一种锥齿传动管道机器人的制作方法

本实用新型涉及一种锥齿传动管道机器人。

背景技术：

市政管道环境非常恶劣，长期使用后容易发生腐蚀、疲劳破坏或者使管道内部潜在缺陷发展成破损而引起泄漏事故等，特别是水类管道，还容易堵塞等事故。因此管道的管内探测、清淤是一项十分重要的实用工程，目前管内探测、清污大多还采用人工进行操作，受管道尺寸、环境恶劣等因素限制，导致工作强度大、工作效率低，基于该问题，目前出现了管道机器人。

现有的专利公开了一种管道机器人驱动装置，申请号：201810153336X，采用车轮—螺旋叶片滚筒—麦克纳姆轮，或者麦克纳姆轮—螺旋叶片滚筒—麦克纳姆轮组合作为驱动轮，能够应对管道中不同状况，适应性强。但是利用第一电机驱动麦克纳姆轮转动，带动管道机器人前进的速度缓慢，效率较低。且该管道机器人质量中，在水中运动时，浮力小。另外，现有的管道机器人控制系统设置在机器人主体结构中，没有独立的工控机，导致操作不便，且机器人主体结构密封风险大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种锥齿传动管道机器人，解决现有技术中带动管道机器人前进的速度缓慢，效率较低，且该管道机器人质量中，在水中运动时，浮力小，且有管道机器人没有独立的工控机，导致操作不便，且机器人主体结构密封风险大的技术问题。

本实用新型为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种锥齿传动管道机器人，包括工控机和主体结构。

所述主体结构包括支撑板和转动设置在支撑板上的两个驱动装置，以及固定设置在支撑板上的第一控制器；每个驱动装置包括驱动滚筒和设置在驱动滚筒两端的两个驱动滚轮；每个驱动滚轮包括第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一连接件和滚轮，第一锥齿轮的一端沿轴线方向外凸起延伸形成凸台，凸台的中心沿轴线方向开设有贯穿第一锥齿轮的第一通孔；第一连接件与第一转轴固连，第一转轴上转动套设第二锥齿轮和滚轮，第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合，第二锥齿轮与滚轮同轴固连，第二锥齿轮的半径小于滚轮的半径；所述驱动滚筒包括内筒、转动套设置在内筒外部的外筒，以及固定设置在外筒外部的第一壳体，第一壳体的外周面沿其长度方向固定设置有螺旋叶片；内筒中固定设置有第一电机；所述驱动滚筒水平放置时，螺旋叶片的下缘高于滚轮的下缘；所述第一电机与第一控制器之间电连接；支撑板上设置有第二壳体，第一控制器设置于第二壳体中，第二壳体通过螺钉与支撑板固定连接，且第二壳体的与支撑板设置有密封圈；所述第二壳体的前端设置有由透明材质制成的前挡板；前挡板的边缘与第二壳体及支撑板密封固连；支撑板的底部设置有流量传感器，流量传感器与第一控制器之间电连接。并且前挡板上密封设置有照明灯。

所述工控机包括第一支架，所述第一支架上设置有第二控制器、显示屏、控制按钮、电缆收卷机构和电池；所述收卷机构包括第二电机、卷筒、缠绕在卷筒上的电缆以及计米器，第二电机驱动卷筒的卷轴转动，所述第二电机、显示屏、控制按钮和电池均与第二控制器电连接；电缆的一端连接主体结构中第一控制器，另一端和卷筒的卷轴固定后与第二控制器连接，工控机和主体结构通过电缆进行通讯，电池通过电缆为主体结构供电，电缆同时起到牵引主体结构的作用。

在搬用过程中，将管道机器人主体结构收纳在第一支架的腔体中；需要对市政或工业管道进行检测时，将管道机器人主体结构放进待检测管道中，管道机器人主体结构与工控机支架通过电缆连接，第二控制器通过电缆与管道机器人主体结构的第一控制器之间进行通信，电池为第二控制器和管道机器人主体结构供电。摄像头实时拍摄管道中的景象，通过电缆传送给地面上的工控机的显示屏显示，便于检测人员直观的了解到管道内的实际情况，同时将拍摄的图片储存在第二控制器中，并与第二控制器的数据库中已经存的图片进行对比，得出管道检测结果，并形成检测报告。同时，本次检测拍摄的图片添加到第二控制器的数据库中，进行不断更新，提高检测精准度。

采用该管道机器人进行管道检测，操作方便，智能化程度高，检测精度高，且高效，解决为人工难以检测的难题。

因为管道机器人主体结构工作环境的特殊性，所以防水是整个机器人的关键所在，第二壳体也不例外，第二壳体中一旦进水，则第一控制器损坏。第二壳体起到保护、支撑第一控制器的作用。

管道机器人主体结构沿管道前进过程中，第二控制器控制第二电机工作，驱动卷筒转动进行放卷，检测结束后第二电机反向转动驱动卷筒转动进行收卷电缆；也可以在卷筒上设置把手，通过转动把手带动卷筒转动，进行人工放卷或收卷电缆，操作方便。

