錐齒輪直驅(qū)式管道檢測機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實用新型屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種管道機器人，具體涉及一種錐齒輪直驅(qū)式管道檢測機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]日常生活中管道應(yīng)用非常廣泛，在長期使用過程中，難免出現(xiàn)裂紋、泄漏等現(xiàn)象，使得管道使用壽命變短，造成資源浪費，為了避免諸類問題，使管道的壽命變長，利用率變高，就必須檢測管道裂紋、泄漏等問題，而采用管道機器人能夠高效地檢測諸如此類的問題。
[0003]現(xiàn)有的管道機器人在管道內(nèi)驅(qū)動方式多樣，大致可分為蠕動式、腳式、輪式和履帶式等幾種，蠕動式管道機器人通過模擬蚯蚓等尺蠖類動物自身的伸縮運動實現(xiàn)在管道內(nèi)移動，但其缺點是在管道內(nèi)移動速度過慢，波動大，且避障能力差;腳式管道機器人是通過多足行走方式在管道內(nèi)行走，但機器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜，研究成本和制造成本高;輪式管道機器人運動穩(wěn)定性好，一般有變徑機構(gòu)，一定范圍內(nèi)適應(yīng)不同管徑，但其變徑機構(gòu)采用平行四邊形結(jié)構(gòu)，使得前后輪子伸縮量相同，易造成輪空，不利于在管道內(nèi)平衡;履帶式管道機器人依靠履帶在管道內(nèi)運動，具有優(yōu)越的越障能力，但驅(qū)動機構(gòu)復(fù)雜，機械結(jié)構(gòu)尺寸較大，自身重量重，在管道內(nèi)不易調(diào)整姿態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種錐齒輪直驅(qū)式管道檢測機器人。
[0005]本實用新型包括驅(qū)動系統(tǒng)、支撐框架、蓋板、前置紅外攝像頭、紅外攝像頭支架、周轉(zhuǎn)電機、傾角傳感器、后置紅外攝像頭、連桿、周轉(zhuǎn)系統(tǒng)、同步帶和驅(qū)動電機;所述的驅(qū)動系統(tǒng)和周轉(zhuǎn)系統(tǒng)分別支撐在前、后支撐框架上;兩個支撐框架通過多根連桿固定連接;兩個支撐框架外端均固定蓋板;后面支撐框架的側(cè)壁上設(shè)置傾角傳感器;兩個紅外攝像頭支架固定在兩個蓋板上;所述的前置紅外攝像頭和后置紅外攝像頭分別固定在前、后紅外攝像頭支架上;所述的驅(qū)動電機和周轉(zhuǎn)電機分別固定在前、后支撐框架的內(nèi)側(cè)板上，驅(qū)動電機和周轉(zhuǎn)電機的輸出軸中心均與支撐框架的中心軸重合;所述的驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動輪腿機構(gòu)和驅(qū)動分動裝置;驅(qū)動電機帶動驅(qū)動分動裝置;驅(qū)動分動裝置設(shè)置在前面的支撐框架上，并同步驅(qū)動三個驅(qū)動輪腿機構(gòu);三個驅(qū)動輪腿機構(gòu)沿前面的支撐框架周向均布設(shè)置;所述的周轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括周轉(zhuǎn)輪腿機構(gòu)和周轉(zhuǎn)分動裝置;三個周轉(zhuǎn)輪腿機構(gòu)沿后面的支撐框架周向均布設(shè)置;驅(qū)動輪腿機構(gòu)上固定的同步帶輪與周轉(zhuǎn)輪腿機構(gòu)上固定的同步帶輪通過同步帶連接。
[0006]所述的周轉(zhuǎn)分動裝置設(shè)置在后面的支撐框架上;所述的周轉(zhuǎn)分動裝置包括周轉(zhuǎn)驅(qū)動軸、周轉(zhuǎn)主動錐齒輪和周轉(zhuǎn)從動錐齒輪;所述的周轉(zhuǎn)主動錐齒輪固定在周轉(zhuǎn)電機的輸出軸上;三根周轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的一端分別與對應(yīng)周轉(zhuǎn)輪腿機構(gòu)中的周轉(zhuǎn)筒底部固定，且均通過軸承支撐在后面的支撐框架上;所述周轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的另一端通過鍵固定一個周轉(zhuǎn)從動錐齒輪；三個周轉(zhuǎn)從動錐齒輪均與周轉(zhuǎn)主動錐齒輪嚙合。
