管道机器人的制作方法
【专利摘要】一种管道机器人，包括：机器人骨架，进一步由第一十字轴万向铰链和第二十字轴万向铰链串联形成；支杆，支杆之一端铰链连接在机器人骨架上，之另一端固定设置传动轮，且支杆之连接机器人骨架的一端通过弹性元件调节支杆的张开角度；传动轮，设置在支杆之一端，并通过锥齿和万向联轴器与驱动电机电连接；传感器，分别设置在机器人骨架两端；无线信号收发器，设置在管道机器人上；以及控制单元，根据传感器之信号和外部电脑之指令控制管道机器人工作。本发明通过采用由第一十字轴万向铰链和第二十字轴万向铰链串联形成的机器人骨架，结构紧凑，并可确保管道机器人能够在弯角管道中自由转向，同时通过无线信号收发器实现远程操控。
【专利说明】管道机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及机电一体化【技术领域】，尤其涉及一种管道机器人。
【背景技术】
[0002]随着石油、化工、天然气和核工业的发展，以及管道检测或维修等工作的需要，管道机器人也得到了更为深入的研究和广泛的使用。针对各种生产设备的输送管道(水、汽、油等)，以及特殊设备(高压管道等)的安全检测及维护，管道机器人在实际应用中具有很重要的实用价值。
[0003]通常地，现有管道机器人多采用以下几种结构:履带车结构，底部采用履带带动所述管道机器人在所述管道内行走；支撑杆结构，采用端部带有轮子的折叠杆结构将所述管道机器人支撑在所述管道中间，然后再实现行走运动；轮式结构，采用传统车轮或特殊结构的车轮与管道内壁面接触，使所述管道机器人在所述管道内行驶。
[0004]但是，所述现有的管道机器人由于自身结构限制，在实际应用中存在如下问题:第一、对管道的适应性差，由于机械结构的限制，所述管道机器人的尺寸不可能做得过小，难以在管径很小的管道中应用；第二、在管道内转弯困难，特别是丁字路口的转弯;第三、管道内的异物，或者是管道本身发生变形，这些都将阻碍所述管道机器人的运动，甚至导致所述管道机器人侧翻或者卡死等问题。寻求一种能灵活应用于各种管道检测与维护等工作中的管道机器人，且所述管道机器人可适应管道之形状，并进行转弯行走的管道机器人已成为本领域亟待解决的问题之一。
[0005]故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种管道机器人。
【发明内容】
[0006]本发明是针对现有技术中，传统管道机器人对管道的适应性差、自由度低，以及不能根据所述管道之形状进行转弯行走等缺陷提供一种管道机器人。
[0007]为实现本发明之目的，本发明提供一种管道机器人，所述管道机器人包括:
[0008]机器人骨架，进一步由所述第一^h字轴万向铰链和所述第二十字轴万向铰链串联形成；
[0009] 支杆，所述支杆之一端铰链连接在所述机器人骨架上，所述支杆之另一端固定设置所述传动轮，且所述支杆之连接所述机器人骨架的一端通过所述弹性元件调节所述支杆的张开角度；
[0010]传动轮，设置在所述支杆之异于所述机器人骨架的一端，并通过所述锥齿和所述万向联轴器与所述驱动电机电连接；
[0011]传感器，分别设置在所述机器人骨架之两端，以检测所述管道之走向；
[0012]无线信号收发器，设置在所述管道机器人上，并通过与外部电脑连接且设置在所述管道之管道口处的信号接收装置进一步与所述外部电脑讯号连接；以及，[0013]控制单元，根据所述传感器之信号和所述外部电脑之指令控制所述管道机器人工作。
[0014]可选地，所述弹性元件为弹簧。
[0015]可选地，所述控制单元为单片机。
[0016]可选地，所述第一十字轴万向铰链和所述第二十字轴万向铰链上的传动轮的数量分别为3?4个。
[0017]可选地，设置在所述管道机器人之两端的传感器检测所述管道之走向，并将所述检测信息传送至所述控制单元，所述控制单元并进一步处理所述信息，以控制所述管道机器人的运动。
[0018]可选地，所述控制单元对所述管道机器人之运动的控制系通过控制所述驱动电机，进而对所述传动轮进行控制而实现。
[0019]可选地，所述管道机器人采用由所述第一十字轴万向铰链和所述第二十字轴万向铰链串联形成的机器人骨架，并通过电机驱动控制和内齿转副传动。
[0020]综上所述，本发明管道机器人通过采用由所述第一十字轴万向铰链和所述第二十字轴万向铰链串联形成的机器人骨架，结构紧凑，并可确保所述管道机器人能够在弯角管道中自由转向；同时，通过设置在所述管道机器人上的无线信号收发器，以实现对所述管道机器人的远程操控。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1所示为本发明管道机器人之结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
[0023]请参阅图1，图1所示为本发明管道机器人之结构示意图。所述管道机器人1，包括:机器人骨架11，所述机器人骨架11进一步由所述第一十字轴万向铰链111和所述第二十字轴万向铰链112串联形成；支杆12，所述支杆12之一端铰链连接在所述机器人骨架
