一种管道机器人的攀升机构及管道机器人

技术领域

本发明涉及管道机器人技术领域，特别涉及一种管道机器人的攀升机构及管道机器人。

背景技术

管道机器人是一种可沿细小管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统。

现有管道检测机器人通常采用轮式或者履带进行驱动，又或者通过机械臂推动机器人向管道内行进，上述现有管道机器人在检测较小的管道或者弯曲度较高的管道时存在操作不便，容易卡死等现象，爬坡也比较费劲，另外，现有的管道机器人还具有：难以垂直行走、结构较为复杂、成本高等缺点。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提出一种管道机器人的攀升机构及管道机器人，通过设置第一盖板以及第二盖板，第一盖板与第二盖板之间分别错位安装有第一驱动机构、第二驱动机构，第一盖板与第二驱动机构的外壳之间以及第二盖板与第一驱动机构的外壳之间分别连接有第一伸缩机构以及第二伸缩机构，第一驱动机构、第二驱动机构之间的错位间隙处分别驱动安装有两组转动支撑组件；当两组转动支撑组件分别转动向外支撑抵住管道内壁时，第一伸缩机构以及第二伸缩机构均处于最小伸缩状态；当两组转动支撑组件分别转动向内运动时，可驱使第一伸缩机构、第二伸缩机构进行伸长，以此实现了攀升机构的稳定支撑以及攀升机构在管道内的稳定运动。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种管道机器人的攀升机构，所述攀升机构包括第一盖板以及第二盖板，所述第一盖板与第二盖板之间分别错位安装有第一驱动机构、第二驱动机构，所述第一盖板与第二驱动机构的外壳之间以及第二盖板与第一驱动机构的外壳之间分别连接有第一伸缩机构以及第二伸缩机构，所述第一驱动机构、第二驱动机构之间的错位间隙处分别驱动安装有两组转动支撑组件；当两组转动支撑组件分别转动向外支撑抵住管道内壁时，第一伸缩机构以及第二伸缩机构均处于最小伸缩状态；当两组转动支撑组件分别转动向内运动时，可驱使第一伸缩机构、第二伸缩机构进行伸长。

进一步的，所述转动支撑组件包括第一摇杆、第二摇杆以及顶套，所述第一驱动机构、第二驱动机构分别转动连接第一摇杆、第二摇杆的一端，第一摇杆、第二摇杆的另一端均转动连接顶套。

进一步的，所述顶套外端设有防滑片。

进一步的，所述第一驱动机构、第二驱动机构均分别通过齿轮以及摆动臂转动连接第一摇杆、第二摇杆的一端。

进一步的，所述第一伸缩机构、第二伸缩机构均包含三组伸缩杆组件，每组所述伸缩杆组件与第一盖板或第二盖板的连接处端部均设有微型万向节。

进一步的，所述第一驱动机构、第二驱动机构为舵机。

进一步的，所述第一驱动机构、第二驱动机构均采用防水外壳。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种管道机器人，包括如上述的管道机器人的攀升机构。

进一步的，所述攀升机构为至少三个，相邻的所述攀升机构之间通过弹簧编码器进行连接，为首的攀升机构的顶部设有摄像机构。

进一步的，至少三个所述攀升机构分别有序向管道内壁支撑以及收缩，实现管道机器人的爬升。

有益效果：本发明通过设置第一盖板以及第二盖板，第一盖板与第二盖板之间分别错位安装有第一驱动机构、第二驱动机构，第一盖板与第二驱动机构的外壳之间以及第二盖板与第一驱动机构的外壳之间分别连接有第一伸缩机构以及第二伸缩机构，第一驱动机构、第二驱动机构之间的错位间隙处分别驱动安装有两组转动支撑组件；当两组转动支撑组件分别转动向外支撑抵住管道内壁时，第一伸缩机构以及第二伸缩机构均处于最小伸缩状态；当两组转动支撑组件分别转动向内运动时，可驱使第一伸缩机构、第二伸缩机构进行伸长，以此实现了攀升机构的稳定支撑以及攀升机构在管道内的稳定运动。本发明的管道机器人通过三个以上的攀升机构分别有序向管道内壁支撑以及收缩，可以实现管道机器人在竖直管道或者弯曲度较高的管道内进行有效稳定的攀升，结构设计巧妙，适应性强。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的管道机器人的攀升机构的立体结构示意图；

图2为本发明实施例所述的管道机器人的攀升机构的第一驱动机构或第二驱动机构的齿轮以及摆动臂连接示意图；

图3为本发明实施例所述的管道机器人的结构示意图(含有四个攀升机构)。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

参见图1-3：一种管道机器人的攀升机构，所述攀升机构1包括第一盖板101以及第二盖板102，所述第一盖板101与第二盖板102之间分别错位安装有第一驱动机构103、第二驱动机构104，所述第一盖板101与第二驱动机构104的外壳之间以及第二盖板102与第一驱动机构103的外壳之间分别连接有第一伸缩机构105以及第二伸缩机构106，所述第一驱动机构103、第二驱动机构104之间的错位间隙处分别驱动安装有两组转动支撑组件；当两组转动支撑组件分别转动向外支撑抵住管道内壁时，第一伸缩机构105以及第二伸缩机构106均处于最小伸缩状态；当两组转动支撑组件分别转动向内运动时，可驱使第一伸缩机构105、第二伸缩机构106进行伸长。

