本實用新型涉及機電控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自適應(yīng)管道探傷機器人。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展、工業(yè)技術(shù)的不斷更新，從日常生活到工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn) ,管道幾乎無處不在，其中圓形管道的應(yīng)用最為廣泛。一旦管道發(fā)生事故 ,正常的生產(chǎn)和生活就要受到影響 ,甚至造成環(huán)境污染或者爆炸等嚴重后果。 此外 ,有很多設(shè)備上有管狀工件 ,例如鍋爐管、熱交換器管、蒸發(fā)器管、石油裂解爐管等 ,這些管狀工件也和管道一樣 ,其安全性需要保證。隨著計算機技術(shù)的廣泛普及和應(yīng)用，國內(nèi)外檢測技術(shù)都得到了迅猛發(fā)展，管道檢測技術(shù)逐漸形成管道內(nèi)、外檢測技術(shù)（涂層檢測、智能檢測）兩個分枝。傳統(tǒng)的管道檢測技術(shù)及設(shè)備維護都采用隨機選段人工開挖清潔維護方案，該方案具有極大的偶然性與隨機性不能徹底排除管道損壞而帶來的隱患。自驅(qū)動管內(nèi)機器人包括輪式、腳式、爬行式、蠕動式，還包括履帶式等。

因此，一種能在特殊工作環(huán)境下工作的“管道探傷機器人”的研制就顯得意義重大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了在地下、水下、極寒等極限工作環(huán)境中對大型管道進行定期檢查、維修、清理，確保管道系統(tǒng)安全、暢通及高效應(yīng)用，本實用新型提供了一種自適應(yīng)管道探傷機器人。

本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種自適應(yīng)管道探傷機器人，包括對稱設(shè)置于所述探傷機器人首尾兩端的仿生魚雷形探頭，分別連接所述雙向仿生魚雷形探頭后端的兩個動力傳動裝置、通過十字萬向聯(lián)軸器連接于兩個動力傳動裝置之間的動力輸送裝置，所述動力傳動裝置包括連接固定在所述雙向仿生魚雷形探頭后端的固定架、沿所述固定架的周向均勻分布設(shè)置的至少三個驅(qū)動車輪機構(gòu)，所述固定架上還設(shè)置有分別調(diào)節(jié)每個驅(qū)動車輪機構(gòu)徑向位置的車輪機構(gòu)徑向調(diào)節(jié)裝置；所述動力輸送裝置包括外殼、沿外殼周向均勻設(shè)置的至少三個驅(qū)動車輪機構(gòu)。

進一步地，所述的車輪機構(gòu)徑向調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置在所述固定架一端的調(diào)節(jié)電機、滑動設(shè)置在所述固定架上且通過絲桿螺母副連接所述調(diào)節(jié)電機的滑動板、沿周向均勻連接在所述固定架上的至少三個平行四邊形機構(gòu)，所述滑動板上沿周向均勻設(shè)置有若干驅(qū)動各平行四邊形機構(gòu)搖擺的連接件。

進一步地，所述固定架包括相對設(shè)置的第一固定板和第三固定板，所述第一固定板固定在雙向仿生魚雷形探頭后端，所述第一固定板和第三固定板之間平行地連接設(shè)置有若干與所述滑動板滑動配合的滑動導(dǎo)桿。

進一步地，所述驅(qū)動車輪機構(gòu)與固定架及外殼之間均設(shè)置有減震彈簧。

進一步地，所述的驅(qū)動車輪機構(gòu)包括具有凹槽的固定夾板、設(shè)置在所述固定夾板上的車輪、設(shè)置在所述凹槽內(nèi)的動力電機及圓錐齒輪副，所述動力電機通過圓錐齒輪副與車輪驅(qū)動連接。

進一步地，所述仿生魚雷形探頭包括魚雷形探頭殼體、通過電路設(shè)置在所述魚雷形探頭殼體上的CCD攝像機、位置和姿態(tài)傳感器、紅外檢測儀、周向定位儀、信息交互裝置，信號處理裝置。

進一步地，還包括用于檢測車輪所受壓力值的壓力傳感器，所述信號處理裝置根據(jù)所得的壓力值控制車輪機構(gòu)徑向調(diào)節(jié)裝置。

進一步地，所述的第一固定板和第三固定板之間還設(shè)置有第二固定板7-2。

進一步地，所述的車輪、以及固定夾板均采用ABS塑料結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述魚雷形探頭殼體采用高復(fù)合聚酯纖維材料。