[0007]所述的周轉(zhuǎn)輪腿機構(gòu)包括行走輪軸、行走輪、浮動支架、周轉(zhuǎn)筒、伸縮彈簧和周轉(zhuǎn)筒支承件;周轉(zhuǎn)筒通過周轉(zhuǎn)筒支承件支撐在后面的支撐框架側(cè)壁上，并固定同步帶輪;浮動支架與周轉(zhuǎn)筒上內(nèi)部形成滑動副；伸縮彈簧連接浮動支架與周轉(zhuǎn)筒;行走輪軸通過軸承支承在浮動支架上;兩個行走輪對稱固定在行走輪軸兩端。
[0008]所述的周轉(zhuǎn)電機和驅(qū)動電機均通過電纜與控制器相連，控制器通過電纜與計算機相連，計算機通過控制器控制周轉(zhuǎn)電機和驅(qū)動電機的運行；前置紅外攝像頭和后置紅外攝像頭均通過光纜與圖像處理器相連，圖像處理器通過光纜與計算機相連，前置紅外攝像頭和后置紅外攝像頭傳來的圖像經(jīng)圖像處理器處理后傳回計算機;傾角傳感器通過電纜直接與計算機相連。
[0009]所述的驅(qū)動分動裝置包括驅(qū)動分動軸、驅(qū)動從動錐齒輪和驅(qū)動主動錐齒輪;所述的驅(qū)動主動錐齒輪與驅(qū)動電機的輸出軸通過鍵連接;三根驅(qū)動分動軸的一端分別與對應(yīng)驅(qū)動輪腿機構(gòu)中的副驅(qū)動軸通過花鍵連接，且均通過軸承支撐在前面的支撐框架上;驅(qū)動分動軸的另一端通過鍵固定一個驅(qū)動從動錐齒輪;三個驅(qū)動從動錐齒輪均與驅(qū)動主動錐齒輪嚙合。
[0010]所述的驅(qū)動輪腿機構(gòu)包括行走輪、行走輪軸、浮動支架、伸縮彈簧、周轉(zhuǎn)筒、周轉(zhuǎn)筒支承件、副驅(qū)動軸、行走輪從動錐齒輪和行走輪主動錐齒輪;該周轉(zhuǎn)筒通過周轉(zhuǎn)筒支承件支承在前面的支撐框架側(cè)壁上，并固定有同步帶輪;浮動支架與該周轉(zhuǎn)筒的內(nèi)部形成滑動副；伸縮彈簧連接浮動支架與周轉(zhuǎn)筒;副驅(qū)動軸和行走輪軸均通過軸承支承在浮動支架上;行走輪主動錐齒輪固定在副驅(qū)動軸上;行走輪從動錐齒輪固定在行走輪軸上，并與行走輪主動錐齒輪嚙合;兩個行走輪對稱固定在行走輪軸兩端。
[0011 ]本實用新型具有的有益效果是:
[0012]本實用新型適合不同管道的工作環(huán)境，減去了多余的重量，結(jié)構(gòu)簡單輕便;攝像頭采用紅外攝像頭，在光線較暗處成像效果好，適合管道內(nèi)的環(huán)境;而且本本實用新型前后各裝置一個攝像頭，往返過程中均能探測管道內(nèi)部的環(huán)境;本實用新型有一傾角傳感器，能測量其圍繞自身軸線周向轉(zhuǎn)動時所轉(zhuǎn)的角度，實現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控機器人在管道中的姿態(tài);本實用新型的輪腿繞自身周轉(zhuǎn)采用錐齒輪直驅(qū)式驅(qū)動，不僅實現(xiàn)輪腿周轉(zhuǎn)的連續(xù)變化，還可實現(xiàn)機器人在管道內(nèi)螺旋式前進(jìn)，能夠高效、靈活地避開凹坑、碎石等障礙。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)立體圖；
[0014]圖2為本實用新型中驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本實用新型中周轉(zhuǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本實用新型中支撐框架及連桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為本實用新型中驅(qū)動輪腿機構(gòu)的示意圖；
