管道机器人的制作方法

本发明涉及管道检测领域，特别涉及一种管道机器人。

背景技术：

油气管道是运输石油、天然气的主要设备之一。长期运行的油气管道面临着管体腐蚀、变形等风险，因此，为了保证油气管道的安全运行，需要定期通过管道机器人对油气管道的内部进行检测。

目前，通常采用轮式管道机器人来对油气管道的内部进行检测。其中，轮式管道机器人机体上焊接有多个支撑臂，每个支撑臂的两端各焊接有一个驱动轮，且每个支撑臂上焊接有一个伸缩元件。当轮式管道机器人在油气管道的内部进行移动以对油气管道进行检测时，可以通过控制组件控制每个支撑臂上的伸缩元件的伸缩，以此来改变每个支撑臂两端的驱动轮在管壁上的支撑位置，进而来改变轮式管道机器人的运动方向。其中，当轮式管道机器人在经过油气管道的变径区域时，对于多个支撑臂中的某个支撑臂，该支撑臂上的两个驱动轮在该变径区域内的管壁上对应的支撑位置处的管道直径可能并不相同，此时，轮式管道机器人需要通过控制组件控制某个支撑臂的伸缩元件伸缩，以使该支撑臂的两端的驱动轮改变支撑位置，从而使该轮式管道机器人通过该变径区域。

然而，当轮式管道机器人通过控制组件控制该支撑臂的伸缩元件进行伸缩时，支撑臂上的两个驱动轮将同时伸缩相同的长度，在这种情况下，其中一个驱动轮就有可能脱离该油气管道的管壁，从而导致该驱动轮无法提供驱动力，进而使得机器人的驱动能力大幅降低，严重时可能无法通过该变径区域。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种管道机器人，可以用于解决相关技术中管道机器人在经过变径区域时动力不足的问题。所述技术方案如下：

一种管道机器人，所述管道机器人包括机体、多个轴向机架、多个周向机架、多个支撑组件、多个驱动轮和电机；

所述机体与所述多个轴向机架连接，所述多个轴向机架的长度方向与所述机体的轴线的方向平行，且所述多个轴向机架均匀分布在所述机体的一周；

所述多个周向机架与所述多个轴向机架一一对应连接，每个周向机架位于对应的轴向机架的上方，且每个周向机架的长度方向与对应的轴向机架的长度方向垂直；

所述多个支撑组件与所述多个周向机架、所述多个轴向机架一一对应，每个支撑组件包括支撑臂、至少两个弹簧组、与所述至少两个弹簧组一一对应的至少两个弹簧底座以及支撑臂底座；

其中，所述支撑臂的长度方向与相应支撑组件对应的周向机架的长度方向垂直，所述支撑臂的两端分别连接所述多个驱动轮中的一个驱动轮，且所述支撑臂的两端分别与所述至少两个弹簧组中的至少一个弹簧组的一端连接，每个弹簧组的另一端与所述至少两个弹簧底座中的一个弹簧底座连接，每个弹簧底座与相应支撑组件对应的轴向机架的一端连接，所述支撑臂底座的一端与所述支撑臂的中心连接，另一端与相应支撑组件对应的周向机架的中心连接；所述多个驱动轮(5)中的每个驱动轮(5)均连接有电机(7)，所述电机(7)用于为与所述电机(7)连接的驱动轮提供动力，且所述电机(7)还用于对与所述电机(7)连接的驱动轮连接的支撑臂的一端施加作用力，以使所述与所述电机(7)连接的驱动轮连接的支撑臂的一端所连接的弹簧组压缩。

可选地，所述机体为正六棱柱或圆柱。

可选地，所述支撑臂包括第一支撑臂、第二支撑臂、第一调节杆、第二调节杆和调节螺杆；

所述第一支撑臂的一端连接所述多个驱动轮中的一个驱动轮，所述第一支撑臂的另一端开有第一凹槽；

所述第一调节杆的一端穿过所述第一凹槽铰接在所述支撑臂底座上，所述第一调节杆的另一端与所述调节螺杆的一端连接，且所述第一调节杆与所述第一支撑臂在所述第一凹槽处连接；

所述第二支撑臂的一端连接所述多个驱动轮中的一个驱动轮，所述第二支撑臂的另一端开有第二凹槽；

所述第二调节杆的一端穿过所述第二凹槽铰接在所述支撑臂底座上，所述第二调节杆的另一端与所述调节螺杆的另一端连接，且所述第二调节杆与所述第二支撑臂在所述第二凹槽处连接。