当管道机器人主体结构在硬质介质上运动时，滚轮与地面接触，中间的螺旋叶片悬空，第一电机驱动第一锥齿轮转动，带动第二锥齿轮和滚轮转动，第一锥齿轮的齿数小于第二锥齿轮的齿数，所以扭矩大，锥齿传动扭动大，滚轮转动较快，不易打滑，驱动效果好。当管道机器人主体结构在软质介质上运动时，管道机器人因为重力作用会下陷，则滚轮和中间的螺旋叶片均与地面接触，第一电机驱动滚筒和滚轮一起转动，螺旋叶片转动，将淤泥等向后排出，使管道机器人向前移动，虽然此时管道机器人运动速度慢，但因为接触面积大，不会打滑；当管道机器人悬浮在水中时，螺旋叶片相当于螺旋桨，螺旋叶片转动向后排水驱动管道机器人前进。

进一步改进，所述支撑板上设置有增加浮力第三壳体，第三壳体中填充中塑料泡沫材质，增加浮力，当管道中水较深时，机器人主体结构可以实现悬浮，快速推进。

所述支撑板的底部固定设置有助力板，助力板包括的中部沿长度方向向下凹槽形成V字形的隔离组件，两个驱动装置分别位于隔离组件的两侧。通过设置助力板上的隔离组件，将两个驱动装置分别位于隔离组件的两侧，则机器人主体在管道中前进时，两侧驱动装置的螺旋叶片因转动而激起的泥浆、水被隔离组件隔开，减小能耗；另外V字形的隔离组件类似于船的底部，起到分水、导航的作用。

进一步改进，所述支撑板、第二壳体、第三壳体以及助力板均为碳纤材质制成，质量轻，强度高。

每个驱动装置的两个驱动滚轮的第二锥齿与滚轮的组合位于第一电机轴线的两侧，结构平衡，提高整体稳定性。

进一步改进，在每个驱动装置中，所述第一电机的输出轴伸出内筒，且位于外筒中，沿第一电机输出轴方向延伸依次同轴设置有第一法兰、第一电机盖和第二连接件，第一法兰、第一电机盖和第二连接件均为旋转体，第一法兰通过螺钉与内筒的第一端面连接，第一法兰的内壁与第一电机输出轴之间存在间隙，第一法兰的外周面与外筒内壁之间存在间隙；所述第一电机盖呈圆环状，第一电机盖通过螺钉与第一法兰固连，第一电机盖的内壁与第一电机输出轴之间存在间隙，第一电机盖的外周面与外筒内壁之间存在间隙。

所述第二连接件通过第一推力轴承安装在第一电机盖上，第二连接件的外周面与外筒的内壁固连，且第二连接件的外周面与外筒的内壁之间设置有密封圈；第二连接件靠近第一电机一侧的端面中央沿轴线向外凸起并延伸形成第一柱状体，第一柱状体沿轴线开设有第一孔，第一电机输出轴插入第一孔中，第一电机输出轴通过键与第二连接件固连；第二连接件远离第一电机一侧的端面向外凸起并延伸形成第二柱状体，第二柱状体沿轴线向内凹陷形成第二孔，第二孔为阶梯孔，第二空中设置有第一深沟球轴承和第一限位件，其中第一限位件嵌设在第一深沟球轴承内，且与第一深沟球轴承的内圈固连，第一深沟球轴承抵靠在阶梯孔的台阶面上，其外圈与阶梯孔的内壁固连；第一限位件与第二转轴的一端固连。

其中一个驱动滚轮的第一锥齿轮通过第一通孔密封转动套设在第二转轴上，第二柱状体的端部通过螺钉固定设置有第二端盖，第二端盖的中心开设有第二通孔，凸台插入第二通孔中，且第二端盖与第一锥齿轮密封固连。

通过设置第一限位件与第二转轴固定连，且第二端盖抵靠在第一深沟球轴承的外端第一限位件随着第二转轴一起转动，防止第二转轴窜动，提高稳定性，且便于装配。

所述第二转轴的另一端与穿过第一通孔后与第一连接件固连；第二转轴与第一转轴垂直设置，第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合。

所述内筒远离第一电机输出轴的一端连接有第三端盖，第三端盖与内筒的端面密封固连，第三端盖的外端面中心部向外凸起并延伸形成空心轴，第一电机的电线从空心轴中穿出，电线与空心轴通过密封胶密封连接，空心轴上转动套设有第三连接件，第三连接件为旋转体，第三连接件的外周面与外筒的内壁密封固连。

基于申请号：201710896483.1，名称：一种驱动滚筒的专利申请，以及申请号：201810153336X，名称：一种管道机器人驱动装置，申请人继续研究、反复试验，进行了改进，通过将第一电机输出轴通过键与第二连接件直接连接，第二连接件的外周面与外筒固连，第一电机与内筒固连，则第一电机驱动第二连接件转动，带动外筒转动，动力传递效率高，能量损耗小，保证外筒能够正常转动。

