双向轮式管外爬管机器人的制作方法
【专利摘要】一种双向轮式管外爬管机器人，包括机器人本体，机器人本体包括：基座、翻转装置、直行装置、旋转装置、锁紧装置和平衡装置；翻转装置与直行装置固定连接；直行装置固定在基座的前端；旋转装置对称分布在基座的左右两侧；锁紧装置固定在基座的底部，分别与左右翻转装置相连；平衡装置固定在基座的后端；平衡装置和直行装置在同一平面上；基座的后端设有固定孔；翻转装置和基座后端的固定孔将两个机器人本体固定连接。通过上述方式管外爬管机器人轻松实现了很好的通过弯道，十字形管道，而且还可以围绕管道进行360度的绕行。
【专利说明】双向轮式管外爬管机器人
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种管道检测用机器人领域，尤其涉及一种能够通过直管、弯管和十字形管道，并能够围绕管道旋转360度的管外爬行机器人。
【背景技术】
[0002]现有很多气体、液体管道在使用中，需要定期对管道进行检测或对检测仪表进行读数，由于管道错综复杂，甚至有些管道位置较高，另外一些管道埋置于地下。这就使得对管道的检测或仪表的读数工作很难顺利进行。为了解决这个问题，有人设计了一种能够在管道外壁进行移动的机器人来完成管道检测或仪表读数的工作。
[0003]但现有的爬管机器人尤其是管外爬管机器人结构过于复杂，功能单一，只能在直管上爬行，很难通过弯管，十字形管道。由于工厂内的管道大多位置较高，管型复杂，涉及弯管，十字形等管道，因而只能在直管上爬行的机器人根本无法完成检漏或查看仪表示数等复杂管路环境下的工作任务。比如在对管道进行焊缝探伤工作时，它要求机器人携带探伤仪围绕管道外周360度绕行运动，大多数的爬管机器由于只能攀爬直管，能够胜任此类工作。
实用新型内容
[0004]为了解决现有的管外爬管机器人不能很好的通过弯道，十字形管道及不能围绕管道进行360度绕行的问题，本实用新型提供一种双向轮式管外爬管机器人。
[0005]为了实现上述目的本实用新型采用的技术方案是:一种双向轮式管外爬管机器人，包括机器人本体，所述机器人本体包括:基座、翻转装置、直行装置、旋转装置、锁紧装置和平衡装置；所述翻转装置与直行装置固定连接；所述直行装置固定在基座的前端；所述旋转装置对称分布在基座的左右两侧；所述锁紧装置固定在基座的底部，分别与左、右翻转装置相连；所述平衡装置固定在基座的后端；所述平衡装置和直行装置在同一水平面上；所述基座的后端设有固定孔；所述翻转装置和基座后端的固定孔将两个机器人本体固定连接。
[0006]进一步的，所述翻转装置包括翻转马达、固定架和翻转架；所述翻转马达固定在固定架上；翻转马达与翻转架固定连接。
[0007]进一步的，所述直行装置包括:直行电机、双向轮和支架；所述直行电机与双向轮相连后固定在支架上；支架分别与基座和翻转装置相连。
[0008]进一步的，所述旋转装置包括:旋转电机、双向轮和抱臂；所述旋转电机与双向轮相连后固定在抱臂上；抱臂分别与基座和锁紧装置相连。
[0009]进一步的，所述锁紧装置包括:锁紧电机、推杆、螺杆、螺纹推动件；所述锁定电机固定在基座的顶部；所述锁紧电机与螺杆固定连接；所述螺纹推动件与螺杆相互配合；所述推杆固定在螺纹推动件的左右两侧；推杆的另一端分别与左右旋转装置的抱臂相连。
[0010]进一步的，所述平衡装置包括连杆和万向球；所述连杆的一端固定在基座的底部，一端与万向球相连。
[0011]进一步的，所述双向轮包括主轮和辅轮，所述主轮上设有绕中心轴线均匀分布的凹槽，辅轮固定在凹槽内，辅轮与主轮相互垂直，且主轮和辅轮的外径在同一圆周上。
[0012]采用本实用新型的技术方案后:左右两侧的抱紧装置能够将机器人紧贴在管道的外壁，直行装置和平衡装置在同一平面上，使得基座的前后保持平衡。机器人直行时，直行马达带动双向轮的主动轮转动，机器人向前或者向后移动。由于抱紧装置的主动和辅轮采用垂直的方式，当机器人直行时，抱紧装置的辅轮随着直行装置的主动轮一起转动。机器人360度旋转时，抱紧装置的主动轮转动，直行装置的辅轮随着抱紧装置主动轮一起转动。过十字管或转向时；后端的机器人本体通过翻转机构将前端的机器人本体抬起，通过旋转或者直行运动到适合的位置后，再将前端机器人本体放下，然后抱紧装置再次将前端机器人本体固定在管道上。通过上述方式管外爬管机器人轻松实现了很好的通过弯道，十字形管道，而且还可以围绕管道进行360度的绕行。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是双向轮式管外爬管机器人爬管示意图。