可选地，所述至少两个弹簧组中的每个弹簧组的一端铰接在所述至少两个弹簧底座中的一个弹簧底座上。

可选地，所述管道机器人还包括控制组件和检测组件；

所述控制组件位于所述机体的内部，所述检测组件位于所述机体的一端。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

通过本申请实施例提供的管道机器人进行管道检测时，由于多个支撑组件中每个支撑组件包括的支撑臂的两端分别连接多个驱动轮中的一个驱动轮，且支撑臂的两端分别与至少两个弹簧组中的至少一个弹簧组的一端连接，因此，当该管道机器人在经过变径区域时，可以通过控制每个驱动轮所在一端的弹簧组进行伸缩来单独改变该驱动轮与管壁的接触位置，从而使多个驱动轮中的每个驱动轮都可以与管壁接触，增强了管道机器人的驱动能力，更易于管道机器人通过变径区域。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的管道机器人的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的多个支撑臂中每个支撑臂的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的电机以及连接电机与驱动轮的连接件的示意图；

附图标记：

1：机体；2：多个轴向机架；3：多个周向机架；4：多个支撑组件；5：多个驱动轮；6：检测组件；7：电机；

41：支撑臂；42：至少两个弹簧组；43：至少两个弹簧底座；44：支撑臂底座；

51：空心轴；52：电机法兰；53：螺母法兰；54：车轮法兰；55：滚珠轴承组；

411：第一支撑臂；412：第二支撑臂；413:第一调节杆；414：第二调节杆；415：调节螺杆。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1是本申请实施例提供的管道机器人的结构示意图。如图1所示，该管道机器人包括机体1、多个轴向机架2、多个周向机架3、多个支撑组件4、多个驱动轮5和电机7；机体1与多个轴向机架2连接，多个轴向机架2的长度方向与机体1的轴线的方向平行，且多个轴向机架2均匀分布在机体1的一周；多个周向机架3与多个轴向机架2一一对应连接，每个周向机架位于对应的轴向机架的上方，且每个周向机架的长度方向与对应的轴向机架的长度方向垂直；多个支撑组件4与多个周向机架3、多个轴向机架2一一对应，每个支撑组件包括支撑臂41、至少两个弹簧组42、与至少两个弹簧组42一一对应的至少两个弹簧底座43以及支撑臂底座44；其中，支撑臂41的长度方向与相应支撑组件对应的周向机架的长度方向垂直，支撑臂41的两端分别连接多个驱动轮5中的一个驱动轮，且支撑臂41的两端分别与至少两个弹簧组42中的至少一个弹簧组的一端连接，每个弹簧组的另一端与至少两个弹簧底座43中的一个弹簧底座连接，每个弹簧底座与相应支撑组件对应的轴向机架的一端连接，支撑臂底座44的一端与支撑臂41的中心连接，另一端与相应支撑组件对应的周向机架的中心连接；多个驱动轮5中的每个驱动轮5均连接有电机7，电机7用于为与电机7连接的驱动轮提供动力，且电机7还用于对与电机7连接的驱动轮连接的支撑臂的一端施加作用力，以使与电机7连接的驱动轮连接的支撑臂的一端所连接的弹簧组压缩。

其中，机体1可以为正六棱柱或者圆柱中的一种，因为正六棱柱或者圆柱的外形更接近于油气管道的形状，所以有利于该管道机器人在油气管道中运行，且形状为正六棱柱或者圆柱的机体1可以为其它部件提供能够均匀分布的外表面。此外，机体1可以为壳体，也即，机体1可以具有内部空腔，这样，一方面，可以降低机体1整体的重量，使管道机器人在运行过程中耗能减小，另一方面，可以在机体1的内腔安装一些其它部件，以缩小管道机器人的体积，有利于该管道机器人在空间有限的油气管道中运行。需要说明的是，该机体1的材料可为不锈钢、铝合金等具有一定强度且不易生锈的材质，具体材质依据具体加工工艺决定，本申请对此不做限定。

其次，多个轴向机架2的长度方向与机体1的轴线的方向平行，且多个轴向机架2均匀分布在机体1的一周。示例性的，若机体1为六棱柱，则多个轴向机架2的数量可以为三个或者六个，其中，当多个轴向机架2的数量为三个时，则多个轴向机架2中的每个轴向机架2均匀安装在机体1的彼此不相邻的三个侧面上，若多个轴向机架2的数量为六个时，则机体1的每个侧面上均安装一个轴向机架2。若机体1为圆柱，则多个轴向机架2中相邻的两个轴向机架中第一轴向机架与机体1的轴线所形成的第一平面和第二轴向机架与机体1的轴线所形成的第二平面之间的夹角可以为30°、60°或者120°，本申请对此不做限定。另外，多个轴向机架2中每一个轴向机架2的长度可以小于或者等于机体1轴向的长度，且多个轴向机架2中每一个轴向机架2均具有一定的厚度，以此来保证多个轴向机架2中每一个轴向机架2均具有一定的强度。需要说明的是，每个轴向机架2可以焊接在机体1的表面上，也可以通过螺钉固定在机体1的表面上，具体连接方式依据实际需求决定，本申请对此不做限定。

