[发明专利]一种高驱动力的自适应管道检测清理装置

说明书

本发明提供了一种高驱动力的自适应管道检测清理装置，包括云台单元、运动机构、连接机构和清理单元，所述运动机构包括两组，两组运动机构对称式分布在连接机构两侧且通过连接机构刚性连接在于一起，通过两组运动机构驱动整个装置在管道内部运动，其中一组运动机构的端部连接云台单元、另一组运动机构的端部连接清理单元；该装置采用直轮式驱动装置，通过电机和减速器直接带动驱动轮转动，驱动方式结构简单，故障率低，适合管内长距离作业要求，同时牵引力多驱动轮的分布方式也使得装置具备高驱动力，传动效率高。

技术领域

本发明属于狭小空间智能设备、管道清理机器人技术领域，具体涉及一种高驱动力的自适应管道检测清理装置。

背景技术

上世纪中期，随着工业化进程的加快，对石油、天然气等能源的需求越来越大。流体管道作为油气能源的主要输送工具，在城市供水、废水废气排放及油库储运等系统中也得到了广泛的应用。虽然管道输送带给人们很多便利，但随着使用年限的增加，自然破坏、人为干扰或流体腐蚀等多种因素的影响，极易在流体输送过程中发生裂纹或破损等泄漏现象，若不能及时对泄漏管道进行处理处置，一旦发生事故，就会造成严重的经济损失和环境污染，甚至威胁到人民群众的生命安全。现有管道装置驱动方式多采用螺旋式、履带式、步进式等，结构复杂且故障率高，不便于在复杂管道中行走。因此，开发一种高动力输出，低故障率且具有一定自适应能力的管道检测清理装置很有必要。

发明内容

基于上述技术现状，本发明的目的在于提供一种高驱动力的自适应管道检测清理装置，该装置采用直轮式驱动装置，通过电机和减速器直接带动驱动轮转动，驱动方式结构简单，故障率低，适合管内长距离作业要求，同时牵引力多驱动轮的分布方式也使得装置具备高驱动力，传动效率高；而变径部分通过独立的丝杠螺母和步进电机的搭配使本发明的检测清理装置实时适应管道内径变化，增强系统在复杂管道中的适用性。

本发明采用的技术方案如下：一种高驱动力的自适应管道检测清理装置，包括云台单元、运动机构、连接机构和清理单元，所述运动机构包括两组，两组运动机构对称式分布在连接机构两侧且通过连接机构刚性连接在于一起，通过两组运动机构驱动整个装置在管道内部运动，其中一组运动机构的端部连接云台单元、另一组运动机构的端部连接清理单元。

所述云台单元包括摄像头、双轴窄U支架一、舵机和双轴窄U支架二，所述摄像头固定安装在双轴窄U支架一的封闭端处，所述双轴窄U支架一的敞开端通过轴安装在舵机上，以通过舵机驱动所述双轴窄U支架一绕轴能够在径向方向摆动；所述舵机远离摄像头的一端通过双轴窄U支架二安装在运动机构上。

所述运动机构包括相互平行设置的前支撑和后支撑，所述前支撑和后支撑之间设置多根可相对转动的丝杠，所述丝杠限定所述前支撑和后支撑之间的相对距离不变；且所述丝杠伸出后支撑的一端连接步进电机，通过步进电机带动丝杠实现转动；

所述运动机构还包括多个驱动单元，所述驱动单元由两根并排的支撑杆构成主体骨架，支撑杆的一端铰接于所述前支撑的边缘、支撑杆的另一端通过轮轴安装有驱动轮；两根支撑杆中间位置处安装有电机和减速器，所述支撑杆的内侧面还安装有传动齿轮一和圆柱齿轮，所述减速器将电机的动力传递至传动齿轮一；所述轮轴上固定安装有传动齿轮二，所述圆柱齿轮与传动齿轮二啮合，所述传动齿轮一与圆柱齿轮啮合；

所述支撑杆上还铰接有连杆，所述连杆远离支撑杆的一端铰接于丝杠螺母，所述丝杠螺母螺纹配合地套设在所述丝杠上，所述步进电机驱动丝杠转动时，可带动丝杠螺母沿丝杠轴向移动，从而通过连杆驱动支撑杆绕其与前支撑的铰接轴转动，改变驱动轮所在的径向半径，使得驱动轮适应不同管道内径；所述步进电机通过螺栓五安装在电机支架上，多个步进电机均相对固定在电机支架上，以增强装置的结构稳定性。

所述清理单元包括盘式电机、直线电机、伸缩杆和清理刷，所述盘式电机安装在运动机构上，所述直线电机安装在盘式电机的转动外壳上，直线电机的输出轴连接伸缩杆，所述伸缩杆的端部安装清理刷，通过盘式电机带动直线电机周向转动，所述直线电机驱动伸缩杆伸出或缩回以带动清理刷在径向方向上的伸出距离的变化。