本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种变口径炮膛清洗机器人。
背景技术
圆形管道是应用最广的传输管道，而传输管道往往直接接触传输物品，且实际传输管道往往架设于地表之下，当管道内壁被腐蚀或发生堵塞时，解决故障往往需要十分繁琐的方式。如清洗不及时容易发生事故。
火炮的炮膛就是一种常见的圆形管道，且工作环境十分恶劣，容易发生管壁残留火药等残留物的状况，不利于火炮的长时间使用。而炮膛内壁的清洗十分困难，且常见的清洗方式无法满足实战中快速清洗仿制炸膛的要求，在这种环境下，炮膛清洗机器人应运而生。
现如今市场上的炮膛清洗装置往往该装置结构复杂，移动不便，且在工作时占地面积大，清洗效率低。例如常见的炮膛清洗装置一般包括清洗杆和底座两部分，就具有占地面积大，清洗效率低的特点。且现有的炮膛清洗机器人往往只适用于一种口径的管道，无法满足复杂的工作环境，更不能满足实战中清洗时的通用的要求。因此可变口径的炮膛清洗机器人的出现可改变这种现状。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种变口径炮膛清洗机器人，旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种变口径炮膛清洗机器人，包括：调节机构和至少两个运动机构；所述运动机构包括第一轮组支架、第二轮组支架和第一连杆；所述第一连杆的一端与所述第一轮组支架的一端相连，另一端与所述第二轮组支架的一端相连；所述第一轮组支架的另一端及所述第二轮组支架的另一端分别与机器人主体相连；所述调节机构设在所述机器人主体靠近所述第二轮组支架的一端，且与所述第二轮组支架与所述第一连杆的连接处相连，用于驱动所述第二轮组支架运动；机器人的第一行走轮组与所述第一轮组支架的一端相连，所述机器人的第二行走轮组与所述第二轮组支架的一端相连。
其中，所述的变口径炮膛清洗机器人，还包括：至少一个清洗部件；所述清洗部件可旋转地设在所述机器人主体靠近所述第一行走轮组的一端。
其中，所述的变口径炮膛清洗机器人，还包括：动力部件、第一传动机构和第二传动机构；所述动力部件位于所述机器人主体内；所述第一传动机构穿过所述机器人主体上的第一开口与所述第一行走轮组相连；且所述动力部件的输出端通过所述第一传动机构与所述第一行走轮组相连；所述动力部件的输出端通过所述第二传动机构与所述清洗部件相连。
其中，所述机器人主体的侧壁上设有至少两个开口，所述开口的长度方向与所述机器人主体的轴向一致；所述运动机构位于所述开口处，且所述第一轮组支架的另一端与所述开口的壁面相连，所述第二轮组支架的另一端与所述开口的壁面相连。
其中，所述第一传动机构包括：蜗杆和至少两个蜗轮；所述动力部件的输出端与所述蜗杆的一端相连；所述蜗杆与所述蜗轮相啮合；所述蜗轮与所述第一行走轮组相啮合。
其中，所述第二传动机构为行星轮系；所述行星轮系包括一个与所述动力部件的输出端连接的太阳轮，多个与所述太阳轮啮合的行星轮，以及一个与所述行星轮啮合的内齿轮；所述清洗部件绕所述内齿轮的外壁分布，且与所述内齿轮连接。
其中，所述的变口径炮膛清洗机器人，还包括：摄像头和控制面板；所述控制面板与所述机器人主体靠近所述调节机构的端部相连，所述摄像头设在所述控制面板远离所述机器人主体的一端。
其中，所述的变口径炮膛清洗机器人，还包括：第一行程开关；所述第一行程开关设在所述机器人靠近清洗部件的端部；且所述第一行程开关与所述动力部件相连，用于控制动力部件的正转或反转。
其中，所述的变口径炮膛清洗机器人，还包括：第二行程开关；所述第二行程开关设在所述机器人靠近调节机构的端部；且所述第二行程开关与所述动力部件相连，用于控制动力部件的正转或反转。
