一种环抱结构的制作方法

1.本实用新型属于机器人零部件技术领域，尤其涉及一种环抱结构。


背景技术：

2.现有很多气体、液体管道在使用中，需要定期对管道进行巡检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,依靠人工已经难以适应目前的管道环境，基于当前社会对安防巡检业务的迫切需求，尤其是石油化工到的管道巡检业务，众多单位或个人研发出能够在管道外壁进行移动的机器人来代替人工巡检。
3.现有附着在管道外沿行走的管道机器人，一般通过夹爪夹紧管道，但是其存在的问题是，夹爪常常无法有效夹紧管道，导致攀附力不稳，管道机器人无法沿管道稳定行走，也有一些机器人利用抱箍或者环形机械臂抱紧管道，但是现有夹紧组件通常只能抱紧指定管径的管道，通用性差，面对不同管径的管道只能更换其他规格机器人或者夹紧组件，操作繁琐，工作效率低下。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种环抱结构，可以对不同管径的管道进行夹紧操作，通用性好，能够适应复杂的管道环境。
5.为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
6.一种环抱结构，包括机架、具有塑性的同步带、导向组件以及收放卷同步带的卷料组件，导向组件包括转动设置于机架上的压辊，压辊位于卷料组件出料端外侧，同步带由卷料组件出料端引出至压辊内侧，且压辊将同步带向内挤压；同步带中部断开分为两段，卷料组件收卷和放卷可驱动同步带沿待测管件外表面移动以完成两段同步带的分开和抱合。
7.基于上述方案，本实用新型使用原理为，使用时将环抱结构放置在待测管道上，然后启动卷料组件放卷同步带，由于压辊位于卷料组件出料端口外侧，且压辊将同步带向内挤压，因此经过压辊导向之后的同步带会向内运动，而同步带向内运动的路线被待测管道所遮挡，因此同步带端部会接触到待测管道外壁，由于同步带具有塑性，且压辊对同步带始终具有向内的压力，因此同步带接触到管道后会紧贴管道外壁并沿其外表面移动，直到同步带对管道形成抱合。
8.优选地，导向组件还包括调节支架，压辊转动设置于调节支架下部，调节支架通过改变长度或角度以调节压辊对同步带的下压程度。
9.优选地，两段同步带分别为第一带体和第二带体，第一带体和第二带体下端分别设有第一锁合件和第二锁合件，第一锁合件和第二锁合件之间可拆卸配合。
10.优选地，第一锁合件和第二锁合件为相适配的永磁体或电磁铁或卡扣结构。
11.优选地，同步带内侧可拆卸连接有若干滑座，滑座包括座体以及设于座体内侧的行走体。
12.优选地，滑座还包括活动连接于座体内的活动体，活动体内端与座体之间设有弹性件，行走体设于活动体外端上。
13.优选地，行走体为活动安装于活动体上的滚子或者转动安装于活动体上的滚轮。
14.优选地，卷料组件包括两个转动安装于机架上的收卷辊以及驱动收卷辊转动的动力源，第一带体和第二带体分别缠绕在两个收卷辊上。
15.优选地，调节支架为可调伸缩杆且其上端转动连接于机架上。
16.优选地，机架底部设有定位件，定位件为电磁铁。
17.优选地，同步带内侧设有一塑性钢片层。
18.本方案的有益效果：本实用新型中由于同步带为软体结构，且具有较强的塑性，在压辊的导向作用下，可以使同步带环抱不同管径的管道，而且卷料组件通过收放卷可以控制同步带对管道的抱紧程度，通用性好，能够适应复杂的管道环境。
19.与传统带式或链式抱紧组件相比，而本实用新型的管道机器人的同步带无需人工进行套管操作，而且可以在无需手工操作的情况下自行分开和再次抱合，便于机器人实现跨障或者换向等动作。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例的示意图；
21.图2为本实施例的内部结构示意图；
22.图3为本实施例底部结构的示意图；
23.图4为本实施例中滑座的结构示意图；
24.图5为环抱结构周向转动得状态示意图。
25.说明书附图中的附图标记包括：机架200、卷料电机201、第一传动轴202、第二传动轴203、蜗杆204、蜗轮205、收卷辊206、调节杆207、压辊208、同步带209、第一带体2091、第二带体2092、第一锁合件210、第二锁合件211、滑座212、盖板2121、滚子2122、滑柱2123、弹簧2124、座体2125。
具体实施方式
26.将参照附图详细描述根据本实用新型的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。术语“依次包括a、b、c等”仅指示所包括的部件a、b、c等的排列顺序，并不排除在a和b之间和/或b和c之间包括其它部件的可能性。“第一”及其变体的描述仅仅是为了区分各部件，并不限制本实用新型的范围，在不脱离本实用新型的范围的情况下，“第一部件”可以写为“第二部件”等。