11上，所述支杆12之另一端固定设置所述传动轮13，且所述支杆12之连接所述机器人骨架11的一端通过所述弹性元件14调节所述支杆12的张开角度；传动轮13，所述传动轮13设置在所述支杆12之异于所述机器人骨架11的一端，并通过所述锥齿(未图示)和所述万向联轴器(未图示)与所述驱动电机(未图示)电连接；传感器15，所述传感器15分别设置在所述机器人骨架11之两端，以检测所述管道2之走向；无线信号收发器(未图示)，所述无线信号收发器设置在所述管道机器人1上，并通过与外部电脑连接且设置在所述管道2之管道口 21处的信号接收装置(未图示)进一步与所述外部电脑讯号连接；以及控制单元(未图示)，所述控制单元根据所述传感器15之信号和所述外部电脑之指令控制所述管道机器人1工作。
[0024]为了更直观的阐述本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现以具体的实施方式为例进行阐述。在所述【具体实施方式】中，优选地，所述弹性元件14为弹簧。所述控制单元为单片机。所述第一十字轴万向铰链111和所述第二十字轴万向铰链112上的传动轮13的数量分别为3?4个。所述【具体实施方式】中的元器件选择仅为列举，不应视为对本发明技术方案的限制。
[0025]请继续参阅图1，详述本发明管道机器人的工作原理。所述管道机器人I在工作时，包括:
[0026]通过设置在所述管道机器人I之两端的传感器15检测所述管道2之走向，并将所述检测信息传送至所述控制单元，所述控制单元并进一步处理所述信息，以控制所述管道机器人I的运动；
[0027]所述控制单元对所述管道机器人I之运动的控制系通过控制所述驱动电机，进而对所述传动轮13进行控制而实现；
[0028]所述支杆12之连接所述机器人骨架11的一端通过所述弹性元件14调节所述支杆12的张开角度，使得所述管道机器人I可适于不同内径之管道2 ；
[0029]所述管道机器人I采用由所述第一十字轴万向铰链111和所述第二十字轴万向铰链112串联形成的机器人骨架11，并通过电机驱动控制和内齿转副传动，不仅结构紧凑，而且可确保所述管道机器人I能够在弯角管道2中自由转向；
[0030]所述管道机器人I上设置无线信号收发器，并通过与外部电脑连接且设置在所述管道2之管道口 21处的信号接收装置(未图示)进一步与所述外部电脑讯号连接，以实现远程操控。
[0031]综上所述，本发明管道机器人通过采用由所述第一十字轴万向铰链和所述第二十字轴万向铰链串联形成的机器人骨架，结构紧凑，并可确保所述管道机器人能够在弯角管道中自由转向；同时，通过设置在所述管道机器人上的无线信号收发器，以实现对所述管道机器人的远程操控。
[0032]本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。
【权利要求】
1.一种管道机器人，其特征在于，所述管道机器人包括:机器人骨架，进一步由所述第一^h字轴万向铰链和所述第二十字轴万向铰链串联形成；支杆，所述支杆之一端铰链连接在所述机器人骨架上，所述支杆之另一端固定设置所述传动轮，且所述支杆之连接所述机器人骨架的一端通过所述弹性元件调节所述支杆的张开角度；传动轮，设置在所述支杆之异于所述机器人骨架的一端，并通过所述锥齿和所述万向联轴器与所述驱动电机电连接；传感器，分别设置在所述机器人骨架之两端，以检测所述管道之走向；无线信号收发器，设置在所述管道机器人上，并通过与外部电脑连接且设置在所述管道之管道口处的信号接收装置进一步与所述外部电脑讯号连接；以及， 控制单元，根据所述传感器之信号和所述外部电脑之指令控制所述管道机器人工作。
2.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述弹性元件为弹簧。
3.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述控制单元为单片机。
4.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述第一十字轴万向铰链和所述第二十字轴万向铰链上的传动轮的数量分别为3~4个。
5.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，设置在所述管道机器人之两端的传感器检测所述管道之走向，并将所述检测信息传送至所述控制单元，所述控制单元并进一步处理所述信息，以控制所述管道机器人的运动。
6.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述控制单元对所述管道机器人之运动的控制系通过控制所述驱动电机，进而对所述传动轮进行控制而实现。
7.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述管道机器人采用由所述第一十字轴万向铰链和所述第二十字轴万向铰链串联形成的机器人骨架，并通过电机驱动控制和内齿转副传动。
【文档编号】F16L55/32GK103672292SQ201310676422
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】刘栋, 曾佑轩, 杨博光, 陆蓉蓉, 辛绍杰 申请人:上海电机学院