本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種履帶式小型管道機(jī)器人。

背景技術(shù)：

管道經(jīng)過長(zhǎng)期的使用后，內(nèi)壁不再像新鋪設(shè)的管道一樣光滑，會(huì)出現(xiàn)不同程度的結(jié)垢和雜質(zhì)粘附，從而造成管道內(nèi)壁的凹凸不平。如輸水管的內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生水垢、銹斑等沉淀物，輸油管道出現(xiàn)內(nèi)徑堵塞等情況，這樣大大增加了流體輸送過程中的阻力，使得管道的輸送能力大為降低，而且還會(huì)對(duì)管道材料造成腐蝕和傷害，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使管道破裂，造成運(yùn)輸流體的外泄，甚至爆裂的危險(xiǎn)情況。因此，管道機(jī)器人在現(xiàn)代管道檢測(cè)、維護(hù)上具有巨大的應(yīng)用價(jià)值，特別是在管道直徑較小、管道內(nèi)具有毒性氣體等環(huán)境下更是發(fā)揮著不可替代的作用。

目前的管道機(jī)器人功能較為單一，主要是用于管道的勘探檢測(cè)，在清理障礙物方面存在著諸多問題。如中國(guó)專利201511022673.8公開了輪式管道檢測(cè)機(jī)器人；中國(guó)專利201310609302.4公開了一種履帶式管道機(jī)器人；中國(guó)專利201210343246.X公開了小管道檢測(cè)機(jī)器人；中國(guó)專利200710072408.X公開了小管道檢測(cè)密閉式履帶差動(dòng)驅(qū)動(dòng)城市排水管道機(jī)器人。這些方案的不足之處在于沒有針對(duì)清理障礙物的有效機(jī)構(gòu)，并不能完成對(duì)管道的清理疏通。

針對(duì)上述問題，中國(guó)專利201610047373.3公開了一種可適應(yīng)不同管徑變化的履帶輪式管道清潔機(jī)器人，但是該發(fā)明將齒輪直接裸露在外，這在清理障礙物過程中很容易卡死。

另外在檢測(cè)方面，目前的方案僅僅是采用攝像頭來采集圖像，例如中國(guó)專利201010240870.8公開的管道機(jī)器人，其中采用攝像頭采集頭像并利用專用數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)傳回，不僅功能單一，沉重的數(shù)據(jù)線也會(huì)使機(jī)器人的行走距離受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在管道內(nèi)穩(wěn)定地長(zhǎng)距離行走、有效進(jìn)行管道勘探和清理工作的履帶式小型管道機(jī)器人。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種履帶式管道機(jī)器人，包括車身主體和行走機(jī)構(gòu)，所述行走機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)履帶式行走輪、兩個(gè)履帶式壓緊輪和兩個(gè)輪槽，所述兩個(gè)履帶式行走輪設(shè)置于車身主體下方兩側(cè)，所述履帶式壓緊輪設(shè)置于輪槽內(nèi)，所述兩個(gè)輪槽分別通過一伸縮桿連接于車身主體上部?jī)蓚?cè)，所述伸縮桿上均套設(shè)有一彈簧。

本發(fā)明的有益效果在于：該機(jī)器人利用壓緊輪壓緊管道上部，行走輪則壓緊管道底部，在彈簧和伸縮桿的作用下能夠在管道內(nèi)緊貼管壁，增加履帶式行走輪與管壁的摩擦力，提升驅(qū)動(dòng)能力，同時(shí)減小機(jī)器人清理障礙物時(shí)產(chǎn)生的后坐力帶來的影響，還可以適應(yīng)不同大小的管道，自動(dòng)調(diào)節(jié)車身高度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的前視圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)部示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例電子控制機(jī)構(gòu)的示意圖；

標(biāo)號(hào)說明：

1、行走機(jī)構(gòu)；1-1、履帶式壓緊輪；1-2、輪槽；1-3、伸縮桿；1-4、彈簧；1-5、履帶式行走輪；1-51、齒輪組；1-52、輪子；1-53、履帶；2、清理機(jī)構(gòu)；2-1、刀盤；2-2、銼刀；3、噴灑裝置；4、車身主體；5、掛鉤；6、超聲波傳感器；7、紅外傳感器；8、前探照燈；9、前攝像頭；10、高壓電源牽引線；11、右車輪電機(jī)；12、左車輪電機(jī)；