[0014]图2是双向轮式管外爬管机器人结构示意图。
[0015]图3是机器人本体的右视图。
[0016]图4是机器人本体的抱臂松开示意图。
[0017]图5是机器人本体的抱臂抱紧示意图。
[0018]图6是双向轮的结构示意图。
[0019]图7是双向轮式管外爬管机器人通过弯道的示意图。
[0020]图8是双向轮式管外爬管机器人通过十字形管道的示意图。
[0021 ] 其中:1、机器人本体，2、基座，3、翻转装置，4、直行装置，5、旋转装置，6、锁紧装置，
7、平衡装置，8、双向轮，9、管道，21、固定孔，31、翻转马达，32、固定架，33、翻转架，41、直行电机，42、支架，51、旋转电机，52、抱臂，61、锁紧电机，62、推杆，63、螺杆，64、螺纹推动件，71、连杆，72、万向球，81、主轮，82、辅轮，83、凹槽。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型优选的方式做进一步的阐述:
[0023]如图1至图8所示，一种双向轮式管外爬管机器人，包括机器人本体，所述机器人本体I包括:基座2、翻转装置3、直行装置4、旋转装置5、锁紧装置6和平衡装置7。
[0024]所述翻转装置3包括翻转马达31、固定架32和翻转架33 ;所述翻转马达31固定在固定架32上；翻转马达31与翻转架33固定连接。
[0025]直行装置4包括:直行电机41、双向轮8和支架42 ;所述直行电机41与双向轮8相连后固定在支架42上；支架42分别与基座2和翻转装置3相连。其中双向轮8包括主轮81和辅轮82，所述主轮81上设有绕中心轴线均匀分布的凹槽83，辅轮82固定在凹槽83内，辅轮82与主轮81相互垂直，且主轮81和辅轮82的外径在同一圆周上。
[0026]旋转装置5包括:旋转电机51、双向轮8和抱臂52 ;所述旋转电机与双向轮相连后固定在抱臂上；抱臂52分别与基座2和锁紧装置6相连。此处的双向轮8与直行装置4中的双向轮8相同。
[0027]如图4和图5所示，锁紧装置6包括:锁紧电机61、推杆62、螺杆63、螺纹推动件64 ;所述锁定电机61固定在基座2的顶部；所述锁紧电机61与螺杆固定62连接；所述螺纹推动件64与螺杆63相互配合；所述推杆62固定在螺纹推动件64的左右两侧；推杆62的另一端分别与左、右旋转装置5的抱臂52相连。
[0028]平衡装置7包括连杆71和万向球72 ;所述连杆71的一端固定在基座2的底部，一端与万向球72相连。
[0029]翻转装置3与直行装置4固定连接，直行装置4固定在基座2的前端，旋转装置5对称分布在基座2的左右两侧，锁紧装置6固定在基座2的底部，分别与左、右翻转装置5相连，平衡装置7固定在基座2的后端，平衡装置7和直行装置4在同一水平面上，基座2的后端设有固定孔，翻转装置3和基座2后端的固定孔21将两个机器人本体I固定连接。
[0030]双向轮式管外爬管机器人的工作原理:
[0031]锁紧电机61带动螺杆63转动，使得螺纹推动件64沿着螺杆63上下运动，螺纹推动件64带动连接其上的推杆62上下移动，进而推杆62带动抱紧装置5的抱臂52实现机器人本体I对管道9的抱紧和松开的动作。
[0032]前后两个机器人本体I通过左、右两侧的抱紧装置5抱紧管道9，平衡装置7和直行装置4在同一水平面上，当机器人本体I抱紧管道9后，可以使基座2的前后保持平衡；直行电机41转动带动双向轮8进行转动，从而实现机器人本体I向前或向后的直行运动。双向轮8主要有主轮81和副轮82构成，当直行电机41带动双向轮8的主轮81转动时，旋转装置5上的双向轮8的副轮81绕着旋转轴线做自由转动。反之，当旋转装置进行绕管旋转时，旋转马达51带动主轮81转动，此时直行装置4的辅轮82绕旋转轴线做自由转动。
[0033]机器人围绕管道外周360度旋转运动:当机器人本体I抱紧管道9后，旋转电机51运动，旋转电机51转动带动双向轮8进行转动，从而实现机器人本体I围绕管道外圆周进行360度旋转运动。双向轮主要有主轮81和副轮82构成，电机带动双向轮8的主轮81绕着旋转轴线旋转，副轮绕着旋转轴线做自由转动。