同时，在第二连接件、第三连接件的外周面设置密封件，设置多道防水组件，提高防水密封性能，保证第一电机能正常工作。

通过设置第一推力轴承，提高轴向载荷承载能力，增加整体结构稳定性，提高使用寿命。

进一步改进，所述空心轴上沿轴向向外依次套设有第二推力轴承、隔片环、第二深沟球轴承、密封骨架和羊毛毡密封环。

通过设置第二推力轴承，提高轴向载荷承载能力，增加整体结构稳定性，提高使用寿命。

通过设置密封骨架和羊毛毡密封环，提高防水密封性能，保证第一电机能正常工作。

所述第三连接件为筒状，其腔体包括大径部和小径部，小径部的内壁沿径向凸起，形成第一间隔部，第二推力轴承、隔片环和第二深沟球轴承嵌于第三连接件大径部，密封骨架和羊毛毡密封环嵌于第三连接件小径部，且分别位于第一间隔部的两侧。

其中，第二推力轴承的一端与第二端盖相抵靠，另一端与隔片环的一端面抵靠；第二深沟球轴承的一端与隔片环的另一端面抵靠，另一端抵靠在大径部和小径部之间的台阶面上。所述第三连接件远离第三端盖的一端中心部向外凸起并延伸形成第四柱状体，第四柱状体的中心开设有凹腔，另一个驱动滚轮的第一锥齿轮通过第一通孔密封转动套设在空心轴上，凸台插入凹腔中，且第四柱状体与第一锥齿轮通过螺钉密封固连；所述空心轴的末端与穿过第一通孔后与第一连接件固连；第二转轴与第一转轴垂直设置，第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合。通过设置结构，便于装配，防水性能良好，且结构稳定性强。

进一步改进，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮的齿数比为1:(1.5～5)，该齿数比，具有较大扭矩，增强驱动力，保证管道机器人能够稳定的运动。

进一步改进，所述第二转轴上设置有环状第二间隔部，第二间隔部将第二转轴分为第一段和第二段，其中第一锥齿轮转动套设在第一段上，且凸台抵靠在第二间隔部上，第二段上设置有外螺纹，第一限位件中心开设有螺纹孔，第二段与第一限位件螺纹连接，便于拆装。第一限位件远离第二间隔部的一端沿外周面凸起形成第三间隔部，第一深沟球轴承卡设在第二间隔部和第三间隔部之间，防止第一深沟球轴承沿轴向窜动，提高结构稳定性。

进一步改进，所述滚轮包括滚轮本体和第四端盖，滚轮本体的中开设有第三通孔，第三通孔的内壁向外凸起形成第四间隔部，第二锥齿轮通过铜套转动套设在第一转轴上，第一转轴远离第一连接件的一端一体式设置有第二限位件，滚轮本体通过第三轴承与第一转轴转动连接，第三轴承卡设在第二限位件和第四间隔部之间，第四端盖与滚轮本体通过螺钉紧固，第四端盖抵靠在第四间隔部外圈上，且第四端盖与第二限位件之间存在间隙，防止第三轴承沿轴向窜动，提高结构稳定性，且便于装配。

进一步改进，所述滚轮本体的外周面上开设有凹槽，使滚轮本体的外周面形成多个防滑第三凸起，第三凸起的高度为2～10mm，增大摩擦，防止打滑。

进一步改进，所述滚轮本体上开设有多个减重孔，减轻重量。

进一步改进，每个驱动装置的两端分别通过一个第一钢管与支撑板固定连接；所述第一连接件上开设有第四通孔、第五通孔和第六孔，第四通孔、第五通孔和第六孔的轴线相互垂直，第二转轴或者空心轴插入第四通孔中，并通过螺栓与第一连接件紧固；第一转轴插入第五通孔中并通过键与第一连接件连接；所述第六孔为螺纹孔，第一钢管的两端均设置有外螺纹，其中一端插入第一连接件的第六孔中，并与之螺纹连接，第一钢管的另一端穿过支撑板，并通过两个螺母与支撑板紧固，第一电机的导线穿过空心轴后，经过第一连接件的第六孔进入对应的第一钢管的空腔中，然后穿出第一钢管后与第二壳体上防水接头连接，防水接头的另一端通过导线与第一控制器之间电连接。通过在第一连接件上开设两两互相垂直的第四通孔、第五通孔和第六孔，同时满足三个不同方向的部件与之牢靠连接的要求，结构简单，便于装配，且稳定性好。

进一步改进，所述滚轮采用镁合金材质制成，密度小，便于该管道机器人在水中运动时，能够悬浮；第一锥齿轮、第二锥齿轮采用尼龙材质制成，耐磨。

进一步改进，所述第一支架整体为立方体框架，采用铝合金型材制成，质量强，强度高，不易损坏。第一支架分为三层，记为上层结构、中层结构和下层结构，其中，下层结构用于设置电池和收纳管道机器人主体结构，中层结构用于设置电缆收卷机构，第二控制器、显示屏和控制按钮设置于第一支架的上层结构。分层设计，便于安装不同的部件，设计合理，布局整体，美观。