多个周向机架3与多个轴向机架2一一对应连接，每个周向机架3位于对应的轴向机架2的上方，且每个周向机架3的长度方向与对应的轴向机架2的长度方向垂直。需要说明的是，多个周向机架3中的每个周向机架3均具有一定的高度，保证与多个周向机架3连接的部件均具有充足的连接空间。需要说明的是，每个周向机架3可以焊接在对应的轴向机架2上或者每个周向机架3也可以通过螺钉固定在对应的轴向机架2上。

可选地，每个周向机架3的两侧可以分别焊接有一个筋板，且两个筋板对齐。需要说明的是，筋板可以为直角三角形筋板。其中，筋板中的一个直角边可以焊接在周向机架3的一个侧面上，另一个直角边则可以焊接在与该周向机架3对应连接的轴向机架2的上端面上。这样，多个周向机架3底端的受力面积更大，可以增大多个周向机架3的强度，使多个周机架3可以承受的压力增大。其次，由于筋板为三角形筋板，因此，在每个周向机架3的两侧焊接的筋板可以增加周向机架3的稳定性。

该管道机器人还包括多个支撑组件4，多个支撑组件4与多个周向机架3、多个轴向机架2一一对应。也即，对于多个轴线机架2中的任一轴向机架2，该轴向机架2以及与该轴向机架2对应的周向机架3可以对应连接有一个支撑组件。可选地，在一种可能的实现方式中，支撑组件也可以不与轴向机架和轴向机架一一对应，但是要保证支撑组件均匀的分布于机体2一周。示例性的，如图1所示，当机体2为六棱柱时，可以在机体2的每个侧面上设置一个轴向机架和一个周向机架，并在彼此不相邻的三个侧面上设置三个支撑组件。

图2示出了一种支撑组件4的结构示意图，图1所示的机器人中的多个支撑组件4中每个支撑组件均可以如图2中所示的支撑组件。具体的，参见图2，该支撑组件4可以包括支撑臂41、至少两个弹簧组42、与至少两个弹簧组42一一对应的至少两个弹簧底座43以及支撑臂底座44。

其中，支撑臂41的长度方向与机体1的轴线方向平行，且支撑臂41的长度小于或者等于机体1轴向的长度。另外，支撑臂41为由四块板拼成的长方体结构，内部具有空腔，且支撑臂41的上端面与下端面均开有多个通孔，这样，在不影响支撑臂41强度的同时，可以最大限度的减小支撑臂41的重量，从而使该管道机器人的总重量减少，进而使管道机器人运行时产生的阻力减小。

支撑臂41的两端分别连接多个驱动轮5中的一个驱动轮5，且每个驱动轮5的半径大于对应的支撑臂41的上端面与该驱动轮5的轴线的距离，驱动轮的直径依据具体的工作需求决定，本申请对此不做限定。

多个驱动轮5中的每个驱动轮5均连接有电机7，电机7用于为与电机7连接的驱动轮提供动力，且电机7还用于对与电机7连接的驱动轮连接的支撑臂的一端施加作用力，以使与电机7连接的驱动轮连接的支撑臂的一端所连接的弹簧组压缩。

图3示出了一种电机以及连接电机与驱动轮的连接件的示意图。如图3所示，连接电机与驱动轮的连接件可以包括空心轴51、电机法兰52、螺母法兰53、车轮法兰54、滚珠轴承组55。电机法兰52的一个端面与螺母法兰53的一端连接，螺母法兰53的另一端与车轮法兰54的一端连接，车轮法兰54的外部可以套装车轮，车轮的内径大于车轮法兰54的外径，车轮法兰54的另一端与滚珠轴承组55一端连接。需要说明的是，电机法兰52、螺母法兰53和车轮法兰54均为连接法兰的一种，具体直径和型号依据彼此之间的连接关系确定，本申请实施例对此不做限定。空心轴51的一端与电机7连接，空心轴51的另一端依次穿过滚珠轴承组55、车轮法兰54、螺母法兰53与电机法兰52，并与支撑臂41的一端连接，从而向支撑臂的一端施力，进而使支撑臂的一端连接的弹簧组42伸缩。这样，由于将电机7连接的空心轴51直接与支撑臂41一端连接，因此，电机7可以直接通过空心轴51将能量传递至支撑臂41，减少了能量在传递过程中的能量损失。