其中，所述调节机构包括：调节螺母、调节弹簧、弹簧底座和至少两个调节连杆；所述机器人主体靠近所述第二轮组支架的端部具有凸台；所述弹簧底座、所述调节弹簧及所述调节螺母从下至上依次套设在所述凸台外；且所述调节弹簧的一端与所述弹簧底座相连，另一端与所述调节螺母相连；所述调节连杆的一端与所述第二轮组支架的一端相连，另一端与所述弹簧底座相连。
(三)有益效果
本发明提供的变口径炮膛清洗机器人，通过将机器人的第一行走轮组与第一轮组支架相连，第二行走轮组与第二轮组支架相连，且通过调节机构驱动第二轮组支架运动，达到改变第一行走轮组和第二行走轮组的工作半径的目的，使得走轮组能够更好与炮膛内壁接触，进而使得该机器人能够适应多种口径的炮膛，提高机器人的适用性；且该机器人具有结构紧凑、便于携带、且工作时占地面积小和工作效率高的优点。
附图说明
图1为本发明变口径炮膛清洗机器人的一个优选实施例的主视图的径向剖视图；
图2为图1所示的变口径炮膛清洗机器人的仰视图；
图3为图1所示的变口径炮膛清洗机器人的俯视图；
图4为图1所示的变口径炮膛清洗机器人中第二传动机构的结构示意图；
图5为图1所示的变口径炮膛清洗机器人中运动机构和调节机构的结构示意图；
图中，1-接头；2-控制面板；3-摄像头；4-第二行程开关；5-调节螺母；6-调节弹簧；7-调节支架；8-弹簧底座；9-调节连杆；10-第二轮组支架；11-第一连杆；12-电机支架；13-电机；14-联轴器；15-轮轴齿轮；16-蜗轮；17-蜗杆；18-第一行程开关；19-清洗刷；20-主轴；21-第一行走轮组；2101-第一行走轮；22-第二行走轮组；2201-第二行走轮；23-太阳轮；24-行星轮；25-内齿轮；26-第一轮组支架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1示出了本发明变口径炮膛清洗机器人的一个优选实施例的剖视图，如图1至图3所示，该变口径炮膛清洗机器人包括：调节机构和至少两个运动机构；运动机构包括第一轮组支架26、第二轮组支架10和第一连杆11；第一连杆11的一端与第一轮组支架26的一端相连，另一端与第二轮组支架10的一端相连；第一轮组支架26的另一端及第二轮组支架10的另一端分别与机器人主体相连；调节机构设在机器人主体靠近第二轮组支架10的一端，且与第二轮组支架10与第一连杆11的连接处相连，用于驱动第二轮组支架10运动；机器人的第一行走轮组21与第一轮组支架26的一端相连，机器人的第二行走轮组22组与第二轮组支架10的一端相连。
具体地，结合图1所示，以变口径炮膛清洗机器人包括两个运动机构为例进行说明，但并不用于限制本发明的保护范围。相应地，该变口径炮膛清洗机器人(即，机器人)包括两个第一行走轮组21和两个第二行走轮组22，即一个第一行走轮组21和一个第二行走轮组22构成机器人的一对走轮组，则该机器人有两对走轮组。例如，机器人主体的形状为圆柱形；例如，两个第一行走轮组21关于该机器人主体的轴线对称布置，或者，两个第一行走轮组21分别与机器人主体的轴线之间的夹角为锐角等；相应地，第二行走轮组22的安装位置与第一行走轮组21的安装位置相对应，即，一个第二行走轮组22与一个第一行走轮组21设在同一直线上，且可将该直线设为平行于机器人主体的轴线方向；两个第一行走轮组21和两个第二行走轮组22构成机器人的两对走轮组。另外，只要该两对走轮组能够带动机器人前行，其可以设在机器人主体的任意位置。
将第一行走轮组21与运动机构中第一轮组支架26的一端相连，例如，二者的连接为可拆卸连接，则可较方便的将轮轴齿轮15与第一轮组支架26拆离，以对第一行走轮组21进行维修或更换等。例如，将第二行走轮组22与运动机构中第二轮组支架10的一端相连，例如，二者的连接为可拆卸连接，则可较方便的将第二行走轮组22与第二轮组支架10拆离，以对第二行走轮组22进行维修或更换等。
