[发明专利]管道机器人

说明书

【技术领域】

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种管道机器人。

【背景技术】

管道作为一种有效的物料输送手段而得到广泛的应用。为了提高管道寿命、防止泄露等事故的发生，必须对管道进行有效的检测维护。在人工检测方式存在诸多缺点的情况下，管道检测机器人作为一种有效的管道检测设备，得到了越来越多的应用。

目前已有的管道检测机器人主要采用轮式或者履带式移动载体。由于轮式驱动具有结构简单，运行平稳等优点，管道检测机器人移动载体多采用轮式驱动方式。

传统的采用轮式结构的管道检测机器人轮的布置分为平面和空间两种。轮子平面布置的管道检测机器人所有轮子与地面接触点在同一平面上，主要用于通风管道、天然气管道等。空间多轮结构的管道检测机器人通常是三组支承轮沿圆周方向，相互间隔一百二十度分布。早期研究的管道检测机器人主要用于石油管道、天然气管道的探测，多采用空间多轮结构。轮子平面布置的轮式机器人结构简单、动作灵活，但由于其轮缘和管道壁面是线接触，所以刚性、稳定性较差。而空间多轮结构的轮式机器人轮子的轮平面与壁面垂直接触，为面接触，所以稳定性好，但这种机器人结构较复杂，可控性差且对弯管和支岔管的通过性不佳。

【发明内容】

为了解决传统的轮子平面布置的轮式机器人与管道壁是线接触，因而稳定性较差的技术问题，有必要提供一种可适应不同管径的管道，即确保在不同管径管道工作时可以保证轮平面与管道壁面垂直接触的管道机器人。

—种管道机器人，包括管道机器人本体，所述管道机器人本体包括移动载体和所述移动载体上的作业机构，所述移动载体包括车身、轮、连接所述车身和轮的柔性轮轴，以及与所述车身和柔性轮轴连接、用于调节所述轮与车身之间的夹角的摆杆滑块机构。

优选的，所述摆杆滑块机构包括位于所述车身中部并与所述车身垂直连接的丝杆，置于所述丝杆上的轮调节螺母，固定于所述轮调节螺母上的螺母扣件，与所述柔性轮轴连接的轮固定板，以及铰接所述轮固定板和螺母扣件的连杆。

优选的，所述柔性轮轴为软轴，所述软轴包括内芯和外管，所述轮固定板与外管固定连接，所述内芯用于将扭矩传递给轮。

优选的，所述车身包括箱体和与车身密封连接的上盖板，所述车身还包括箱体内与柔性轮轴配合的轴承，以及紧贴箱体内壁且与轴承接触、并箍住柔性轮轴的轮轴密封盖板。

优选的，所述箱体和上盖板之间采用硅胶密封条进行静密封；所述车身还包括设于轮轴密封盖板和柔性轮轴之间的轴用防水组合斯特封，以及设于所述轮轴密封盖板内且与所述箱体接触的O型密封圈；所述轮轴密封盖板与柔性轮轴为密封连接。

优选的，所述移动载体采用后轮驱动。

优选的，所述作业机构包括所述移动载体上的机座，云台，连接所述云台与机座的杆机构，所述云台上的照明灯以及和云台连接的摄像头。

优选的，所述摄像头通过叉状件与所述云台连接，所述叉状件通过垂直于云台的叉状件转轴与云台连接，该转轴可带动叉状件三百六十度转动；叉状件的两个平行的叉头之间连接有垂直于所述叉状件转轴的摄像头轴，所述摄像头可绕摄像头轴一百八十度转动。

优选的，所述管道机器人本体还包括控制系统，所述控制系统包括控制器下位机，传感模块，摄像头控制模块，电机控制模块以及数据采集模块；所述控制器下位机接收对所述管道机器人本体的控制信号，并分别传送给所述摄像头控制模块、电机控制模块以及数据采集模块，还用于接收传感模块产生的传感信息，传送给数据采集模块；所述传感模块包括倾角传感器和距离传感器，所述倾角传感器用于测量所述移动载体的姿态，以防止所述移动载体在管道内倾覆；所述距离传感器用于检测管道机器人本体前进方向的障碍物，防止在行进中与障碍物产生碰撞；所述传感模块将倾角传感器和距离传感器产生的所述传感信息传送给所述控制器下位机；所述摄像头控制模块接收所述控制信号，用于控制所述摄像头的转动，包括通过所述叉状件转轴控制叉状件绕叉状件转轴转动，以及通过所述摄像头轴控制摄像头绕摄像头轴转动；还用于调整摄像头的焦距；所述电机控制模块接收所述控制信号，用于控制设于车身内的电机，所述电机包括驱动所述轮运动的电机和调节所述杆机构的电机。

优选的，所述控制系统还包括数据采集模块接收所述控制信号和所述传感信息并进行存储。