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小管道檢測機器人.pdf

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管道 檢測 機器人
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摘要
申請專利號:

CN201210343246.X

申請日:

2012.09.14

公開號:

CN102913715A

公開日:

2013.02.06

當前法律狀態:

終止

有效性:

無權

法律詳情: 未繳年費專利權終止IPC(主分類):F16L 55/32申請日:20120914授權公告日:20151209終止日期:20160914|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F16L 55/32申請日:20120914|||公開
IPC分類號: F16L55/32; F16L101/30(2006.01)N 主分類號: F16L55/32
申請人: 北京信息科技大學
發明人: 李天劍; 尹利君; 陳曉; 劉相權
地址: 100192 北京市海淀區清河小營東路12號
優先權:
專利代理機構: 北京金恒聯合知識產權代理事務所 11324 代理人: 李強
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210343246.X

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2017.11.03|||2015.12.09|||2013.03.20|||2013.02.06

法律狀態類型:

專利權的終止|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明的小管道機器人采用變徑設計機構,可根據管道的管徑調整姿態,確保管徑與機器人同軸,且適用范圍管徑為60-120mm的管道;該小管道機器人實現了一個電機同時帶動三個齒輪運動,從而實現小管道機器人的同軸移動;該小管道機器人具有雙級彈簧的緩沖結構,適應管道的細微變形。根據本發明的一個實施例的小管道檢測機器人包括:一個本體(30,29),與本體(30,29)相連的變徑機構,驅動所述變徑機構與所述本體之間的徑向距離的改變的驅動機構。

權利要求書

權利要求書小管道檢測機器人,其特征在于包括:
一個本體(30,29),
與本體(30,29)相連的變徑機構,
驅動所述變徑機構與所述本體之間的徑向距離的改變的驅動機構。
根據權利要求1的小管道檢測機器人,其特征在于所述變徑機構包括:
導槽(22);
連接本體和導槽(22)的平行臂(5)。
根據權利要求2的小管道檢測機器人,其特征在于所述驅動機構包括:
一個調整圈(3),
一個外表面具有螺紋的滑塊座(14),所述調整圈(3)與滑塊座(14)之間通過螺紋相連接,當調整圈(3)時,通過螺紋使滑塊座(14)沿著所述本體(30,29)的軸向進行移動,
一個滑塊(16),
支撐臂(4),其一端與滑塊座(14)相連,另一端與導槽(22)相連,
設置在滑塊(16)與滑塊座(14)之間的壓縮彈簧(15),從而使滑塊座(14)通過壓縮彈簧(15)帶動滑塊(16)產生相對于所述本體(30,29)的軸向移動,
從而帶動支撐臂(4)與滑塊(16)相連的所述一端的軸向移動,使導槽(22)產生相對本體(30,29)的徑向移動,從而實現變徑。
根據權利要求3的小管道檢測機器人,其特征在于所述驅動機構進一步包括:
一個套管(18),彈簧(15)套放在套管(18)上,彈簧(15)圍繞套管(18)設置。
根據權利要求3的小管道檢測機器人,其特征在于所述本體(30,29)包括:
至少兩個平行臂座(30),
連接所述至少兩個平行臂座(30)的連柱(29),每個所述平行臂的一端與導槽(22)相連,另一端與所述至少兩個平行臂座(30)之一相連。
根據權利要求3的小管道檢測機器人,其特征在于進一步包括:
后殼體(31),
設置在后殼體(31)上的后殼體蓋(8),其中,滑塊座(14)被固定在后殼體(31)上,后殼體蓋8對后殼體(31)起保護作用。
根據權利要求1-6之一的小管道檢測機器人,其特征在于進一步包括:
導槽蓋(6),
齒輪座(28),
同步帶(7),
主動輪(23),
從動輪(19),
皮帶(21),
安裝在導槽(22)與導槽蓋(6)之間的輔助輪(20),
齒輪座28,
安裝在齒輪座(28)中的主動齒輪(27)和從動齒輪(24),其中從動齒輪(24)通過同步帶(7)與主動輪(23)相耦合,
與主動齒輪(27)相連的電機(25),
從動輪(19),其通過皮帶(21)受到主動輪(23)的帶動,從而實現爬行器的移動。
根據權利要求7的小管道檢測機器人,其特征在于:
主動齒輪(27)是主動斜齒輪/蝸桿(27),
從動齒輪(24)是從動齒輪/蝸輪(24)相連。
根據權利要求1-6之一的小管道檢測機器人,其特征在于進一步包括:
后蓋(9),
設置在后蓋(9)上的拉鉤(26),其可與繩索連接,用于當機器人出現故障時進行人工回收,
安裝在后蓋(9)上的變節器(10),作為電源接頭。