进一步改进，所述第一支架的上层结构与中层结构之间铰接，上层结构可以绕铰接处转动进行打开或盖合，上层结构与中层结构之间设置有液压杆，液压杆的一端与上层结构的侧壁铰接，另一端与中层结构对应侧的侧壁铰接；所述第二控制器设置在上层结构中，显示屏和控制按钮嵌设在上层结构的内侧表面。上层结构与中层结构之间铰接设置，使用时向上转动将上层结构打开，通过设置液压杆，对上层结构起到支撑作用，防止上层结构意外向下转动而影响正常使用；使用结束后向下转动将上层结构盖合在中层结构上端，保护屏幕。

所述中层结构的上表面为操作平台，操作平台上放置有键盘和鼠标作为第二控制器的输入件，操作方便。

进一步改进，还包括操控手柄，操控手柄可以通过有线或无线通信的形式与第二控制器连接。可以通过操作操控手柄来控制管道机器人主体结构在管道中运行。

进一步改进，所述卷筒的转轴通过轴承转动设置在第一支架上，卷轴上固定套设有第一同步轮，第二电机输出轴上设置有第二同步轮，第一同步轮和第二同步轮通过同步带连接，通过同步带连接，防止打滑。安装轴承的轴承座可拆卸式安装在铝合金型材的卡槽中，可调节第二电机与卷筒之间的距离，拆装方便。

进一步改进，还包括导绳机构，所述导绳机构包括第三电机、丝杠和滑块，第三电机固定在第一支架上，第三电机的输出轴通过联轴器与丝杠的一端固连，丝杠的两端通过轴承与第一支架转动连接，丝杠与卷筒的转轴平行设置；滑块套设在丝杠上，且与丝杠螺纹连接。

所述计米器固定设置在滑块上，计米器包括第二支架、编码器，以及转动设置在第二支架上的第一滚轮、第二滚轮，编码器的转轴与第二滚轮的转轴固连，第一滚轮的外周面上开设有凹槽，第二滚轮的外周面上包覆有橡胶层，电缆从第一滚轮、第二滚轮之间穿过，电缆卡设在凹槽中，且电缆的表面与第一滚轮、第二滚轮的外周面接触，通过设置凹槽和橡胶层，防止电缆与第一滚轮、第二滚轮之间发生打滑现象，提高计米器的精度。

所述第一支架上设置有两个限位开关，两个限位开关位于丝杠的两端处，且两个限位开关与卷筒的两端相对应。所述第三电机和限位开关与第二控制器之间电连接。

在收卷过程，第三电机驱动丝杆转动，带动滑块以及计米器沿丝杆移动的过程中，电缆随着计米器的移动从卷筒的一端缠绕到卷筒的一端的另一端，滑块碰撞到对应侧的限位开关后，第二控制器控制第三电机反向转动，带动滑块以及计米器沿丝杆向另一侧移动，将电缆从卷筒的一端缠绕到卷筒的一端的另一端，保证电缆均匀、逐层缠绕在卷筒上，防止乱绳影响下次放卷。

进一步改进，所述第一支架上设置有导向杆，滑块上转动设置有导向轮，导向轮滑动式卡设在导向杆上，导向杆与丝杆平行设置。第三电机驱动丝杆转动，带动滑块沿丝杆移动的过程中，导向轮沿导向杆移动，通过设置导向杆和导向轮，提高结构稳定性，防止滑块在移动过程中晃动。

进一步改进，所述第一支架上设置有导线滑环，电缆的一端通过导线滑环后与第二控制器连接，解决了电缆缠绕，甚至拧断等问题。

进一步改进，所述第一支架的底部设置有万向轮，便于搬运；所述第一支架整体采用铝合金型材制成，便于加工、装配。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)、通过将第二控制器和电缆收卷机构集成在第一支架上，结构紧凑，便于携带；通过将控制系统设置在第一支架上，减少了控制系统设置在机器人主体结构中的密封风险。操作者可以通过第二控制器按钮进行操作，非常方便，将管道的中景象拍摄后在显示屏上显示，同时管道机器人的相关参数也可以在显示屏上显示，直观。

2)、通过设计成采用锥齿传动的结构，且第一锥齿轮和第二锥齿轮的齿数比为1:(1.5～5)，该齿数比，具有较大扭矩，增强驱动力，保证管道机器人能够稳定的运动。

3)、通过在支撑板上设置增加浮力第三壳体，第三壳体中填充中塑料泡沫材质，增加浮力，当管道中水较深时，机器人主体结构可以实现悬浮，快速推进。

4)、通过设置助力板上的隔离组件，将两个驱动装置分别位于隔离组件的两侧，则机器人主体在管道中前进时，两侧驱动装置的螺旋叶片因转动而激起的泥浆、水被隔离组件隔开，减小能耗；另外V字形的隔离组件类似于船的底部，起到分水、导航的作用。