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖予以說明。

本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于:履帶式管道機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)1包括履帶式行走輪1-5和履帶式壓緊輪1-1，利用壓緊輪壓緊管道內(nèi)壁上方，行走輪則壓緊管道內(nèi)壁下方，使該機(jī)器人在管道內(nèi)能夠緊貼管壁，增加行走輪與管壁的摩擦力，提升驅(qū)動(dòng)能力，同時(shí)減小履帶式管道機(jī)器人清理障礙物時(shí)產(chǎn)生的后坐力帶來的影響，還可以適應(yīng)不同大小的管道，自動(dòng)調(diào)節(jié)車身高度。

請(qǐng)參照?qǐng)D1以及圖2，一種履帶式管道機(jī)器人，包括車身主體4和行走機(jī)構(gòu)1，所述行走機(jī)構(gòu)1包括兩個(gè)履帶式行走輪1-5、兩個(gè)履帶式壓緊輪1-1和兩個(gè)輪槽1-2，所述兩個(gè)履帶式行走輪1-5設(shè)置于車身主體4下方兩側(cè)，所述履帶式壓緊輪1-1設(shè)置于輪槽1-2內(nèi)，所述兩個(gè)輪槽1-2分別通過一伸縮桿1-3連接于車身主體4上部?jī)蓚?cè)，所述伸縮桿1-3上均套設(shè)有一彈簧1-4。

從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于：履帶式壓緊輪的設(shè)置，使機(jī)器人在管道內(nèi)緊貼管壁，增加履帶式管道機(jī)器人與管壁的受力面積，增加行走輪與管壁的摩擦力，提升驅(qū)動(dòng)能力，跨越性能好，也可在清理機(jī)構(gòu)進(jìn)行清理工作時(shí)，減小后坐力帶來的影響，使車身主體不會(huì)向后倒退；伸縮桿的設(shè)置，使履帶式管道機(jī)器人可以適應(yīng)不同的管徑，自動(dòng)調(diào)節(jié)車身的高度；彈簧的設(shè)置，為伸縮桿的調(diào)節(jié)提供彈力，同時(shí)使履帶式壓緊輪壓緊管壁。

進(jìn)一步的，所述履帶式行走輪1-5向車身主體4外側(cè)向下傾斜設(shè)置；所述輪槽1-2和伸縮桿1-3向車身主體4外側(cè)向上傾斜設(shè)置。

由上述描述可知，行走機(jī)構(gòu)的履帶式行走輪和履帶式壓緊輪分別朝向四個(gè)不同的方向設(shè)置，進(jìn)一步加大行走機(jī)構(gòu)與管壁的接觸面積，還能夠提升車身的高度，減小車身主體底部與管道底部淤泥之間的阻力。

進(jìn)一步的，履帶式管道機(jī)器人還包括清理機(jī)構(gòu)2，所述清理機(jī)構(gòu)2由多個(gè)銼刀2-2和刀盤2-1組成，多個(gè)銼刀2-2固定于刀盤2-1上，所述刀盤2-1設(shè)置于車身主體4前端。

由上述描述可知，清理機(jī)構(gòu)安裝在車身主體的前端，當(dāng)履帶式管道機(jī)器人遇到障礙物時(shí)，可旋轉(zhuǎn)刀盤上的銼刀，采用鉆孔清理的方式將障礙物粉碎，能夠有效清理掉堅(jiān)硬的障礙物。

進(jìn)一步的，履帶式管道機(jī)器人還包括電子控制機(jī)構(gòu)，所述電子控制機(jī)構(gòu)設(shè)置于車身主體4內(nèi)部，包括一單片機(jī)以及與單片機(jī)相連的刀盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、車輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、陀螺儀傳感器、超聲波傳感器6和紅外傳感器7。