本實用新型的有益效果：

本實用新型采用自驅(qū)動輪式結(jié)構(gòu)設(shè)計，各構(gòu)件之間采用十字軸萬向聯(lián)軸器聯(lián)接，加工方便，十字軸萬向聯(lián)軸器最大的特點在于其結(jié)構(gòu)有較大的角向補償能力，結(jié)構(gòu)緊湊，同時每部分加有三組輪子以達到360度完全支撐的效果，避免了因為不平衡造成的意外風(fēng)險。而且，裝有減震裝置的車輪設(shè)計不僅減弱平地行進時的震動，也減少了對節(jié)體外壁的磨損。同時，本實用新型應(yīng)用了絲桿使得該裝置可適應(yīng)半徑400mm到460mm，解決了一種機器人適應(yīng)一種管道的弊端節(jié)省了資源。管道探傷機器人的車輪、以及車身均采用ABS塑料結(jié)構(gòu)，這種材料節(jié)能環(huán)保、外形美觀且使得機器人更輕便。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型實施例的動力傳動裝置及仿生魚雷形探頭主視圖示意圖。

圖3為本實用新型實施例的動力傳動裝置及仿生魚雷形探頭左視圖示意圖。

圖4為本實用新型實施例的動力傳動裝置及仿生魚雷形探頭右視圖示意圖。

圖5為本實用新型實施例的動力輸送裝置立體結(jié)構(gòu)圖。

圖6為本實用新型實施例的動力傳動裝置左視圖。

圖7為本實用新型實施例的動力輸送裝置左視圖。

圖8為本實用新型實施例通過直管的工作狀態(tài)示意圖。

圖9為本實用新型實施例的通過彎管工作狀態(tài)示意圖。

圖中所示為：1-仿生魚雷形探頭、2-動力傳動裝置、3-動力輸送裝置、4-車輪、5-減震彈簧、6-連接件、7-1-第一固定板、7-2-第二固定板、7-3-第三固定板、8-滑動板、9-絲桿螺母副、10-1-調(diào)節(jié)電機、10-2-動力電機、11-固定夾板、12-圓錐齒輪副、13-十字軸萬向聯(lián)軸器、14-外殼。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述。

如圖1至圖7所示，一種自適應(yīng)管道探傷機器人，包括對稱設(shè)置于所述探傷機器人首尾兩端的仿生魚雷形探頭，分別連接所述雙向仿生魚雷形探頭后端的兩個動力傳動裝置2、通過十字萬向聯(lián)軸器13連接于兩個動力傳動裝置2之間的動力輸送裝置3，所述動力傳動裝置2包括連接固定在所述雙向仿生魚雷形探頭后端的固定架、沿所述固定架的周向均勻分布設(shè)置的至少三個驅(qū)動車輪機構(gòu)，所述固定架上還設(shè)置有分別調(diào)節(jié)每個驅(qū)動車輪機構(gòu)徑向位置的車輪機構(gòu)徑向調(diào)節(jié)裝置；所述動力輸送裝置3包括外殼14、沿外殼14周向均勻設(shè)置的至少三個驅(qū)動車輪機構(gòu)。

具體而言，所述的車輪機構(gòu)徑向調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置在所述固定架一端的調(diào)節(jié)電機10-1、滑動設(shè)置在所述固定架上且通過絲桿螺母副9連接所述調(diào)節(jié)電機10-1的滑動板8、沿周向均勻連接在所述固定架上的至少三個平行四邊形機構(gòu)，所述滑動板8上沿周向均勻設(shè)置有若干驅(qū)動各平行四邊形機構(gòu)搖擺的連接件6。

具體而言，所述固定架包括相對設(shè)置的第一固定板7-1和第三固定板7-3，所述第一固定板7-1固定在雙向仿生魚雷形探頭后端，所述第一固定板7-1和第三固定板7-3之間平行地連接設(shè)置有若干與所述滑動板8滑動配合的滑動導(dǎo)桿。

具體而言，所述驅(qū)動車輪機構(gòu)與固定架及外殼14之間均設(shè)置有減震彈簧5，當(dāng)外力作用于車輪上，迫使滑動車輪輪板向內(nèi)收縮，此時，減震彈簧5相當(dāng)于蓄能器，將外界的沖擊變形，轉(zhuǎn)化成自身的彈性形變，從而起到減震，抗震的作用。

具體而言，所述的驅(qū)動車輪機構(gòu)包括具有凹槽的固定夾板11、設(shè)置在所述固定夾板11上的車輪4、設(shè)置在所述凹槽內(nèi)的動力電機10-2及圓錐齒輪副12，所述動力電機10-2通過圓錐齒輪副12與車輪4驅(qū)動連接。

具體而言，所述仿生魚雷形探頭包括魚雷形探頭殼體、通過電路設(shè)置在所述魚雷形探頭殼體上的CCD攝像機、位置和姿態(tài)傳感器、紅外檢測儀、周向定位儀、信息交互裝置，信號處理裝置，所示CCD攝像機、位置和姿態(tài)傳感器、紅外檢測儀、周向定位儀、信息交互裝置，信號處理裝置采用現(xiàn)有管道機器人的常用技術(shù)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可根據(jù)需要進行選擇和安裝后進行信號探測及缺陷定位等功能，在此不再贅述。