5)、每个驱动装置的两个驱动滚轮的第二锥齿与滚轮的组合位于第一电机轴线的两侧，结构平衡，提高整体稳定性。

6)、滚轮采用镁合金材质制成，密度小，便于该管道机器人在水中运动时，能够悬浮；第一锥齿轮、第二锥齿轮采用尼龙材质制成，耐磨。

附图说明

图1为本实用新型所述锥齿传动管道机器人的结构图。

图2为本实用新型所述锥齿传动管道机器人的主体结构立体图。

图3为图2的右视图。

图4为第二壳体的结构图。

图5为助力板的结构图。

图6为摄像头的结构图。

图7为本实用新型所述驱动装置的立体图。

图8为图7的正视图。

图9为图8的A-A剖视图。

图10为第二连接件的立体图。

图11为第二连接件沿轴线的剖视图。

图12为第三连接件的结构图。

图13为第一连接件的结构图。

图14为第二锥齿轮、第一连接件和滚轮的结构图。

图15为滚轮本体的结构图。

图16为滚轮本体沿轴线方向的剖视图。

图17为第一锥齿轮的结构图。

图18为第二转轴的结构图。

图19为本实用新型所述管道机器人工控机的正视图。

图20为图19的左视图。

图21为导绳机构、计米器的立体图。

图22为图21的俯视图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-22所示，一种锥齿传动管道机器人，包括工控机3000和主体结构 1000。

所述主体结构包括支撑板40和转动设置在支撑板上的两个驱动装置，以及固定设置在支撑板40上的第一控制器。每个驱动装置包括驱动滚筒和设置在驱动滚筒两端的两个驱动滚轮；每个驱动滚轮包括第一锥齿轮10、第二锥齿轮16、第一连接件14和滚轮，第一锥齿轮10的一端沿轴线方向外凸起延伸形成凸台1001，凸台1001的中心沿轴线方向开设有贯穿第一锥齿轮的第一通孔1002；第一连接件14与第一转轴15固连，第一转轴15上转动套设第二锥齿轮16和滚轮，第一锥齿轮10和第二锥齿轮16啮合，第二锥齿轮16与滚轮同轴固连，第二锥齿轮16的半径小于滚轮的半径。

所述驱动滚筒包括内筒3、转动套设置在内筒3外部的外筒2，以及固定设置在外筒2外部的第一壳体1，第一壳体1的外周面沿其长度方向固定设置有螺旋叶片101；内筒中固定设置有第一电机4；所述驱动滚筒水平放置时，螺旋叶片101的下缘高于滚轮的下缘。螺旋叶片的下缘和滚轮的下缘的高度差为 2-10mm。螺旋叶片的高度为1-5cm。所述第一电机与第一控制器之间电连接。支撑板上设置有第二壳体30，第一控制器设置于第二壳体30中，第二壳体30 通过螺钉与支撑板固定连接，且第二壳体的与支撑板设置有密封圈；所述第二壳体的前端设置有由透明材质制成的前挡板32；前挡板32的边缘与第二壳体30 及支撑板40的表面之间密封固连；支撑板40的底部设置有流量传感器，流量传感器与第一控制器之间电连接。并且前挡板上密封设置有照明灯31。

所述第二壳体30的腔体中设置有摄像头90，摄像头90与第一控制器之间电连接；机器人在管道中行进时，摄像头实时拍摄管道中的景象，并传送给地面上的工控机显示，便于直观的了解到管道内的实际情况，管道中环境复杂。因为管道机器人工作环境的特殊性，所以防水是整个机器人的关键所在，第二壳体也不例外，第二壳体中一旦进水，则第一控制器损坏。第二壳体起到保护、支撑第一控制器的作用。

所述工控机包括第一支架300，所述第一支架上300设置有第二控制器、显示屏303、控制按钮、电缆收卷机构和电池。所述收卷机构包括第二电机、卷筒 306、缠绕在卷筒上的电缆200以及计米器307，第二电机驱动卷筒305的卷轴转动所述第二电机、显示屏、控制按钮和电池均与第二控制器电连接；电缆的一端连接主体结构中第一控制器，另一端和卷筒的卷轴固定后与第二控制器连接，工控机和主体结构通过电缆进行通讯，电池通过电缆为主体结构供电，电缆200 同时起到牵引主体结构的作用。

在搬用过程中，将管道机器人主体结构收纳在第一支架的腔体中；需要对市政或工业管道进行检测时，将管道机器人主体结构放进待检测管道中，管道机器人主体结构与工控机支架通过电缆连接，第二控制器通过电缆与管道机器人主体结构的第一控制器之间进行通信，电池为第二控制器和管道机器人主体结构供电。摄像头实时拍摄管道中的景象，通过电缆传送给地面上的工控机的显示屏显示，便于检测人员直观的了解到管道内的实际情况，同时将拍摄的图片储存在第二控制器中，并与第二控制器的数据库中已经存的图片进行对比，得出管道检测结果，并形成检测报告。同时，本次检测拍摄的图片添加到第二控制器的数据库中，进行不断更新，提高检测精准度。

采用该管道机器人进行管道检测，操作方便，智能化程度高，检测精度高，且高效，解决为人工难以检测的难题。

因为管道机器人主体结构工作环境的特殊性，所以防水是整个机器人的关键所在，第二壳体也不例外，第二壳体中一旦进水，则第一控制器损坏。第二壳体起到保护、支撑第一控制器的作用。