由上述描述可知，電子控制機(jī)構(gòu)設(shè)置于車身主體內(nèi)部，結(jié)構(gòu)更加緊湊；刀盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和車輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)器直接和單片機(jī)相連，可以直接有效地控制履帶式管道機(jī)器人進(jìn)行行走和清理的工作；陀螺儀傳感器可以實(shí)時(shí)采集履帶式管道機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，幫助推算出履帶式管道機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，有利于確定管道的整體軌跡，這對(duì)于缺少圖紙的管道系統(tǒng)來講具有重大意義；超聲波傳感器能夠用來檢測(cè)前方障礙物的距離，幫助操作人員控制履帶式管道機(jī)器人進(jìn)行清理工作時(shí)的位置；紅外傳感器可檢測(cè)車身主體是否處于管道口，若處于管道口則不再往前行駛，防止操作人員操作不慎而導(dǎo)致車身主體跌落。

進(jìn)一步的，履帶式管道機(jī)器人還包括噴灑裝置3，前攝像頭9、前探照燈8、后攝像頭和后探照燈，所述噴灑裝置3、前攝像頭9、前探照燈8設(shè)置于車身主體4前端，且位于刀盤2-1上方；所述后攝像頭和后探照燈設(shè)置于車身主體4尾部。

由上述描述可知，履帶式管道機(jī)器人在進(jìn)行清理工作時(shí)，可開啟噴灑裝置來冷卻銼刀或者融化干燥土塊等障礙物；前攝像頭和后攝像頭的同時(shí)設(shè)置，可使履帶式管道機(jī)器人進(jìn)行大角度巡視，會(huì)對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，將現(xiàn)場(chǎng)情況反映給底面操作人員；前探照燈和后探照燈的設(shè)置，可幫助前后攝像頭采集到更清晰的畫面，更有利于操作人員控制。

進(jìn)一步的，所述電子控制機(jī)構(gòu)還包括與單片機(jī)相連的水泵電機(jī)控制器、前探照燈8驅(qū)動(dòng)器、后探照燈驅(qū)動(dòng)器，所述前攝像頭9和后攝像頭與所述單片機(jī)相連。

進(jìn)一步的，所述電子控制機(jī)構(gòu)還包括與單片機(jī)相連的電力貓，所述電力貓連接高壓電源牽引線10。

由上述描述可知，電力貓可以將電源線和數(shù)據(jù)線合并使用，減少了線纜數(shù)量，增加履帶式管道機(jī)器人的工作距離。

進(jìn)一步的，所述電子控制機(jī)構(gòu)還包括與單片機(jī)相連的氣體傳感器和溫濕度傳感器。

由上述描述可知，氣體傳感器和溫濕度傳感器可獲取當(dāng)前環(huán)境下的氣體濃度和溫濕度數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與當(dāng)前位置進(jìn)行整合，進(jìn)而得到管道的地理信息系統(tǒng)模型，為地面操作人員的具體操作提供依據(jù)。

進(jìn)一步的，所述車身主體4的尾部設(shè)置有掛鉤5。

由上述描述可知，所述掛鉤可用來綁一根繩子，若履帶式管道機(jī)器人進(jìn)入管道一段距離后，出現(xiàn)故障不能繼續(xù)前行了，此時(shí)可以通過拴在掛鉤上的繩子直接將機(jī)器人拉出管道進(jìn)行維修，方便快捷。

