)槽22固定在支撐臂4和平行臂5上。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的機(jī)器人的尾部有拉鉤26，可與繩索連接，當(dāng)機(jī)器人出現(xiàn)故障時(shí)，可進(jìn)行人工回收。其中拉鉤26安放在后蓋9上。后蓋9上安裝有變節(jié)器10，為電機(jī)電源接頭。本小機(jī)器人視頻采集通過(guò)與前殼體2相連接的攝像機(jī)I完成，攝像機(jī)I與攝像頭接ロ 11相連接，進(jìn)行信號(hào)傳遞。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括—、本小管道機(jī)器人包括爬行器、攝像機(jī)I兩部分，全部采用模塊化設(shè)計(jì)，連接方便，使用可靠ニ、本小管道機(jī)器人采用變徑設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，可根據(jù)管道的管徑進(jìn)行調(diào)整，適用范圍廣；并且具有雙級(jí)彈簧的緩沖結(jié)構(gòu)，適應(yīng)管道的細(xì)微變形。三、本小管道機(jī)器人與管道同軸，且與管壁緊密接觸，無(wú)側(cè)翻危險(xiǎn)，越障能力強(qiáng)，圖像采集性穩(wěn)定，便于定位。四、本小管道機(jī)器人與管道同軸，攝像機(jī)I旋轉(zhuǎn)時(shí)，物距不發(fā)生變化，方便進(jìn)行圖像的自動(dòng)測(cè)量。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，任何本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述掲示的技術(shù)內(nèi)容作出更動(dòng)或修改，這些更動(dòng)或修改仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括I.本小管道機(jī)器人采用變徑設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，可根據(jù)管道的管徑調(diào)整姿態(tài)，確保管徑與機(jī)器人同軸，且適用范圍管徑為60-120mm的管道；2.該小管道機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了 ー個(gè)電機(jī)同時(shí)帶動(dòng)三個(gè)齒輪運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)管道機(jī)器人的同軸移動(dòng)；3.該小管道機(jī)器人具有雙級(jí)彈簧的緩沖結(jié)構(gòu)，適應(yīng)管道的細(xì)微變形。
權(quán)利要求
1.小管道檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于包括 ー個(gè)本體(30，29)， 與本體(30，29)相連的變徑機(jī)構(gòu)， 驅(qū)動(dòng)所述變徑機(jī)構(gòu)與所述本體之間的徑向距離的改變的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的小管道檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于所述變徑機(jī)構(gòu)包括 導(dǎo)槽(22)； 連接本體和導(dǎo)槽(22)的平行臂(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的小管道檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括 ー個(gè)調(diào)整圈(3)， ー個(gè)外表面具有螺紋的滑塊座(14)，所述調(diào)整圈(3)與滑塊座(14)之間通過(guò)螺紋相連接，當(dāng)調(diào)整圈(3)時(shí)，通過(guò)螺紋使滑塊座(14)沿著所述本體(30，29)的軸向進(jìn)行移動(dòng)， 一個(gè)滑塊(16)， 支撐臂(4)，其一端與滑塊座(14)相連，另一端與導(dǎo)槽(22)相連， 設(shè)置在滑塊(16)與滑塊座(14)之間的壓縮彈簧(15)，從而使滑塊座(14)通過(guò)壓縮彈簧(15)帶動(dòng)滑塊(16)產(chǎn)生相對(duì)于所述本體(30，29)的軸向移動(dòng)， 從而帶動(dòng)支撐臂(4)與滑塊(16)相連的所述一端的軸向移動(dòng)，使導(dǎo)槽(22)產(chǎn)生相對(duì)本體(30，29)的徑向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)變徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的小管道檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)一歩包括 一個(gè)套管(18)，彈簧(15)套放在套管(18)上，彈簧(15)圍繞套管(18)設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的小管道檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于所述本體(30，29)包括 至少兩個(gè)平行臂座(30)， 連接所述至少兩個(gè)平行臂座(30)的連柱(29)，每個(gè)所述平行臂的一端與導(dǎo)槽(22)相連，另一端與所述至少兩個(gè)平行臂座(30)之一相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的小管道檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于進(jìn)一歩包括 后殼體(31)， 設(shè)置在后殼體(31)上的后殼體蓋(8)，其中，滑塊座(14)被固定在后殼體(31)上，后殼體蓋8對(duì)后殼體(31)起保護(hù)作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求I一 6之一的小管道檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于進(jìn)一歩包括 導(dǎo)槽蓋(6), 齒輪座(28)， 同步帶(7)， 主動(dòng)輪(23)， 從動(dòng)輪(19)， 皮帶(21)， 安裝在導(dǎo)槽(22)與導(dǎo)槽蓋(6)之間的輔助輪(20)， 齒輪座28， 安裝在齒輪座(28)中的主動(dòng)齒輪(27)和從動(dòng)齒輪(24)，其中從動(dòng)齒輪(24)通過(guò)同步帶(7)與主動(dòng)輪(23)相耦合， 與主動(dòng)齒輪(27)相連的電機(jī)(25)，從動(dòng)輪(19)，其通過(guò)皮帶(21)受到主動(dòng)輪(23)的帶動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)爬行器的移動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的小管道檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于 主動(dòng)齒輪(27)是主動(dòng)斜齒輪/蝸桿(27)， 從動(dòng)齒輪(24)是從動(dòng)齒輪/蝸輪(24)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求I一 6之一的小管道檢測(cè)機(jī)器人，其特征在于進(jìn)一歩包括 后蓋(9), 設(shè)置在后蓋(9)上的拉鉤(26)，其可與繩索連接，用于當(dāng)機(jī)器人出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行人工回收， 安裝在后蓋(9)上的變節(jié)器(10)，作為電源接頭。
全文摘要
本發(fā)明的小管道機(jī)器人采用變徑設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，可根據(jù)管道的管徑調(diào)整姿態(tài)，確保管徑與機(jī)器人同軸，且適用范圍管徑為60-120mm的管道；該小管道機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了一個(gè)電機(jī)同時(shí)帶動(dòng)三個(gè)齒輪運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)小管道機(jī)器人的同軸移動(dòng)；該小管道機(jī)器人具有雙級(jí)彈簧的緩沖結(jié)構(gòu)，適應(yīng)管道的細(xì)微變形。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的小管道檢測(cè)機(jī)器人包括一個(gè)本體(30，29)，與本體(30，29)相連的變徑機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)所述變徑機(jī)構(gòu)與所述本體之間的徑向距離的改變的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)F16L101/30GK102913715SQ20121034324
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者李天劍, 尹利君, 陳曉, 劉相權(quán) 申請(qǐng)人:北京信息科技大學(xué)