一种管道机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是指一种管道机器人。

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、电一体化系统。其中轮式机器人应用最普遍，使用范围也最广。管道机器人在管道中爬行时，一般情况下，会拖拽电线电缆，经常因为输出牵引力(载荷能力)不足，影响管道机器人正常行走。

管道机器人输出牵引力不足，下述因素为原因之一：管道机器人在行驶过程中，需克服摩擦力，摩擦力大小由管道机器人的自重及轮组与管道摩擦系数μ决定，轮组与管道摩擦系数μ由轮组材质、管道材质、环境条件等因素决定。在摩擦系数μ一定的情况下,单独增加管道机器人自重虽会增大牵引力，但是对于爬坡能力没有改进提高。所以在摩擦系数μ一定的情况下(在不提高管道机器人自重的前提下)，如何会增大摩擦力，提高输出牵引力(载荷能力)，同时提高爬坡能力，成为当前管道机器人亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种管道机器人，以能提高输出牵引力，同时提高爬坡能力。

本实用新型提供的一种管道机器人，包括：主体部，具有使其可移动的移动部件；调节装置，设置在主体部上部，具有与主体部距离可调整的滑轮、弹性件，该弹性件用于提供使滑轮远离主体部的力。

采用如上结构，管道机器人在管道内活动时，调节装置会根据管道直径随时调节滑轮与主体部之间的距离，由于滑轮与管壁接触，滑轮受压，可通过调节装置传递到主体部，增大了主体部与管道之间的压力，从而提高了轮组与管道之间的摩擦力，进而增大了管道机器人的牵引力，由于是通过提高正压力的方式来增大摩擦力，所以在管道直径不变的情况下，由该正压力产生的摩擦力就不变，从而提高了管道机器人的爬坡能力。

本实用新型优选，所述调节装置还包括：沿主体部设置的导杆；与导杆固定连接的第一固定支架；与导杆滑动连接的活动支架；一端分别与第一固定支架及活动支架铰链连接，另一端与所述滑轮铰链连接的两支臂；所述弹性件为设置在第一固定支架与活动支架之间的拉伸弹簧。

采用如上结构，提供了一种调节装置的具体结构，通过弹簧拉动活动支架沿导杆向第一固定支架移动，从而驱动位于两支臂另一端的滑轮向上移动。

本实用新型优选，所述第一固定支架及活动支架上设置有不同高度的调节孔，所述支臂的一端与调节孔通过销轴所述铰链连接。

采用如上结构，通过支臂与不同高度的调节孔铰链连接，可以调节管道机器人所适用的管道的直径范围，提高了管道机器人的适用范围。

本实用新型优选，所述调节孔内设置有轴承。

采用如上结构，可以使铰链连接位置更加灵活，减小了铰链位置摩擦力对牵引力大小的影响。

本实用新型优选，所述第一固定支架呈t字形，包括水平固定设置在主体部上部的连接板及竖直设置在连接板中间位置的第一调节板；所述活动支架包括与导杆滑动连接的滑块及竖直设置在滑块上的第二调节板；所述调节孔分别竖直相应分布在第一调节板与第二调节板上；还包括固定设置在主体部上部的固定安装座；所述导杆一端固定设置在连接板与第一调节板连接位置，另一端固定设置在固定安装座中间位置。

采用如上结构，提供了调节孔与调节孔之间的具体结构。

本实用新型优选，所述调节装置还包括竖直设置在主体部上部的支撑管，以及连接杆；连接杆的上端设置有所述滑轮，连接杆的下端套设在支撑管内；所述弹性件为压缩弹簧，于连接管内位于连接杆的下部位置设置。

采用如上结构，提供了调节装置的另一种形式，通过压缩弹簧驱动滑轮向上移动，使管道机器人获得向下的推力，从而提高车轮与管道之间的最大摩擦力，即提高了管道机器人的牵引力。并且由于提高的牵引力是有弹簧来提供的，因此不论管道的角度如何变化，只要管道的直径不变，有弹簧拉力提供的牵引力的大小就不会变化，从而提高了管道机器人的爬坡能力。

本实用新型优选，所述调节装置还包括固定设置在主体部上部的第二固定支架，第二固定支架的顶部具有竖直设置有圆筒形的调节套管，调节套管上沿竖直方向设置有若干调节孔；所述支撑管的下端具有一固定孔并套设在调节套管内，固定孔与调节孔相对设置通过螺栓固定连接。

采用如上结构，通过固定孔与不同高度调节孔的固定连接可以调整管道机器人所适用的管道的直径范围，提高了管道机器人的适用范围。

本实用新型优选，所述调节装置还包括：一端与主体部铰链连接，另一端与所述滑轮铰链连接的一支臂；所述弹性件连接于支臂与主体部之间，提供使该支臂呈角度打开的力。

采用如上结构，提供了调节装置的第三种形式，通过弹性件提供的使该支臂呈角度打开的力，使管道机器人获得向下的推力，从而提高车轮与管道之间的最大摩擦力，即提高了管道机器人的牵引力。并且由于提高的牵引力是有弹簧来提供的，因此不论管道的角度如何变化，只要管道的直径不变，有弹簧拉力提供的牵引力的大小就不会变化，从而提高了管道机器人的爬坡能力。