進(jìn)一步的，所述電子控制機(jī)構(gòu)還包括還包括刀盤電機(jī)、水泵電機(jī)和車輪電機(jī)。

請(qǐng)參照?qǐng)D1及圖2，本發(fā)明的實(shí)施例一為：一種履帶式管道機(jī)器人，主要由清理機(jī)構(gòu)2、行走機(jī)構(gòu)1、電子控制機(jī)構(gòu)和車身主體4組成。所述的行走機(jī)構(gòu)1包括了兩組履帶式行走輪1-5和兩組履帶式壓緊輪1-1，兩組所述履帶式壓緊輪1-1分別安裝在兩個(gè)輪槽1-2內(nèi)，兩個(gè)所述輪槽1-2的底部分別通過一個(gè)伸縮桿1-3連接于所述車身主體4上部的兩側(cè)，兩個(gè)所述伸縮桿1-3外套均套接著彈簧1-4；兩組所述履帶式行走輪1-5設(shè)置于所述車身主體4的下方兩側(cè)，每側(cè)均由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。所述履帶式行走輪1-5向車身主體4外側(cè)向下傾斜設(shè)置；所述履帶式壓緊輪1-1向車身主體4外側(cè)向上傾斜設(shè)置，所述履帶式行走輪1-5和履帶式壓緊輪1-1分別對(duì)稱分置于車身主體4的兩側(cè)，優(yōu)選的，相鄰的行走輪和壓緊輪之間的夾角為90°，提升了車身主體4的高度，減小車身主體4底部與管道底部淤泥之間的阻力。該行走機(jī)構(gòu)1的設(shè)置，可使履帶式管道機(jī)器人適應(yīng)不同大小的管徑。請(qǐng)參考圖2，當(dāng)履帶式管道機(jī)器人進(jìn)入管道后，所述伸縮桿1-3和所述彈簧1-4可根據(jù)管道的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)該伸縮桿1-3的長(zhǎng)度，進(jìn)而調(diào)節(jié)履帶式管道機(jī)器人的高度，使所述履帶式行走輪1-5緊貼管道的內(nèi)壁，有效增加了履帶式管道機(jī)器人與管道之間的摩擦力，提升履帶式管道機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)能力，同時(shí)減小所述清理機(jī)構(gòu)2清理障礙物時(shí)產(chǎn)生的后坐力的影響。且該履帶式管道機(jī)器人的履帶式行走輪1-5由左車輪電機(jī)12和右車輪電機(jī)11分別通過一個(gè)齒輪組1-51連接若干個(gè)輪子1-52，本發(fā)明優(yōu)選一個(gè)齒輪組1-51連接個(gè)輪子1-52，該輪子1-52與履帶1-53配合，齒輪組1-51包括蝸桿、蝸輪、第一錐齒輪、第二錐齒輪，動(dòng)力由電機(jī)依次經(jīng)過蝸桿、蝸輪、第一錐齒輪、第二錐齒輪和驅(qū)動(dòng)軸傳遞到履帶式行走輪1-5，從而帶動(dòng)機(jī)器運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)參考圖3，本發(fā)明的齒輪組1-51設(shè)置于車身主體4內(nèi)部，在清理障礙物的過程中不會(huì)造成輪子1-52卡死的情況。

如圖1所示，所述清理機(jī)構(gòu)2安裝在車身主體4的前端，主要由刀盤2-1和銼刀2-2組成，所述銼刀2-2固定于一個(gè)刀盤2-1上，所述刀盤2-1由刀盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。所述銼刀2-2為1個(gè)以上，優(yōu)選的實(shí)施例銼刀2-2數(shù)量為9個(gè)。當(dāng)履帶式管道機(jī)器人在遇到障礙物時(shí)可以啟動(dòng)刀盤電機(jī)，所述刀盤電機(jī)帶動(dòng)銼刀2-2旋轉(zhuǎn)，利用旋轉(zhuǎn)的銼刀2-2將障礙物粉碎。所述銼刀2-2可以多個(gè)并排固定于刀盤2-1上，也可以呈矩形、圓形等排列方式固定于刀盤2-1上，優(yōu)選的實(shí)施例采用多個(gè)并排的方式，多個(gè)銼刀2-2長(zhǎng)度可不同，優(yōu)選如圖1中所示，中間的最長(zhǎng)，兩側(cè)的依次變短，在遇到障礙物時(shí)，可先只用中間最長(zhǎng)的銼刀2-2鉆開一個(gè)小孔，隨著車身主體4向前行進(jìn)，逐漸增加銼刀2-2的工作數(shù)量，這種方式更有利于清理比較堅(jiān)硬的障礙物。該履帶式管道機(jī)器人還包括噴灑裝置3，前攝像頭9、前探照燈8、后攝像頭和后探照燈，所述噴灑裝置3、前攝像頭9、前探照燈8設(shè)置于車身主體4的前端，且位于刀盤2-1的上方；所述后攝像頭和后探照燈設(shè)置于車身主體4的尾部。所述前攝像頭9和所述后攝像頭的共同設(shè)置，可更大角度巡視管道內(nèi)的環(huán)境，對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將現(xiàn)場(chǎng)情況反映給操作人員。當(dāng)履帶式管道機(jī)器人遇到堅(jiān)硬土塊等障礙物時(shí)，地面操作人員首先根據(jù)前攝像頭9傳回的圖像進(jìn)行判斷，調(diào)整好機(jī)器人與障礙物之間的距離，緊接著開啟噴灑裝置3，將水灑在障礙物上，然后控制刀盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀盤2-1上的銼刀2-2來打碎障礙物。噴灑裝置3在此可起到融化干燥土塊等障礙物以及冷卻銼刀2-2的作用。