当本实施例的第一驱动机构、第二驱动机构通过驱动两组转动支撑组件分别转动向外支撑抵住管道内壁时，此时，第一伸缩机构以及第二伸缩机构均处于最小伸缩状态，即初始状态，实现了攀升机构在管道内支撑的稳定性。

当本实施例的第一驱动机构、第二驱动机构通过驱动两组转动支撑组件分别转动向内运动时，此时，可驱使第一伸缩机构、第二伸缩机构进行伸长，实现了攀升机构在管道内的稳定运动。

在一具体的实例中，所述转动支撑组件包括第一摇杆107、第二摇杆108以及顶套109，所述第一驱动机构103、第二驱动机构104分别转动连接第一摇杆107、第二摇杆108的一端，第一摇杆107、第二摇杆108的另一端均转动连接顶套109。

本实施例通过第一驱动机构、第二驱动机构驱动与之转动连接的第一摇杆、第二摇杆向外摆动时，可以带动第一摇杆、第二摇杆的另一端转动连接的顶套向外支撑，从而顶住管道内壁，此时，第一伸缩机构以及第二伸缩机构均处于最小伸缩状态初始状态，实现了攀升机构的有效固定支撑。

在一具体的实例中，所述顶套109外端设有防滑片1091。

本实施例的顶套外端设有防滑片可以增大顶套与管道内壁接触时的摩擦力，防止打滑，提高攀升机构在管道内支撑时的稳定性。

在一具体的实例中，所述第一驱动机构103、第二驱动机构104均分别通过齿轮10以及摆动臂11转动连接第一摇杆107、第二摇杆108的一端。

本实施例的第一驱动机构、第二驱动机构通过驱动齿轮带动摆动臂进行摆动，摆动臂的摆动带动第一摇杆、第二摇杆的进行向内或向外的收缩、伸展运动，摆动过程更加顺畅。

在一具体的实例中，所述第一伸缩机构105、第二伸缩机构106均包含三组伸缩杆组件，每组所述伸缩杆组件与第一盖板101或第二盖板102的连接处端部均设有微型万向节12。

本实施例的每组伸缩杆组件与第一盖板或第二盖板的连接处端部设有的微型万向节可以提高伸缩机构进行伸缩时的适应性，使得本实施例的攀升机构在检测较小的管道或者弯曲度较高的管道时不容易卡死。

在一具体的实例中，所述第一驱动机构103、第二驱动机构104为舵机。

本实施例的驱动机构采用舵机，具有精度高、响应快、力矩大等优点。

在一具体的实例中，所述第一驱动机构103、第二驱动机构104均采用防水外壳。

本实施例的驱动机构采用防水外壳，可以降低攀升机构在管道内潮湿、恶劣的作业环境时的故障率，提高驱动机构的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种管道机器人，包括如上述的管道机器人的攀升机构。

本实施例的管道机器人与上述管道机器人的攀升机构相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

在一具体的实例中，所述攀升机构1为至少三个，相邻的所述攀升机构1之间通过弹簧编码器13进行连接，为首的攀升机构1的顶部设有摄像机构14。

本实施例的弹簧编码器能够提高管道机器人在管道内攀升时的适应性，在检测较小的管道或者弯曲度较高的管道时防止卡死；通过摄像机构可以对管道机器人作业时进行摄像记录。

在一具体的实例中，至少三个所述攀升机构1分别有序向管道内壁支撑以及收缩，实现管道机器人的爬升。

本实施例通过三个以上的攀升机构分别有序向管道内壁支撑以及收缩，可以实现管道机器人在竖直管道或者弯曲度较高的管道内进行有效稳定的攀升，结构设计巧妙，适应性强。

参见图3所示，在具体实现中，设置有四个攀升机构，分别有序向管道内壁支撑以及收缩，实现管道机器人的爬升，从下往上分别为攀升机构a、攀升机构b、攀升机构c、攀升机构d。

向上攀爬时先由攀升机构d的摇杆向外转动并且带着顶套顶着管道进行一个支撑，此时，可以对下部的攀升机构a、攀升机构b、攀升机构c进行一个整体的向上拉伸；

然后，攀升机构c的摇杆向外转动并且带着顶套顶着管道，并且收缩d的摇杆让顶套脱离管道，此时，再次对下部的攀升机构a、攀升机构b进行一个整体的向上拉伸并且攀升机构d还进行了一次向上攀升动作；

随后攀升机构b的摇杆向外转动并且带着顶套顶着管道，并且收缩c的摇杆让顶套脱离管道，此时，再次对下部的攀升机构a进行一个整体的向上拉伸并且攀升机构c还进行了一次向上攀升动作并带动上部的攀升机构d进行攀升；

最后攀升机构a的摇杆向外转动并且带着顶套顶着管道，并且收缩b的摇杆让顶套脱离管道，此时，攀升机构b进行一次向上攀升动作并带动上部的攀升机构c、攀升机构d进行攀升；循环往复就可以实现管道机器人在管道内的稳定爬升作业。

需要说明的是，本实施例通过从上到下依次攀爬，爬升过程稳定，结构简单，相对于现有技术：能够检测较小的管道或者弯曲度较高的管道，操作控制方便，不容易卡死，爬坡简单，另外，可以实现垂直行走、成本低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。