本实用新型优选，所述调节装置为并排设置的多个。

采用如上结构，可以提高管道机器人的牵引力，同时可以使管道机器人的受力更加均匀，提高了管道机器人的稳定性。

本实用新型优选，所述移动部件为轮式或履带式。

采用如上结构，提供了驱动管道机器人在管道内爬行的移动部件的形式。

附图说明

图1为实施例中管道机器人轴侧结构示意图；

图2为实施例中管道机器人在管道内行走的示意图；

图3为变形例中管道机器人的侧面结构示意图；

图4为变形例2中管道机器人的侧面结构示意图。

附图标记说明

主体部1；机身11；车轮12；调节装置2；固定安装板21；第一固定支架22；第二固定支架22`；连接板221；第一调节板222；调节套管222`；第一调节孔222a；第三调节孔222a`；第一轴承222b；固定安装座23；导杆24；活动支架25；滑块251；二调节板252；第二调节孔252a；第二轴承252b；第一支臂26；支撑管26`；固定孔261`；隔板262`；第三支臂26``；第二支臂27；连接杆27`；滑轮28；弹簧29；弹簧片29``。

具体实施方式

实施例

下面，结合视图，对本申请的管道机器人的具体结构进行详细的描述。

图1为实施例中管道机器人轴侧结构示意图。如图1所示，本申请的管道机器人由在管道内爬行的主体部1及设置在主体部1顶部的用于调节管道机器人载荷能力的调节装置2构成。其中，主体部1包括沿管道径向延伸的呈细长的长方体形的机身11，机身11的下部两侧伸出有三对车轮12，车轮12转动可以驱动管道机器人在管道内爬行。机身11上方安装有上述调节装置2，可以增加管道机器人的牵引力。

进一步地，上述驱动管道机器人在管道内爬行的三对车轮12还可替换成与管道内壁贴合的履带，以增加管道机器人与管道内壁的接触面积，从而提高管道机器人与管道之间的最大摩擦力，进而提高管道机器人的牵引力。

调节装置2包括设置在机身11上部两端及中间位置的三个固定安装板21，固定安装板21呈c字形，c字形的开口朝向机身11，两端与机身11两侧的顶部通过螺栓固定连接。位于两端的固定安装板21的顶部设置有t字形的第一固定支架22，第一固定支架22包括底部水平设置的连接板221及连接板221顶部中间位置竖直伸出的第一调节板222。连接板221的底部与固定安装板21的顶部贴合，并通过两端的固定螺栓实现固定连接。第一调节板222的顶部、底部及中间位置沿连接板221的延伸方向各设置有一第一调节孔222a，第一调节孔222a内设置有第一轴承222b。位于中间的固定安装板21的顶部设置有固定安装座23，固定安装座23顶部中间位置向两侧伸出有圆筒状的安装套管231，固定安装座23的底部与固定安装板21的顶部贴合，并在两端通过螺栓实现固定连接。

固定安装座23与位于两端的第一固定支架22之间各设置有一导杆24，导杆24的一端与第一固定支架22的连接板221与第一调节板222的连接位置(即连接板221的顶部中间位置与第一调节板222的底部位置)，另一端套设在固定安装座23顶部中间位置的安装套管231内，使导杆24沿机身11平行设置。导杆24上设置有可沿导杆24滑动的活动支架25，活动支架25包括设置在导杆24上与导杆24滑动连接的方块形滑块251以及竖直设置在滑块251顶部中间位置的第二调节板252。第二调节板252的顶部、底部及中间位置(与第一调节板222相对位置)各设置有一第二调节孔252a，第二调节孔252a内设置有第二轴承252b。

第一调节板222上还设置有第一支臂26。第一支臂26为两端中间位置具有开口的h形部件，第一调节板222可处于第一支臂26一端的开口内，以使第一支臂26的该端部与第一调节板222上的第一轴承222b通过销轴实现铰链连接。第二调节板252上还设置有第二支臂27，第二支臂27为与第一支臂26相同的h形部件，第二支臂27与第一支臂26的不同在于第二支臂27的厚度与第一支臂26另一端开口的大小相适配。第二调节板252可处于第二支臂27一端的开口内，以使第二支臂27的该端部与第二调节板252上的第二轴承252b通过销轴实现铰链连接。第二支臂27的另一端可处于第一支臂26另一端的开口内，使第一支臂26的另一端与第二支臂27的另一端端部重合。还包括设置在第二支臂27另一端开口内的滑轮28，第一支臂26的另一端端部、第二支臂27的另一端端部与滑轮28中心通过销轴铰链连接。当活动支架25在导杆24上滑动时，滑轮28会随着活动支架25的滑动而改变高度，活动支架25距离第一固定支架22越远，滑轮28的高度越低。还包括设置在固定安装板21与活动支架25之间的弹簧29，弹簧29位于导杆24的上部位置，弹簧29的两端分别与第一调节板222、第二调节板252底部相对位置钩挂连接。