支撑臂41的两端还可以分别与至少两个弹簧组42中的至少一个弹簧组的一端连接。每个弹簧组包括至少两根弹簧，这样，可以增大弹簧组的弹力，同时可以避免因某一弹簧弹力减小后影响该弹簧组的压缩。需要说明的是，每个弹簧组包括的至少两根弹簧均为压缩弹簧。

另外，至少两个弹簧组42中的每个弹簧组42的另一端可以与至少两个弹簧底座43中的一个弹簧底座连接，且每个弹簧底座43可以与相应支撑组件对应的轴向机架的一端连接。

其中，至少两个弹簧组42中的每个弹簧组42的一端可以铰接在至少两个弹簧底座43中的一个弹簧底座上。这样，可以在弹簧的压缩过程中使弹簧的压缩方向具有一定的偏移，而不局限于直上直下方式的压缩。示例性的，图2示出了支撑臂41的两端分别连接一个弹簧组42的情况，在这种情况下，支撑臂41将通过两个弹簧组42与两个弹簧底座43连接。

支撑臂底座44的一端与支撑臂41的中心连接，另一端与相应支撑组件对应的周向机架的中心连接。

可选地，支撑臂41可以包括第一支撑臂411、第二支撑臂412、第一调节杆413、第二调节杆414和调节螺杆415；第一支撑臂411的一端连接多个驱动轮5中的一个驱动轮，第一支撑臂411的另一端开有第一凹槽；第一调节杆413的一端穿过第一凹槽铰接在支撑臂底座44上，第一调节杆413的另一端与调节螺杆415的一端连接，且第一调节杆413与第一支撑臂411在第一凹槽处连接；第二支撑臂412的一端连接多个驱动轮5中的一个驱动轮，第二支撑臂412的另一端开有第二凹槽。第二调节杆414的一端穿过第二凹槽铰接在支撑臂底座44上，第二调节杆414的另一端与调节螺杆415的另一端连接，且第二调节杆414与第二支撑臂412在第二凹槽处连接。

需要说明的是，由于在第一支撑臂411的末端连接了第一调节杆413，在第二支撑臂412的末端连接了第二调节杆414，第一调节杆413和第二调节杆414又铰接在支撑臂底座44上，因此，当该管道机器人无法进入管道时，可以通过调节第一调节杆413和第二调节杆414，将位于同一直线上的第一支撑臂411和第二支撑臂412折叠，从而使得第一支撑臂411和第二支撑臂412之间形成一定的夹角，进而使该管道机器人进入管道。

可选地，管道机器人还可以包括检测组件6和控制组件。其中，检测组件6可以位于机体1的一端，该检测组件6可以包括多种传感器，如摄像头、温度传感器和压力传感器等，通过该检测组件6，可以对管道内部各种缺陷进行检测，之后，该检测组件6可以将检测到的检测信息传输至控制组件。控制组件可以位于机体1的内部，当接收到检测组件6的检测信息之后，该控制组件可以根据该检测信息输出多个运动控制信号至多个驱动轮5中的每个驱动轮连接的电机7。需要说明的是，该多个运动控制信号彼此独立，这样，可以使每个电机7控制支撑臂41的一端连接的弹簧组42压缩，进而带动支撑臂41的一端连接的驱动轮运动，以改变支撑位置。

在本申请实施例中，通过本申请实施例提供的管道机器人进行管道检测时，由于多个支撑组件中每个支撑组件包括的支撑臂的两端分别连接多个驱动轮中的一个驱动轮，且支撑臂的两端分别与至少两个弹簧组中的至少一个弹簧组的一端连接，因此，当该管道机器人在经过变径区域时，可以通过控制每个驱动轮所在一端的弹簧组进行伸缩来单独改变该驱动轮与管壁的接触位置，从而使多个驱动轮中的每个驱动轮都可以与管壁接触，增强了管道机器人的驱动能力，更易于管道机器人通过变径区域。

其次，由于在第一支撑臂的末端连接了第一调节杆，在第二支撑臂的末端连接了第二调节杆，第一调节杆和第二调节杆又铰接在支撑臂底座上，因此，当该管道机器人无法进入管道时，可以通过调节第一调节杆和第二调节杆，将位于同一直线上的第一支撑臂和第二支撑臂折叠，从而使得第一支撑臂和第二支撑臂之间形成一定的夹角，进而使该管道机器人进入管道。还需要说明的是，由于在每个驱动轮上均连接有电机，这样使得每个驱动轮都可以有相应的驱动力，因此，使得该管道机器人的驱动力增强，可以满足一些特殊管道的运行要求。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。