所述電子控制機(jī)構(gòu)設(shè)置于車身主體4的內(nèi)部，包括一個(gè)單片機(jī)，如圖4所示，單片機(jī)的周邊依次以并聯(lián)的方式電連接了氣體傳感器、溫濕度傳感器、陀螺儀傳感器、超聲波傳感器6、紅外傳感器7、前探照燈驅(qū)動(dòng)器、前攝像頭9、電力貓、后攝像頭、后探照燈驅(qū)動(dòng)器、右車輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、左車輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、刀盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和穩(wěn)壓器；所述穩(wěn)壓器的另一端電連接低壓電源；所述前探照燈驅(qū)動(dòng)器另一端電連接前探照燈8；所述電力貓另一端電連接高壓電源牽引線10；所述后探照燈驅(qū)動(dòng)器另一端電連接后探照燈；所述水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)器另一端電連接水泵電機(jī)；所述右車輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)器另一端電連接右車輪電機(jī)11；所述左車輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)器另一端電連接左車輪電機(jī)12；所述刀盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)器另一端電連接刀盤電機(jī)。所述的氣體傳感器和溫濕度傳感器可以感測(cè)履帶式管道機(jī)器人所處環(huán)境下的氣體濃度和溫濕度數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與機(jī)器人所處的地理位置進(jìn)行整合，進(jìn)而得到管道的地理信息系統(tǒng)模型；所述的陀螺儀傳感器可實(shí)時(shí)采集機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，幫助推算出履帶式管道機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，最終確定管道的布置路徑，這對(duì)于缺少圖紙的管道系統(tǒng)來講具有重大意義；所述的超聲波傳感器6可檢測(cè)前方障礙物的距離，幫助履帶式管道機(jī)器人在人工操作中斷的情況下進(jìn)行自主定位和行駛；所述的紅外傳感器7安裝在車身主體4前端的底部，可檢測(cè)機(jī)器人是否處于管道口，若處于管道口，則自動(dòng)停止向前行駛，防止操作人員操作不慎而導(dǎo)致機(jī)器人跌落；所述的電力貓可將電源線和數(shù)據(jù)線合并使用，簡(jiǎn)化通信線纜，增加履帶式管道機(jī)器人的工作距離；車身主體的尾部設(shè)置有掛鉤5，若機(jī)器人進(jìn)入管道一段距離后，機(jī)器人在發(fā)生故障不能行走時(shí)，可利用連接在掛鉤5上的繩子直接將機(jī)器人拉出管道外進(jìn)行維修，方便快捷。

綜上所述，本發(fā)明提供的履帶式管道機(jī)器人能夠有效識(shí)別、跨越障礙物，或采用鉆孔的方式配合噴灑裝置3，融化并清理堅(jiān)硬的障礙物；可以適應(yīng)不同的管徑，自動(dòng)調(diào)節(jié)車身的高度，在管道內(nèi)穩(wěn)定行駛，具有較好的驅(qū)動(dòng)性能；可以實(shí)現(xiàn)管口自動(dòng)探測(cè)、機(jī)器人主動(dòng)定位、管道內(nèi)氣體濃度和溫濕度檢測(cè)、管道內(nèi)大角度巡視、管道軌跡三維測(cè)繪等功能；線纜數(shù)量簡(jiǎn)化，機(jī)器人工作距離增加；還可利用車身主體4尾部的掛鉤5，方便將出現(xiàn)故障的機(jī)器人從管道中取回。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。