以及，运动机构包括第一轮组支架26、第二轮组支架10和第一连杆11，且第一连杆11的一端与第一轮组支架26的一端相连，另一端与第二轮组支架10的一端相连；第一轮组支架26的另一端及第二轮组支架10的另一端分别与机器人主体相连，例如，上述的连接关系均为铰链连接或转动连接等；则第一轮组支架26、第二轮组支架10和第一连杆11构成四连杆机构。
且在机器人主体靠近第二轮组支架10的端部设置调节机构，以及将调节机构与运动机构中的第二轮组支架10的一端相连，例如，二者的连接关系为铰链连接或转动连接等，则可通过该调节机构驱动第二轮组支架10摆动，进而带动第一轮组支架26摆动。另外，也可将调节机构设在机器人主体开进第一轮组支架26的端部，将调节机构与第一轮组支架26的一端相连，则可通过该调节机构驱动第一轮组支架26摆动，进而带动第二轮组支架10摆动。且第二轮组支架10的摆动，会带动第二行走轮组22摆动，进而使得第二行走轮组22与机器人主体之间的距离发生变化；第一轮组支架26的摆动，会带动第一行走轮组21摆动，进而使得第一行走轮组21与机器人主体之间的距离发生变化，从而达到调节机器人的工作半径的目的；则可根据需要清洗的炮膛的口径，来调节机器人的工作半径，使得走轮组能够更好的接触炮膛内壁，提高该机器人的适用性。
在本实施例中，通过将机器人的第一行走轮组21与第一轮组支架26相连，第二行走轮组22与第二轮组支架10相连，且通过调节机构驱动第二轮组支架10运动，达到改变第一行走轮组21和第二行走轮组22的工作半径的目的，使得走轮组能够更好与炮膛内壁接触，进而使得该机器人能够适应多种口径的炮膛，提高机器人的适用性。
进一步地，变口径炮膛清洗机器人，还包括：至少一个清洗部件；清洗部件可旋转地设在机器人主体靠近第一行走轮组21的一端。例如，清洗部件为清洗刷19等；且将清洗部件设在机器人主体靠近第一行走轮组21的一端，即清洗部件和调节机构分别设在机器人主体的两端；以及，清洗部件可旋转，则在机器人对炮膛进行清洗时，使该清洗部件始终处于旋转状态，进而将炮膛内壁清洗干净。
进一步地，变口径炮膛清洗机器人，还包括：动力部件、第一传动机构和第二传动机构；动力部件位于机器人主体内；第一传动机构穿过机器人主体上的第一开口与第一行走轮组21相连；且动力部件的输出端通过第一传动机构与第一行走轮组21相连；动力部件的输出端通过第二传动机构与清洗部件相连。例如，动力部件为电机13；例如，机器人主体为空心圆柱，则电机13位于该机器人主体内，且该机器人主体上有第一开口，第一传动机构放置在第一开口处，且电机13通过第一传动机构与第一行走轮组21相连，则第一行走轮组21为主动轮，第二行走轮组22为从动轮；即，电机13旋转时，通过第一传动机构将电机13的动力传递至第一行走轮组21，使得第一行走轮组21旋转，且通过第一行走轮组21和第二行走轮组22的配合作用，使得机器人向前运动。
以及，动力部件的输出端通过第二传动机构与清洗部件相连，即电机13的输出轴通过第二传动机构与清洗部件相连；则电机13旋转时，通过第二传动机构将电机13的动力传递至清洗部件，使得清洗部件旋转，使得机器人所到之处均被清洗干净。即，电机13旋转时，能够使第一行走轮组21和清洗部件同时旋转，即机器人在前行的过程中将炮膛内壁清洗干净。
进一步地，机器人主体的侧壁上设有至少两个开口，开口的长度方向与机器人主体的轴向一致；运动机构位于开口内，且第一轮组支架26的另一端与开口的壁面相连，第二轮组支架10的另一端与开口的壁面相连。例如，在机器人主体的侧边上开设有三个开口，该机器人具有三个第一行走轮组21、三个第二行走轮组22和三个运动机构，但并不用于限制本发明；即一个运动机构驱动一对走轮组。例如，三个开口绕机器人主体的轴线均匀布置，且开口的长度方向与机器人主体的轴线方向平行，即，相邻两个开口之间间隔120°且；相应地，三个第一行走轮组21、三个第二行走轮组22的布置方式与开口的布置方式一致；即，三个第一行走轮组21绕机器人主体的轴线均匀布置，且一个第一行走轮组21和对应的第二行走轮组22布置在一个开口内，还可将三个第一行走轮组21设置机器人主体的同一轴截面内。