管道机器人主体结构沿管道前进过程中，第二控制器控制第二电机工作，驱动卷筒转动进行放卷，检测结束后第二电机反向转动驱动卷筒转动进行收卷电缆；也可以在卷筒上设置把手，通过转动把手带动卷筒转动，进行人工放卷或收卷。

当管道机器人主体结构在硬质介质上运动时，滚轮与地面接触，中间的螺旋叶片悬空，第一电机驱动第一锥齿轮转动，带动第二锥齿轮和滚轮转动，第一锥齿轮的齿数小于第二锥齿轮的齿数，所以扭矩大，锥齿传动扭动大，滚轮转动较快，不易打滑，驱动效果好。当管道机器人主体结构在软质介质上运动时，管道机器人因为重力作用会下陷，则滚轮和中间的螺旋叶片均与地面接触，第一电机驱动滚筒和滚轮一起转动，螺旋叶片转动，将淤泥等向后排出，使管道机器人向前移动，虽然此时管道机器人运动速度慢，但因为接触面积大，不会打滑；当管道机器人悬浮在水中时，螺旋叶片相当于螺旋桨，螺旋叶片转动向后排水驱动管道机器人前进。

在本实施例中，所述支撑板30上设置有增加浮力第三壳体50，第三壳体 50中填充中塑料泡沫材质，增加浮力，当管道中水较深时，机器人主体结构可以实现悬浮，快速推进。

所述支撑板的底部固定设置有助力板60，助力板包括的中部沿长度方向向下凹槽形成V字形的隔离组件61，两个驱动装置分别位于隔离组件61的两侧。通过设置助力板上的隔离组件，将两个驱动装置分别位于隔离组件的两侧，则机器人主体在管道中前进时，两侧驱动装置的螺旋叶片因转动而激起的泥浆、水被隔离组件隔开，减小能耗；另外V字形的隔离组件类似于船的底部，起到分水、导航的作用。

在本实施例中，所述支撑板30、第二壳体30、第三壳体50以及助力板60 均为碳纤材质制成，质量轻，强度高。

每个驱动装置的两个驱动滚轮的第二锥齿16与滚轮的组合位于第一电机轴线的两侧，结构平衡，提高整体稳定性。在其他实施例中，两个驱动滚轮的第二锥齿与滚轮的组合可以位于第一电机轴线的同一侧。

在本实施例中，在每个驱动装置中，所述第一电机4的输出轴伸出内筒，且位于外筒中，沿第一电机输出轴方向延伸依次同轴设置有第一法兰5、第一电机盖6和第二连接件8，第一法兰5、第一电机盖6和第二连接件8均为旋转体，第一法兰5通过螺钉与内筒的第一端面连接，第一法兰的内壁与第一电机输出轴之间存在间隙，第一法兰的外周面与外筒内壁之间存在间隙；所述第一电机盖6 呈圆环状，第一电机盖通过螺钉与第一法兰固连，第一电机盖的内壁与第一电机输出轴之间存在间隙，第一电机盖的外周面与外筒内壁之间存在间隙。

所述第二连接件8通过第一推力轴承7安装在第一电机盖6上，第二连接件 8的外周面与外筒2的内壁固连，且第二连接件的外周面设置有环形凹槽83，用于密封圈；第二连接件8靠近第一电机4一侧的端面中央沿轴线向外凸起并延伸形成第一柱状体81，第一柱状体81沿轴线开设有第一孔82，第一电机输出轴插入第一孔82中，第一电机输出轴通过键与第二连接件8固连；第二连接件8远离第一电机一侧的端面向外凸起并延伸形成第二柱状体84，第二柱状体84沿轴线向内凹陷形成第二孔85，第二孔为阶梯孔，第二空中设置有第一深沟球轴承 11和第一限位件12，其中第一限位件12嵌设在第一深沟球轴承11内，且与第一深沟球轴承11的内圈固连，第一深沟球轴承11抵靠在阶梯孔的台阶面上，其外圈与阶梯孔的内壁固连；第一限位件12与第二转轴9的一端固连。

其中一个驱动滚轮的第一锥齿轮10通过第一通孔1002密封转动套设在第二转轴9上，第二柱状体84的端部通过螺钉固定设置有第二端盖13，第二端盖的中心开设有第二通孔，凸台1001插入第二通孔中，且第二端盖与第一锥齿轮10 密封固连。

通过设置第一限位件与第二转轴固定连，且第二端盖抵靠在第一深沟球轴承的外端第一限位件随着第二转轴一起转动，防止第二转轴窜动，提高稳定性，且便于装配。

所述第二转轴9的另一端与穿过第一通孔后与第一连接件14固连；第二转轴9与第一转轴15垂直设置，第一锥齿轮9和第二锥齿轮16啮合。

所述内筒远离第一电机输出轴的一端连接有第三端盖19，第三端盖19与内筒的端面密封固连，第三端盖的外端面中心部向外凸起并延伸形成空心轴20，第一电机的电线从空心轴中穿出，电线与空心轴通过密封胶密封连接，空心轴 20上转动套设有第三连接件25，第三连接件25为旋转体，第三连接件25的外周面与外筒的内壁密封固连。