[0034]机器人通过弯道:如图7所示，当机器人本体I运行至管道9的弯道附近时，前端的机器人本体I的锁紧装置6打开，后端的机器人本体I的翻转马达31运行，翻转马达31带动翻转架33向上翻转到九十度位置，旋转马达51运行，将机器人本体I绕管道旋转九十度，然后直行马达41运行，当前端的机器人本体I完全贴合到管道9之后，后端的直行马达停止运行，此时前端机器人本体I的锁紧装置6作用，将前端机器人本体I固定在管道9上，前端机器人本体I完成锁紧之后，后端机器人本体I的抱紧装置6松开对管道的抱紧，前端机器人本体I继续向前移动，移动到适合的位置后，前端机器人本体I进行绕管道9旋转，通过绕管使后端机器人本体I能够完全贴合到管道9上，后端机器人本体I的锁紧装置6作用，将后端机器人本体I抱紧在管道9上。从而实现顺利通过弯道。
[0035]通过十字形管道:存在两种方式。
[0036]方式一:如图8所示，当机器人本体I到达十字形管道9附近时。后端的机器人本体I通过翻转装置3将前端的机器人本体I抬起，此时后端的机器人本体I继续向前运行，当后端的机器人本体完全到达管道9的十字交叉处，且前端的机器人本体能够完全越过十字交叉管道9后，将前端的机器人本体I放下，通过前端机器人本体I的锁紧装置6重新抱紧管道，此时后端的机器人本体I松开对管道9的抱紧，由于此时前端的机器人本体I被锁紧在管道9上，当后端机器人本体I的翻转马达31进行翻转时，后端机器人本体I将会被抬起，前端机器人本体I继续向前运行一段距离，等后端的机器人本体I能够完全与管道9接触后，后端机器人本体I被放下，重新通过抱紧装置6将后端机器人本体I抱紧管道，进而实现顺利通过十字形管道。
[0037]方式二:当管道9与障碍物的距离较小，无法实现方式一时，可以采用前述过弯道的方式，先进行一次弯道翻转，当第一次弯道翻转实现之后，再进行第二次弯道翻转，经过两次弯道翻转。即可顺利通过十字形管道。
【权利要求】
1.一种双向轮式管外爬管机器人，其特征在于:包括机器人本体(I)，所述机器人本体(1)包括:基座(2)、翻转装置(3)、直行装置(4)、旋转装置(5)、锁紧装置(6)和平衡装置(7);所述翻转装置(3)与直行装置(4)固定连接；所述直行装置(4)固定在基座(2)的前端；所述旋转装置(3)对称分布在基座(2)的左右两侧；所述锁紧装置(6)固定在基座(2)的底部，分别与左、右翻转装置(3)相连；所述平衡装置(7)固定在基座(2)的后端；所述平衡装置(7)和直行装置(4)在同一水平面上；所述基座(2)的后端设有固定孔(21);所述翻转装置(3 )和基座(2 )后端的固定孔(21)将两个机器人本体(I)固定连接。
2.根据权利要求1所述的双向轮式管外爬管机器人，其特征在于:所述翻转装置(3)包括翻转马达(31)、固定架(32)和翻转架(33);所述翻转马达(31)固定在固定架(32)上；翻转马达(31)与翻转架(33)固定连接。
3.根据权利要求1所述的双向轮式管外爬管机器人，其特征在于:所述直行装置(4)包括:直行电机(41)、双向轮(8)和支架(42);所述直行电机(41)与双向轮(8)相连后固定在支架(42 )上；支架(42 )分别与基座(2 )和翻转装置(3 )相连。
4.根据权利要求1所述的双向轮式管外爬管机器人，其特征在于:所述旋转装置(5)包括:旋转电机(51)、双向轮(8)和抱臂(52);所述旋转电机(51)与双向轮(8)相连后固定在抱臂(52)上；抱臂(52)分别与基座(2)和锁紧装置(6)相连。
5.根据权利要求1所述的双向轮式管外爬管机器人，其特征在于:所述锁紧装置(6)包括:锁紧电机(61)、推杆(62)、螺杆(63)、螺纹推动件(64);所述锁紧电机(61)固定在基座(2)的顶部；所述锁紧电机(61)与螺杆(63)固定连接；所述螺纹推动件(64)与螺杆(63)相互配合；所述推杆(62)固定在螺纹推动件(64)的左右两侧；推杆(62)的另一端分别与左、右旋转装置(5)的抱臂(53)相连。
6.根据权利要求1所述的双向轮式管外爬管机器人，其特征在于:所述平衡装置(7)包括连杆(71)和万向球(72);所述连杆(71)的一端固定在基座(2)的底部，一端与万向球(72)相连。
7.根据权利要求3或4任一项所述的双向轮式管外爬管机器人，其特征在于: 所述双向轮(8)包括主轮(81)和辅轮(82)，所述主轮(81)上设有绕中心轴线均匀分布的凹槽(83)，辅轮(82)固定在凹槽(83)内，辅轮(82)与主轮(81)相互垂直，且主轮(81)和辅轮(82)的外径在同一圆周上。
【文档编号】B62D57/024GK204037719SQ201420449921
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】朱雪梅 申请人:皖西学院