以及，将运动机构放置在开口处，且第一轮组支架26的另一端与该开口的侧壁相连，第二轮组支架10的另一端与该开口的侧壁相连，例如，上述的连接关系为铰链连接或转动连接等；即第一轮组支架26和第二轮组支架10分别位于开口的两端，例如，第一行走轮组21设在开口的后端，第二行走轮组22设在开口的前端。相应地，还可将第一传动构件放置在开口内，且靠近第一行走轮组21；则动力部件的输出端可通过第一传动构件与第一行走轮组21相连。
进一步地，第一传动机构包括：蜗杆17和至少两个蜗轮16；动力部件的输出端与蜗杆17的一端相连；蜗杆17与蜗轮16相啮合；蜗轮16与第一行走轮组21相啮合。若机器人设有三个第一行走轮组21，则该第一传动机构包括三个蜗轮16，即开口的数量、运动机构的数量、第一行走轮组21的数量、第二行走轮组22的数量和蜗轮16的数量保持一致。以机器人设有三个第一行走轮组21为例进行说明，但并不用于限制本发明的保护范围；相应地，第一传动机构包括三个蜗轮16。动力部件的输出端与蜗杆17的一端相连，例如，电机13的输出轴通过主轴20与蜗杆17的一端相连，例如，电机13的输出轴与主轴20通过联轴器14相连，即可将电机13的输出轴和主轴20设于同一直线，例如该直线为机器人主体的轴线。三个蜗轮16均与蜗杆17相啮合构成蜗轮16蜗杆17机构，则电机13旋转时可带动蜗杆17旋转，进而带动三个蜗轮16同时旋转；且由于蜗轮16与第一行走轮组21相啮合，例如，第一行走轮组21的轮轴齿轮15与蜗轮16相啮合；则可带动三个第一行走轮组21同时旋转，通过三队走轮组的相互配合，使得机器人向前运动。另外，还可将第一传动机构设为其他结构形式，只要其能将电机13的动力传递至第一行走轮组21即可。
另外，如图2和图3所示，第一行走轮组21包括两个第一行走轮2101，第二行走轮组22包括两个第二行走轮2201。
进一步地，如图4所示，第二传动机构为行星轮24系；行星轮24系包括一个与动力部件的输出端连接的太阳轮23，多个与太阳轮23啮合的行星轮24，以及一个与行星轮24啮合的内齿轮25；清洗部件绕内齿轮25的外壁分布，且与内齿轮25连接。例如，清洗部件为清洗刷19，例如，清洗刷19的材质为猪鬃毛、铜丝、钢丝或棉布等，实现对炮膛内壁的清洗或涂油。例如，清洗刷19绕内齿轮25的外壁均匀布置，在可通过该第二传动机构带动清洗刷19旋转。例如，电机13的输出轴通过主轴20与太阳轮23相连，即太阳轮23套设在主轴20上；多个行星轮24均与太阳轮23向啮合，例如，该行星轮24系包括四个行星轮24；且该四个行星轮24设在内齿轮25内，且均与内齿轮25相啮合。则在电机13带动主轴20旋转时，可带动太阳轮23和各行星轮24旋转，从而带动内齿轮25和其上的清洗刷19旋转，使得清洗刷19清洗炮膛的内壁。另外，该第二传动机构还可为其他结构，只要其能将电机13的动力传递至清洗部件即可。
进一步地，变口径炮膛清洗机器人，还包括：摄像头3和控制面板2；控制面板2与机器人主体靠近调节机构的端部相连，摄像头3设在控制面板2远离机器人主体的一端。即，将摄像头3和控制面板2设在机器人主体的前端；则机器人在对炮膛内壁进行清洗时，可通过摄像头3进行摄像，并将拍摄的画面显示在控制面板2上；另外，还可在控制面板2上设置接头1，通过该接头1可将摄像头3拍摄的画面传送至相应的设备上。
进一步地，变口径炮膛清洗机器人，还包括：第一行程开关18；第一行程开关18设在机器人靠近清洗部件的端部；且第一行程开关18与动力部件相连，用于控制动力部件的正转或反转。和/或，变口径炮膛清洗机器人，还包括：第二行程开关4；第二行程开关4设在机器人靠近调节机构的端部；且第二行程开关4与动力部件相连，用于控制动力部件的正转或反转。例如，第一行程开关18和第二行程开关4均为金属感应式传感器；即，第一行程开关18设在机器人主体的后端，第二行程开关4设在机器人主体的前端；例如，将第一行程开关18设在机器人主体与清洗部件之间，以及将第二行程开关4设在机器人主体与控制面板2之间。