基于申请号：201710896483.1，名称：一种驱动滚筒的专利申请，以及申请号：201810153336X，名称：一种管道机器人驱动装置，申请人继续研究、反复试验，进行了改进，通过将第一电机输出轴通过键与第二连接件直接连接，第二连接件的外周面与外筒固连，第一电机与内筒固连，则第一电机驱动第二连接件转动，带动外筒转动，动力传递效率高，能量损耗小，保证外筒能够正常转动。

同时，在第二连接件、第三连接件的外周面设置密封件，设置多道防水组件，提高防水密封性能，保证第一电机能正常工作。

通过设置第一推力轴承，提高轴向载荷承载能力，增加整体结构稳定性，提高使用寿命。

在本实施例中，所述空心轴20上沿轴向向外依次套设有第二推力轴承21、隔片环、第二深沟球轴承22、密封骨架23和羊毛毡密封环24。

通过设置第二推力轴承，提高轴向载荷承载能力，增加整体结构稳定性，提高使用寿命。

通过设置密封骨架和羊毛毡密封环，提高防水密封性能，保证第一电机能正常工作。

所述第三连接件25为筒状，其腔体包括大径部252和小径部253，小径部的内壁沿径向凸起形成第一间隔部251，第二推力轴承21、隔片环和第二深沟球轴承22嵌于第三连接件大径部，密封骨架和羊毛毡密封环嵌于第三连接件小径部，且分别位于第一间隔部251的两侧。

其中，第二推力轴承的一端与第二端盖相抵靠，另一端与隔片环的一端面抵靠；第二深沟球轴承的一端与隔片环的另一端面抵靠，另一端抵靠在大径部和小径部之间的台阶面上。所述第三连接件远离第三端盖的一端中心部向外凸起并延伸形成第四柱状体，第四柱状体的中心开设有凹腔，另一个驱动滚轮的第一锥齿轮通过第一通孔密封转动套设在空心轴上，凸台插入凹腔中，且第四柱状体与第一锥齿轮通过螺钉密封固连；所述空心轴的末端与穿过第一通孔后与第一连接件固连；第二转轴与第一转轴垂直设置，第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合。通过设置结构，便于装配，防水性能良好，且结构稳定性强。

在本实施例中，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮的齿数比为1:3，该齿数比，具有较大扭矩，增强驱动力，保证管道机器人能够稳定的运动。

在其他实施例中，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮的齿数比可以为1:1.5、1:2、 1:2.5、1:3.5、1:4.5或1:5等，或者其中任意一个数值。

在本实施例中，所述第二转轴9上设置有环状第二间隔部903，第二间隔部 903将第二转轴分为第一段901和第二段902，其中第一锥齿轮10转动套设在第一段上，且凸台1001抵靠在第二间隔部903上，第二段902上设置有外螺纹，第一限位件12中心开设有螺纹孔，第二段902与第一限位件12螺纹连接，便于拆装。第一限位件远离第二间隔部的一端沿外周面凸起形成第三间隔部，第一深沟球轴承卡设在第二间隔部和第三间隔部之间，防止第一深沟球轴承沿轴向窜动，提高结构稳定性。

在本实施例中，所述滚轮包括滚轮本体17和第四端盖18，滚轮本体17的中开设有第三通孔172，第三通孔的内壁向外凸起形成第四间隔部173，第二锥齿轮16通过铜套转动套设在第一转轴15上，第一转轴15远离第一连接件14 的一端一体式设置有第二限位件，滚轮本体17通过第三轴承与第一转轴转动连接，第三轴承卡设在第二限位件和第四间隔部之间，第四端盖18与滚轮本体17 通过螺钉紧固，第四端盖抵靠在第四间隔部外圈上，且第四端盖与第二限位件之间存在间隙，防止第三轴承沿轴向窜动，提高结构稳定性，且便于装配。

在本实施例中，所述滚轮本体17的外周面上开设有凹槽，使滚轮本体的外周面形成多个防滑第三凸起171，第三凸起的高度为2～10mm，增大摩擦，防止打滑。

在本实施例中，所述滚轮本体17上开设有多个减重孔，减轻重量。

在本实施例中，每个驱动装置的两端分别通过一个第一钢管80与支撑板40 固定连接；所述第一连接件14上开设有第四通孔141、第五通孔142和第六孔 143，第四通孔、第五通孔和第六孔的轴线相互垂直，第二转轴9或者空心轴20 插入第四通孔141中，并通过螺栓与第一连接件14紧固；第一转轴15插入第五通孔142中并通过键与第一连接件连接；第六孔143为螺纹孔，所述第六孔143 为螺纹孔，第一钢管80的两端均设置有外螺纹，其中一端插入第一连接件14 的第六孔143中，并与之螺纹连接，第一钢管80的另一端穿过支撑板40，并通过两个螺母与支撑板40紧固，第一电机4的导线穿过空心轴20后，经过第一连接件14的第六孔143进入对应的第一钢管80的空腔中，然后穿出第一钢管80 后与第二壳体30上防水接头连接，防水接头的另一端通过导线与第一控制器之间电连接。通过在第一连接件上开设两两互相垂直的第四通孔、第五通孔和第六孔，同时满足三个不同方向的部件与之牢靠连接的要求，结构简单，便于装配，且稳定性好。