27.本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。
28.下面，参照图1-图5，详细描述根据本实用新型的优选实施方式。
29.本实施例提供了一种环抱结构，包括机架200、具有塑性的同步带209、导向组件以及收放卷同步带209的卷料组件，导向组件包括转动设置于机架200上的压辊208，压辊208位于卷料组件出料端外侧，同步带209由卷料组件出料端引出至压辊208内侧，且压辊208将
同步带209向内挤压；同步带209中部断开分为两段，卷料组件收卷和放卷可驱动同步带209沿待测管件外表面移动以完成两段同步带209的分开和抱合。
30.基于上述方案，本实用新型使用原理为，使用时将环抱结构放置在待测管道上，然后启动卷料组件放卷同步带209，由于压辊208位于卷料组件出料端口外侧，且压辊208将同步带209向内挤压，因此经过压辊208导向之后的同步带209会向内运动，而同步带209向内运动的路线被待测管道所遮挡，因此同步带209端部会接触到待测管道外壁，由于同步带209具有塑性，且压辊208对同步带209始终具有向内的压力，因此同步带209接触到管道后会紧贴管道外壁并沿其外表面移动，直到同步带209对管道形成抱合。
31.参见图1-图2，卷料组件动力源，动力源具体包括两个卷料电机201，两个卷料电机201均通过螺钉固定安装在机架200上，两个收卷辊206均通过轴孔配合方式转动安装在机架200上，两个收卷辊206分别与两个卷料电机201之间设有传动组件，传动组件包括转动安装于机架200上的第一传动轴202和第二传动轴203，第一传动轴202竖向设置且其顶端与卷料电机201输出轴之间通过一对啮合的锥齿轮相连，第一传动轴202上固定套设有蜗杆204，第二传动轴203横向设置且与收卷辊206同轴固定相连，第二传动轴203上固定套设有与蜗杆204啮合的蜗轮205。使用时卷料电机201通过一对锥齿轮带动第一传动轴202转动，第一传动轴202再通过蜗轮205蜗杆204带动第二传动轴203转动，从而再带动收卷辊206转动实现同步带209的收放卷。
32.参见图1，本实施例中，同步带209从中部断开分为两段，分别为第一带体2091和第二带体2092，第一带体2091和第二带体2092分别缠绕在两个收卷辊206上并且与收卷辊206通过齿牙配合。第一带体2091和第二带体2092下端分别设有第一锁合件210和第二锁合件211，第一锁合件210和第二锁合件211之间可拆卸配合，其中，第一锁合件210和第二锁合件211可以为相适配的永磁体或电磁铁或卡扣结构等，当放卷时第一带体2091和第二带体2092下端相接触即可通过磁性力或卡扣配合将两者合为一体，反之，收卷时收卷辊206给第一带体2091和第二带体2092施加向外的拉力，当拉力大于磁性力或者卡扣的卡合力时即可将第一带体2091和第二带体2092分离。
33.在一些实施例中，为了使同步带209具有较好的塑性且不会太软，同步带209内侧贴合有一层0.2mm厚的钢片层。
34.参见图2，两个收卷辊206下侧的出料端口分别水平朝向左侧和右侧，因此在不受外力干扰的前提下放卷同步带209时同步带209会水平朝向两侧。而本实施例中两个收卷辊206的出料端口处均设置有导向组件，具体地，导向组件包括转动安装在机架200上的压辊208，压辊208位于收卷辊206出料端口的外侧，本实施例中，压辊208位于收卷辊206出料端口的右下方，使同步带209由出料端引出至压辊208下方时压辊208会将同步带209向内挤压。其中，压辊208也为具有齿牙的辊体，使其与同步带209上的齿牙契合。
35.参见图1和图2在一些实施例中，导向组件还包括调节支架，压辊208转动设置于调节支架下部，调节支架通过改变长度或角度以调节压辊208对同步带209的下压程度。具体地，调节支架包括两根调节杆207，调节杆207上端通过销轴转动安装在机架200上，压辊208转动安装于两根调节杆207下端之间，使用时通过转动调节杆207以调节压辊208与收卷辊206出料端的高度差，调节完成后可通过卡环等卡固件对调节杆207的转动进行限位；本实施例中，调节杆207还可为可调伸缩杆，通过调节伸缩杆的长度或角度以调节压辊208与收
卷辊206出料端的高度差，达到调节压辊208对同步带209的下压程度，实现在不同管径的管道上作业。
36.参见图2，在一些实施例中，同步带209内侧可拆卸连接有若干滑座212，滑座212包括座体2125以及设于座体2125内侧的行走体。具体地，参见图4，座体2125上通过螺钉固定连接有盖板2121，座体2125和盖板2121将同步带209夹在中间，且盖板2121上设有与同步带209齿牙适配的凸起，使滑座212无法在同步带209上自由移动。