机器人工作过程中，第一行程开关18和/或第二行程开关4都处于被触发状态，机器人在炮膛内按预设指令动作，当第一行程开关18断开时，清洗刷19的一侧露出炮膛外，电机13反转或制动；当第二行程开关4断开时，控制面板2的一端露出炮膛外，电机13反转或制动，以防止机器人掉出炮膛造成损坏。且通过设置第一行程开关18和第二行程开关4，可以防止机器人从炮膛内脱落，也可以实现机器人在炮膛内的往复运动，提高了机器人的自动化程度，使得机器人清洗后的炮膛较干净。
进一步地，调节机构包括：调节螺母5、调节弹簧6、弹簧底座8和至少两个调节连杆9；机器人主体靠近第二轮组支架10的端部具有凸台；弹簧底座8、调节弹簧6及调节螺母5从下至上依次套设在凸台外；且调节弹簧6的一端与弹簧底座8相连，另一端与调节螺母5相连；调节连杆9的一端与第二轮组支架10的一端相连，另一端与弹簧底座8相连。例如，调节机构包括三个调节连杆9，即调节连杆9的数量与第二行走轮组22的数量一致。例如，弹簧底座8的形成为圆环形，调节连杆9的另一端与弹簧底座8相连，例如，二者的连接关系为铰链连接或转动连接等，如图5所示。
例如，机器人主体包括相连的电机支架12和调节支架7，且电机支架12和调节支架7均为中空圆柱，电机13放置在电机支架12内，调节机构设在调节支架7处，如图1所示。则调节支架7远离电机支架12的端部具有凸台，且弹簧底座8、调节弹簧6及调节螺母5从下至上依次套设在凸台外；调节连杆9的一端与第二轮组支架10的一端相连，即调节连杆9的一端、第二轮组支架10的一端和第一连杆11的另一端连接在一起，如图5所示。当调节螺母5动作时，带动调节弹簧6动作；在调节弹簧6的牵引下弹簧底座8动作，进而带动调节连杆9前后动作，最终改变由第一连杆11、第一轮组支架26和第二轮组支架10构成的四连杆机构的高度，进而改变第一行走轮组21和第二行走轮组22与机器人主体之间的距离，最终改变机器人的工作半径。第一行走轮组21与第一轮组支架26相连，第二行走轮组22与第二轮组支架10相连接，随着第一轮组支架26和第二轮组支架10的抬升或下降，走轮组能更好的接触炮膛内壁，从而达到适应多种口径炮膛的工作要求。另外，调节机构还可为其他结构形式，只要其能驱动第二轮组支架10运动即可。
该变口径炮膛清洗机器人使用时具体操作如下：在利用机器人对炮膛进行清洗前，先将机器人的口径，通过对调节机构的调节以使机器人能刚好放入待清洗的炮膛，并保证第一行走轮组21和第二行走轮组22都与炮膛内部接触炮膛；之后接通机器人的电源。此时，在电机13的驱动下，主轴20开始旋转，清洗刷19开始绕炮膛轴线旋转，走轮组开始沿炮膛轴线向前运动；使得清洗刷19同时绕炮膛轴线旋转并沿炮膛轴线向前运动，则可完成对机器人走过的炮膛内壁的清洗。机器人在进行清洗工作时，整体进入炮膛内，基本不需占用炮膛外的空间，便于在各种环境下对炮膛进行清洗施工。
其中，第一行走轮组21和第二行走轮组22通过螺栓分别与第一轮组支架26及第二轮组支架10相连；第一轮组支架26与电机支架12相连，第二轮组支架10与调节支架7相连接；第一行走轮组21为主动轮组，第二行走轮组22为随动轮组。第一行走轮组21由电机13提供动力沿炮膛内壁运动。其中蜗杆17与主轴20相连接，蜗轮16与蜗杆17及轮轴齿轮15相连接，啮合构成蜗轮16蜗杆17机构，可以将动力由主轴20传递至第一行走轮组21，以驱动其运动。当主轴20旋转时通过上述一系列齿轮的相继动作使得第一行走轮组21动作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。