图2为实施例中管道机器人在管道内行走的示意图。如图2所示，工作时，管道机器人在管径小于滑轮28高度的管道内沿管道径向爬行，此时弹簧29处于拉伸状态，弹簧29提供的拉力驱动活动支架25向第一固定支架22的方向移动。通过第一支臂26与第二支臂27驱动滑轮28向上(管道轴向)移动，从而将弹簧29提供的水平方向的拉力转换成竖直方向上的推力。通过滑轮28与管道之间的推力可以增大车轮12与管道之间的最大摩擦力，从而提高管道机器人的牵引力。并且由于提高的牵引力是有弹簧29来提供的，因此不论管道的角度如何变化，只要管道的直径不变，有弹簧29拉力提供的牵引力的大小就不会变化，从而提高了管道机器人的爬坡能力。

进一步地，还可以通过调节第一支臂26与第二支臂27与第一调节孔222a与第二调节孔252a的连接位置也可以调节滑轮28的高度，从而使管道机器人可以适用于更宽范围管径的管道。

进一步地，可选择安装的固定安装座23有多个，不同的固定安装座23具有不同长度尺寸的安装套管231，通过选择安装、更换不同的固定安装座23可以调节滑块251在导杆24上的活动范围，从而调节下述滑轮28的高度范围，进而调节管道机器人适应不同管径的管道。

变形例1

另外，本申请还提供了一种变形例。

图3为变形例1中管道机器人的侧面结构示意图。如图3所示，变形例中的管道机器人与实施例中相比，其主体部1相同；不同点在于变形例1提供了调节装置2的另一种形式。变形例1中为主体部11的前部中间位置及后部中间位置各设置有一固定安装板21，固定安装板21呈c字形，c字形的开口朝向机身11，两端与机身11两侧的顶部通过螺栓固定连接。固定安装板21的顶部通过螺栓固定设置有第二固定支架22`，第二固定支架22`的顶部中间位置竖直设置有圆筒形的调节套管222`，调节套管222`的上、中、下三个位置各设置有一第三调节孔222a`。

调节套管222`中套设有一圆筒形的支撑管26`，支撑管26`的下端与第三调节孔222a`相对位置设置有一固定孔261`，固定孔261`与第三调节孔222a`对齐后可通过螺栓固定连接。支撑管26`内部位于固定孔261`上部位置设置有一隔板262`，可将支撑管26`内部分成上下两个空间。支撑管26`上部空间中套设有一圆柱形连接杆27`，连接杆27`的上端中间位置设置有一滑轮28，连接杆27`的下端位于支撑管26`的上部空间中，连接杆27`的下端与隔板262`之间设置有一处于压缩状态的弹簧29。

管道机器人在管道中工作时，处于压缩状态的弹簧29推动滑轮28向上移动，给予滑轮28竖直方向的推力。通过滑轮28与管道之间的推力可以增大车轮12与管道之间的摩擦力，从而提高管道机器人的牵引力。进一步地，还可以通过调节固定孔261`与调节孔的连接位置也可以调节滑轮28的高度，从而使管道机器人可以适用于更宽范围管径的管道。

变形例2

另外，本申请还提供了另一种变形例。

图4为变形例2中管道机器人的侧面结构示意图。如图4所示，变形例2中的管道机器人与实施例中相比，其主体部111相同；不同点在于，变形例2提供了调节装置2的第三种形式。调节装置2包括设置在主体部11上部的两第三支臂26``，第三支臂26``的下端与主体部11的顶部铰链连接，使第三支臂26``可以在主体部11上沿主体部11延伸方向转动；第三支臂26``的上端与滑轮28铰链连接。主体部11顶部两端与两第三支臂26``中间位置通过拉伸状态的弹簧29连接，辆第三支臂26``相对一侧中间偏下位置与主体部11顶部通过弹簧片29``连接。当第三支臂26``向主体部11中间倾斜时，弹簧29与弹簧片29``同时提供第三支臂26``向竖直方向打开的力。

管道机器人在管道中工作时，通过拉伸弹簧29及弹簧片29``可以提供滑轮28向上移动的推力，通过滑轮28与管道之间的推力可以增大车轮12与管道之间的摩擦力，从而提高管道机器人的牵引力。进一步地，第三支臂26``的上半部分还可以设置成伸缩结构，以使第三支臂26``的长度可调节。从而使管道机器人可以适用于更宽范围管径的管道。

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