說明書

說明書小管道檢測機器人
技術領域
本發明涉及一種小管道檢測機器人。
背景技術
管道是工業、能源、軍事裝備、城市建筑等領域中使用廣泛的物料運輸手段,城市污水、天然氣和工業物料運輸、給排水和建筑物的通風系統等,均使用大量復雜隱蔽的管道。保障這些管道系統的安全性和有效性至關重要。但是隨著使用年限的增加,管道不可避免地會出現老化、裂縫、腐蝕或者受到外來施工的破壞。如果不及時處理,一旦發生事故不但會帶來巨大的經濟損失,對環境也會造成嚴重的污染。因此,定期對管道進行勘查和維護,就顯得非常必要。為提高管道的壽命,就必須對管道進行有效的檢測維護,管道檢測機器人為滿足該需要而產生。
管道檢測機器人是針對油、氣等輸送管道的檢測、噴涂、接口焊接、異物清理等維護檢修作業所研制的一種特種機器人,它能進入人所不及、復雜多變的非結構管道環境中,通過攜帶的無損檢測裝置和作業裝置,對工作中的管道進行在線檢測、清理、維護,以保障管道的安全和暢通無阻地工作。
但是,現有管道機器人大多數適用于管徑為150mm以上的石油管道、地下污水管道等大管徑作業,無法完成小管道環境檢測。為了實現管徑為諸如60?120mm范圍內的金屬管道自動檢測,需開發一種變徑小管道檢測機器人,通過管道機器人采集、處理及分析管道內圖像數據,進而檢測出故障。以實現管道疏通、檢測、維修的自動化要求,并廣泛應用于排水、電力系統、工業輸送等領域。
發明內容
本發明公開了一種皮帶移動式小管道檢測機器人,包括爬行器,單自由度攝像頭。所述單自由度攝像頭放置在爬行器頂部。所述爬行器包括殼體、主傳動系、被動齒輪組、皮帶輪組、變徑機構。所述殼體內安置一個電機。電機與主動傳動系上的蝸桿相連。所述主傳動系包括一個蝸桿一個斜齒輪。蝸桿一端與電機相連,一端與斜齒輪相連,斜齒輪與被動齒輪組相連,起傳輸作用。所述被動齒輪組包括三個被動齒輪,被動齒輪與主動斜齒輪相嚙合,被動齒輪伸出部分通過同步帶與皮帶輪組中的主動輪相連。所述皮帶輪組包括一個主動輪,一個從動輪,六個導向輪,一條皮帶。本小管道機器人包括3個皮帶輪組。單個皮帶輪組中主動輪通過同步帶與被動齒輪組中的被動齒輪相連,然后通過皮帶帶動從動輪,從而實現小管道機器人的移動。所述變徑機構包括一個調整圈,一個表面有螺紋滑塊座,一個滑塊底座,一個套管,彈簧,一個支撐,兩個支撐肋,一個鎖緊螺母。套管一端與滑塊座相連,一端與滑塊底座相連,在滑塊座與滑塊底座間安放彈簧。支撐一端固定在滑塊座上,一端與導槽相連。支撐肋一端與導槽相連,一端固定在底座上,其支撐和旋轉軸作用。當旋轉調整圈,調整圈帶動滑塊座軸向移動,壓縮彈簧時,彈簧推動滑塊底座軸向移動,從而帶動支撐軸向移動,帶動導槽徑向伸張。當旋轉調整圈帶動滑塊座軸向移動,彈簧伸張時,滑塊底座通過套管帶動滑塊座軸向移動,從而帶動支撐軸向移動,帶動導槽徑向收縮。
根據本發明的一個方面,提供了一種輪式移動小管道機器人,其特征在于包括:
爬行器,其包括殼體及固定在殼體上的電機,蝸桿齒輪傳動系、皮帶輪組,變徑機構。
單自由度攝像頭。
附圖說明
圖1為根據本發明的一個實例的爬行器的主視圖;
圖2為根據本發明的一個實例的爬行器的俯視圖。
圖3為圖1所示實例的旋轉剖視圖;
附圖標記:
1攝像機    2前殼體       3調整圈      4支撐臂
5平行臂    6導槽蓋       7同步帶      8后殼體蓋
9后蓋      10變節器      11攝像頭接口 12螺柱
13鎖緊螺母 14滑塊座      15彈簧       16滑塊
17鎖緊墊片 18套管        19從動輪     20輔助輪
21皮帶     22導槽        23主動輪     24被動齒輪
25電機     26拉鉤        27主動斜齒輪 28齒輪座