[0018]圖6為本實用新型中周轉(zhuǎn)輪腿機構(gòu)的示意圖；
[0019]圖7為本實用新型與計算機之間的信息傳遞示意圖；
[0020]圖8為本實用新型的工作流程示意圖。
[0021]圖中:1、驅(qū)動系統(tǒng)，2、支撐框架，3、蓋板，4、前置紅外攝像頭，5、紅外攝像頭支架，6、周轉(zhuǎn)電機，7、傾角傳感器，8、后置紅外攝像頭，9、連桿，10、周轉(zhuǎn)系統(tǒng)，11、同步帶，12、驅(qū)動電機，13、控制器，14、圖像處理器，Ι-a、驅(qū)動輪腿機構(gòu)，Ι-b、驅(qū)動分動裝置，1-1、行走輪軸，1-2、行走輪，1-3、副驅(qū)動軸，1-4、浮動支架，1-5、周轉(zhuǎn)筒，1-6、伸縮彈簧，1-7、周轉(zhuǎn)筒支承件，1-8、同步帶輪，1-9、驅(qū)動分動軸，1-10、行走輪主動錐齒輪，1-11、行走輪從動錐齒輪，1-12、周轉(zhuǎn)驅(qū)動軸，1-13、驅(qū)動從動錐齒輪，1-14、驅(qū)動主動錐齒輪，1-15、周轉(zhuǎn)從動錐齒輪，1-16、周轉(zhuǎn)主動錐齒輪，2-1、內(nèi)側(cè)板，2-2、側(cè)壁，10-a、周轉(zhuǎn)輪腿機構(gòu)，10_b、周轉(zhuǎn)分動裝置。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0023]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，錐齒輪直驅(qū)式管道檢測機器人，包括驅(qū)動系統(tǒng)1、支撐框架2、蓋板3、前置紅外攝像頭4、紅外攝像頭支架5、周轉(zhuǎn)電機6、傾角傳感器7、后置紅外攝像頭8、連桿9、周轉(zhuǎn)系統(tǒng)1、同步帶11和驅(qū)動電機12;驅(qū)動系統(tǒng)I和周轉(zhuǎn)系統(tǒng)1分別支撐在前、后支撐框架2上;兩個支撐框架2通過三根連桿9固定連接;兩個支撐框架2外端均固定蓋板3;后面支撐框架2的側(cè)壁2-2上設(shè)置傾角傳感器7;兩個紅外攝像頭支架5固定在兩個蓋板3上;前置紅外攝像頭4和后置紅外攝像頭8分別固定在前、后紅外攝像頭支架5上;驅(qū)動電機12和周轉(zhuǎn)電機6分別固定在前、后支撐框架2的內(nèi)側(cè)板2-1上，驅(qū)動電機12和周轉(zhuǎn)電機6的輸出軸中心均與支撐框架2的中心軸重合;驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動輪腿機構(gòu)Ι-a和驅(qū)動分動裝置1-b;驅(qū)動電機12帶動驅(qū)動分動裝置Ι-b;驅(qū)動分動裝置Ι-b設(shè)置在前面的支撐框架2上，并同步驅(qū)動三個驅(qū)動輪腿機構(gòu)Ι-a;三個驅(qū)動輪腿機構(gòu)Ι-a沿前面的支撐框架2周向均布設(shè)置;周轉(zhuǎn)系統(tǒng)10包括周轉(zhuǎn)輪腿機構(gòu)ΙΟ-a和周轉(zhuǎn)分動裝置ΙΟ-b;三個周轉(zhuǎn)輪腿機構(gòu)ΙΟ-a沿后面的支撐框架2周向均布設(shè)置;驅(qū)動輪腿機構(gòu)Ι-a上固定的同步帶輪1-8與周轉(zhuǎn)輪腿機構(gòu)ΙΟ-a上固定的同步帶輪1-8通過同步帶11連接。
[0024]如圖3所示，周轉(zhuǎn)分動裝置ΙΟ-b設(shè)置在后面的支撐框架2上；周轉(zhuǎn)分動裝置包括周轉(zhuǎn)驅(qū)動軸1-12、周轉(zhuǎn)主動錐齒輪1-16和周轉(zhuǎn)從動錐齒輪1-15;周轉(zhuǎn)主動錐齒輪1-16固定在周轉(zhuǎn)電機6的輸出軸上;三根周轉(zhuǎn)驅(qū)動軸1-12的一端分別與對應(yīng)周轉(zhuǎn)輪腿機構(gòu)ΙΟ-a中的周轉(zhuǎn)筒1-5底部固定，且均通過軸承支撐在后面的支撐框架上;周轉(zhuǎn)驅(qū)動軸1-12的另一端通過鍵固定一個周轉(zhuǎn)從動錐齒輪1-15;三個周轉(zhuǎn)從動錐齒輪1-15均與周轉(zhuǎn)主動錐齒輪1-16嚙入