在本实施例中，所述滚轮采用镁合金材质制成，密度小，便于该管道机器人在水中运动时，能够悬浮；第一锥齿轮、第二锥齿轮采用尼龙材质制成，耐磨。

在本实施例中，所述第一支架300整体为立方体框架，采用铝合金型材制成，质量强，强度高，不易损坏。第一支架分为三层，记为上层结构301、中层结构和下层结构，其中，下层结构用于设置电池和收纳管道机器人主体结构，中层结构用于设置电缆收卷机构，第二控制器、显示屏和控制按钮设置于第一支架的上层结构。分层设计，便于安装不同的部件，设计合理，布局整体，美观。

在本实施例中，所述第一支架的上层结构与中层结构之间铰接，上层结构可以绕铰接处转动进行打开或盖合，上层结构与中层结构之间设置有液压杆302，液压杆302的一端与上层结构的侧壁铰接，另一端与中层结构对应侧的侧壁铰接；所述第二控制器设置在上层结构中，显示屏303和控制按钮嵌设在上层结构的内侧表面。上层结构与中层结构之间铰接设置，使用时向上转动将上层结构打开，通过设置液压杆，对上层结构起到支撑作用，防止上层结构意外向下转动而影响正常使用；使用结束后向下转动将上层结构盖合在中层结构上端，保护屏幕。

所述中层结构的上表面为操作平台，操作平台上放置有键盘和鼠标作为第二控制器的输入件，操作方便。

在本实施例中，还包括操控手柄304，操控手柄304可以通过有线或无线通信的形式与第二控制器连接。可以通过操作操控手柄来控制管道机器人主体结构在管道中运行。

在本实施例中，所述卷筒305的转轴通过轴承转动设置在第一支架300上，卷轴上固定套设有第一同步轮，第二电机输出轴上设置有第二同步轮，第一同步轮和第二同步轮通过同步带连接，通过同步带连接，防止打滑。安装轴承的轴承座可拆卸式安装在铝合金型材的卡槽中，可调节第二电机与卷筒之间的距离，拆装方便。

在本实施例中，还包括导绳机构308，所述导绳机构308包括第三电机3081、丝杠3082和滑块3083，第三电机3081固定在第一支架300上，第三电机3081 的输出轴通过联轴器与丝杠3082的一端固连，丝杠3082的两端通过轴承与第一支架300转动连接，丝杠3082与卷筒305的转轴平行设置；滑块3083套设在丝杠上，且与丝杠螺纹连接。

所述计米器307固定设置在滑块上，计米器包括第二支架3071、编码器3074，以及转动设置在第二支架上的第一滚轮3072、第二滚轮3072，编码器的转轴与第二滚轮的转轴固连，第一滚轮的外周面上开设有凹槽，第二滚轮的外周面上包覆有橡胶层，电缆从第一滚轮、第二滚轮之间穿过，电缆卡设在凹槽中，且电缆的表面与第一滚轮、第二滚轮的外周面接触，通过设置凹槽和橡胶层，防止电缆与第一滚轮、第二滚轮之间发生打滑现象，提高计米器的精度。

所述第一支架上设置有两个限位开关3086，两个限位开关位于丝杠的两端处，且两个限位开关与卷筒的两端相对应。所述第三电机和限位开关与第二控制器之间电连接。

在收卷过程，第三电机驱动丝杆转动，带动滑块以及计米器沿丝杆移动的过程中，电缆随着计米器的移动从卷筒的一端缠绕到卷筒的一端的另一端，滑块碰撞到对应侧的限位开关后，第二控制器控制第三电机反向转动，带动滑块以及计米器沿丝杆向另一侧移动，将电缆从卷筒的一端缠绕到卷筒的一端的另一端，保证电缆均匀、逐层缠绕在卷筒上，防止乱绳影响下次放卷。

在本实施例中，所述第一支架300上设置有导向杆3085，滑块上转动设置有导向轮3084，导向轮3084滑动式卡设在导向杆3085上，导向杆与丝杆平行设置。第三电机驱动丝杆转动，带动滑块沿丝杆移动的过程中，导向轮沿导向杆移动，通过设置导向杆和导向轮，提高结构稳定性，防止滑块在移动过程中晃动。

在本实施例中，所述第一支架300上设置有导线滑环，电缆的一端通过导线滑环后与第二控制器连接，解决了电缆缠绕，甚至拧断等问题。

在本实施例中，所述第一支架300的底部设置有万向轮309，便于搬运；所述第一支架整体采用铝合金型材制成，便于加工、装配。

本实用新型中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本实用新型中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。