29連柱     30平行臂座    31后殼體
具體實施方式
根據本發明的一個實施例,根據管道直徑的大小,通過變徑機構調整皮帶導槽的伸張度。如圖1-3所示的機器人包括本體、變徑機構和變徑驅動機構;本體包括至少兩個平行臂座30和連接該至少兩個平行臂座30的連柱29。變徑驅動機構包括一個調整圈3、一個外表面具有螺紋的滑塊座14,一個套管18,一個鎖緊螺母13,一個滑塊16,支撐臂4,一個鎖緊墊片17;變徑機構包括平行臂5和導槽22。彈簧15套放在套管18上。其中鎖緊螺母13將滑塊16與套管18固定在一起。鎖緊墊片17將套管18與滑塊座14固定在一起。彈簧15圍繞套管18設置。其中滑塊14通過套管18與滑塊座14相連,在兩者之間放有彈簧15。支撐臂4的一端與滑塊座14相連,另一端與導槽22相連。平行臂5共有六個,分為三組;每個平行臂的一端與導槽22相連,另一端與平行臂座30相連。其中滑塊座14固定在后殼體31上,后殼體蓋8被設置在后殼體31上,對后殼體31起保護作用。兩平行壁座30之間通過連柱29相連。
根據本發明的一個實施例的具體調整方式如下:當需要使導槽22伸張時,旋轉調整圈3,調整圈3與滑塊座14之間通過螺紋相連接,滑塊座14沿螺柱12軸向移動,滑塊座14通過壓縮彈簧15,帶動滑塊16產生軸向移動,從而帶動支撐臂4的軸向移動,支撐臂4的軸向移動導致導槽22產生徑向的伸張。當需要使導槽22收縮時,旋轉調整圈3,調整圈3與滑塊座14之間通過螺紋相連接,滑塊座14沿螺柱12產生軸向移動,彈簧15伸張,滑塊座14通過套管18帶動滑塊16軸向移動,從而帶動支撐臂4軸向移動,支撐臂4的軸向移動導致導槽22產生徑向的收縮。從而完成變徑。
在如圖2所示的實施例中,移動動力的傳遞方式為:電機25與主動斜齒輪(或者蝸桿)27相連,主動斜齒輪(或者蝸桿)27與從動齒輪(或者蝸輪)24相連,從動齒輪(或者蝸輪)24通過同步帶7與主動輪23相連,主動輪23通過皮帶21帶動從動輪19轉動,從而實現爬行器的移動。其中輔助輪20安放在導槽22中其中皮帶21的沿著由安裝在導槽22與導槽蓋6之間的輔助輪20移動。主動齒輪27,從動齒輪24安裝在齒輪座28中。齒輪座28固定在后殼體31上。導槽蓋6、導槽22固定在支撐臂4和平行臂5上。
根據本發明的一個實施例的機器人的尾部有拉鉤26,可與繩索連接,當機器人出現故障時,可進行人工回收。其中拉鉤26安放在后蓋9上。后蓋9上安裝有變節器10,為電機電源接頭。
本小機器人視頻采集通過與前殼體2相連接的攝像機1完成,攝像機1與攝像頭接口11相連接,進行信號傳遞。
本發明的優點包括:
一、本小管道機器人包括爬行器、攝像機1兩部分,全部采用模塊化設計,連接方便,使用可靠
二、本小管道機器人采用變徑設計機構,可根據管道的管徑進行調整,適用范圍廣;并且具有雙級彈簧的緩沖結構,適應管道的細微變形。
三、本小管道機器人與管道同軸,且與管壁緊密接觸,無側翻危險,越障能力強,圖像采集性穩定,便于定位。
四、本小管道機器人與管道同軸,攝像機1旋轉時,物距不發生變化,方便進行圖像的自動測量。
以上所述,僅為本發明的較佳實施例,并非對本發明作任何形式上的限制,任何本專業的技術人員,在不脫離本發明技術方案范圍內,當可利用上述揭示的技術內容作出更動或修改,這些更動或修改仍屬于本發明技術方案的范圍內。
本發明的優點包括:
1.本小管道機器人采用變徑設計機構,可根據管道的管徑調整姿態,確保管徑與機器人同軸,且適用范圍管徑為60?120mm的管道;
2.該小管道機器人實現了一個電機同時帶動三個齒輪運動,從而實現管道機器人的同軸移動;
3.該小管道機器人具有雙級彈簧的緩沖結構,適應管道的細微變形。

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