具體而言，還包括用于檢測車輪所受壓力值的壓力傳感器，所述信號處理裝置根據(jù)所得的壓力值控制車輪機構(gòu)徑向調(diào)節(jié)裝置。

具體而言，所述的第一固定板7-1和第三固定板7-3之間還設(shè)置有第二固定板7-2。

具體而言，所述的車輪、以及固定夾板11均采用ABS塑料結(jié)構(gòu)。所述魚雷形探頭殼體采用高復(fù)合聚酯纖維材料。該自適應(yīng)管道探傷機器人的車輪、以及車身均采用ABS塑料結(jié)構(gòu)，ABS塑料具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定，表面關(guān)澤性能等有點，同時能夠保證車輪以及車身的抗沖擊能力、耐熱性、耐低溫性。所述自適應(yīng)管道探傷機器人的連接結(jié)構(gòu)均采用可鍛鑄鐵，該鑄鐵具有較高的強度、塑性和沖擊韌性，因而保證了連接件的穩(wěn)定性以及緊固性。所述魚雷形探頭殼體采用高復(fù)合聚酯纖維材料，高強度與高彈性保證了探頭的抗沖擊變形能力，而耐腐蝕能力確保了探頭在惡劣環(huán)境下依舊能正常工作，增加了其工作適應(yīng)性。

所述動力傳動裝置2和動力輸送裝置3內(nèi)部均包含有電源，用于對該自適應(yīng)管道探傷機器人提供能量，該能量驅(qū)動動力電機10-2，通過帶動圓錐齒輪副12對傳動進行90°變向，進一步驅(qū)動車輪4的運轉(zhuǎn)，十字軸萬向聯(lián)軸器13用于連接動力傳動裝置2和動力輸送裝置3使得整體能夠在管道中滑行。該自適應(yīng)管道探傷機器人具有自適應(yīng)功能，對于與車身半徑相當(dāng)?shù)某叽绲膱A形輸送管道，該機器人可以直接通過，當(dāng)圓形輸送管道的半徑小于車身半徑時（在前文所述的限定范圍之內(nèi)），外力擠壓車輪4，作用于固定夾板11上，進一步擠壓連接件6，連接件6會自動向下轉(zhuǎn)動，壓力傳感器檢測到壓力值大于閾值后，所述信號處理裝置根據(jù)所得的壓力值啟動調(diào)節(jié)電機10-1，絲桿螺母副9帶動連接滑動板8向右滑動，使得整體車身的半徑尺寸減小，也即各個驅(qū)動車輪機構(gòu)沿徑向向機器人的軸線靠攏，反之，壓力傳感器檢測到壓力值小于閾值后，所述信號處理裝置根據(jù)所得的壓力值啟動調(diào)節(jié)電機10-1，絲桿螺母副9帶動連接滑動板8向左滑動，整體的車身半徑尺寸就會增大，也即各個驅(qū)動車輪機構(gòu)沿徑向遠離機器人的軸線，這樣就可以實現(xiàn)該自適應(yīng)管道探傷機器人的半徑可變，自適應(yīng)不同管道半徑的大小，靈活性更強。

本實施例的車體支撐結(jié)構(gòu)均由高強度鑄鐵制成，具有超強剛性、優(yōu)異的承重能力且價格實惠。所述機器人車體連接結(jié)構(gòu)都通過鑄鐵造的連接件連接，有兩段連接件，構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；在極限位置設(shè)置有機械限位結(jié)構(gòu)，通過銷釘定位保證在極限位置車體穩(wěn)定。

所述自適應(yīng)管道探傷機器人采用360完全支撐的結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)在管道平穩(wěn)行進功能；調(diào)節(jié)式移動桿的靈活應(yīng)用，使得所述自適應(yīng)管道探傷機器人可適應(yīng)管徑400-460mm。

如圖8所示，所述自適應(yīng)管道探傷機器人采用雙對稱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)保證了機器人能夠在輸送管道內(nèi)自由滑動，而且為整體增加了動力傳輸，延長了機器人的工作時間，同時也適應(yīng)于長管的檢測；首尾兩端均裝有定位探頭，雙重探頭的安裝保障了機器人在管道檢測過程中的精準度與準確度。大大提高了檢測的效率，使檢測結(jié)果更為徹底。

如圖9所示，該管道探傷機器人采用十字軸萬向聯(lián)軸器13進行不同箱體之間的連接；十字軸萬向聯(lián)軸器13的有點在于，能夠使兩軸不在同一軸線，存在軸線夾角的情況下能實現(xiàn)所聯(lián)接的兩軸連續(xù)回轉(zhuǎn)，并可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。這一優(yōu)點有利于該管道探傷機器順利通過彎管等變曲率半徑的輸送通道。而十字軸萬向聯(lián)軸器13最大的特點在于其結(jié)構(gòu)有較大的角向補償能力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，因而保證了動力在不同箱體之間的傳輸。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式,但本實用新型的實施方式并不受所述實施例的限制,其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化,均應(yīng)為等效的置換方式,都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。