37.在一些实施例中，滑座212还包括活动连接于座体2125内的活动体，活动体内端与座体2125之间设有弹性件，行走体设于活动体外端上。具体地，活动体为滑柱2123，滑柱2123滑动配合于座体2125内，滑柱2123与座体2125内部之间设有弹簧2124。其中，行走体为活动安装于活动体上的滚子2122或者转动安装于活动体上的滚轮，本实施例中，行走体为滚子2122，滑柱2123前端部设有容纳滚子2122的容纳槽，且其端部通过螺钉固定有限位板。初始状态下，在弹簧2124的作用下使滑柱2123为向外伸出的状态，此时滚子2122位于座体2125外侧，机器人沿管道行走过程中，滚子2122能够作为辅助行走轮，减小同步带209与管道之间的摩擦力，保证机器人的行走顺畅性；当需要将机器人固定在指定位置时，收卷同步带209使同步带209抱紧管道，此时，滚子2122受到管道的挤压力会向座体2125内移动而挤压弹簧，直到座体2125外端表面与管道外壁接触，此种情况下可以增加同步带209与管道之间的摩擦，进而提升机器人固定状态下的稳定性。
38.本实施例中，第一锁合件210和第二锁合件211优选为一对可相互吸附的永磁体，第一带体2091和第二带体2092下端部均设置有滑座212，第一锁合件210和第二锁合件211分别固定在第一带体2091和第二带体2092下端的滑座212上，当第一带体2091和第二带体2092下端靠近是可通过永磁体进行吸合，完成对管道的环抱。在一些实施例中，第一锁合件210和第二锁合件211均与对应的滑座212之间设有弹性件，弹性件为弹簧，弹簧的设置可以使第一带体2091和第二带体2092在抱合时具有缓冲的作用，避免两者硬性接触。
39.参见图3，在另一些实施例中，机架200底部设有定位件，本实施例中定位件为电磁铁，通过电磁铁吸附在管道上，可以加强机器人在定位期间的稳定性。
40.参见图2，在一些实施例中，机架200上的滑座212、带体中部的滑座212以及带体下端部的滑座212内的弹簧的弹性系数依次降低，即机架200上的滑座212内弹簧的弹性最好，带体中部滑座212内弹簧的弹性其次，而带体端部的滑座212内的弹簧弹性最小，因此在实际环抱过程中，收卷辊收卷同步带时带体下端的滑座212最快收紧，然后继续收卷时会消除带体下端滑座212与永磁体之间弹簧的伸缩量，然后带体中部的滑座212开始收紧，而此时机架200上的滑座212内的弹簧还未被完全压缩，滚珠还在外侧，使机架200上部还具有可移动性，以完成其他操作。而当同步带完全收紧后，机架200底部的电磁铁会吸附在管道上。
41.基于上述设定，本实用新型得环抱单元还可绕管道周向转动，参见图5，当遇到障碍或者转向需要绕管道周向转动时，执行以下步骤即可：
42.s1，启动卷料电机201，带动两个收卷辊206对同步带209进行收卷，使同步带209上滑座212的滚子2122被压回滑座212内，进而使同步带209上的滑座212贴紧管道，此时同步带209处于刹车状态，同步带209相对于管道静止，并且此时机架200底部的滚子2122未被压回，使机架200具有移动性。
43.s2，启动卷料电机201，使所有卷料电机201输出轴均以相同的输出方向以及相同
的转速转动，即一侧的收卷辊206收卷同步带209，另一侧的收卷辊206放卷同步带209，在此过程中，抱紧管道的同步带209长度维持不变，使同步带209始终抱紧管道。此时同步带209相当于齿圈，收卷辊206转动时会沿着同步带209进行相对移动，即收卷辊206会带动机架200整体绕管道周向转动。
44.s3，机器人周向转动到指定位置（下方）后，机架200上的电磁铁通电吸合在管道上，此时机器人相对于管道静止，然后再启动卷料电机201，驱动两侧的收卷辊206同时放卷同步带209，使同步带209不再抱紧管道，同步带209上得滚子2122伸出滑座212，此时同步带209可与管道产生相对移动。
45.s4，然后再驱动两侧的卷料电机201输出轴同向转动，且卷料电机201输出轴同向转动的方向与步骤s2中卷料电机201输出轴的转动方向相反，此时同步带209会绕管道进行周向移动，使同步带209运动至第一锁合件210和第二锁合件211的部分正对障碍物（即上方）。
46.通过上述操作，同步带209与机体交替运动，可以使环抱结构运动到管道周向任意角度停止、避障。
47.本实用新型中由于同步带209为软体结构，且具有较强的塑性，在压辊208的导向作用下，可以使同步带209环抱不同管径的管道，而且卷料组件通过收放卷可以控制同步带209对管道的抱紧程度，通用性好，能够适应复杂的管道环境。与传统带式或链式抱紧组件相比，而本实用新型的管道机器人的同步带209无需人工进行套管操作，而且可以在无需手工操作的情况下自行分开和再次抱合，便于机器人实现跨障或者换向等动作。
48.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。