本發(fā)明屬于自動化設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種智能遙控自適應(yīng)管道機(jī)器人。

背景技術(shù)：

目前，激光加工技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于管道內(nèi)壁的激光熔覆、焊接、熱處理以及清洗等領(lǐng)域，國內(nèi)外相關(guān)專利與文獻(xiàn)對于管道加工的技術(shù)手段有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即激光頭自旋(焦點(diǎn)沿圓周路徑在管壁上移動)或者管道自旋。這些方法具有諸多缺點(diǎn)，比如：驅(qū)動加工頭旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，以及對應(yīng)設(shè)計(jì)的激光光路，使得加工頭整體結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，若讓管道旋轉(zhuǎn)則工件變位機(jī)構(gòu)復(fù)雜且難以保證管道與入射光束同軸；上述焦點(diǎn)與管道之間相對移動的方式還導(dǎo)致激光加工效率不高、加工效果不均勻，并且激光焦點(diǎn)沿圓周方向順序移動存在圓周熱應(yīng)力循環(huán)變化，導(dǎo)致管道可能變形等問題。

專利號ZL201510195584.7的中國發(fā)明專利《一種管道內(nèi)壁激光加工頭》公開了一種無須加工頭或管道自旋的管道內(nèi)壁激光加工頭，該管道內(nèi)壁激光加工頭利用多個(gè)錐透鏡、聚焦鏡和圓錐反射鏡的組合，構(gòu)成了環(huán)形聚焦線光束，無須加工頭或管道自旋，即可高效率、高精度、高質(zhì)量的完成管道內(nèi)壁的激光加工。但該管道內(nèi)壁激光加工頭工作時(shí)，需要與管道行走機(jī)構(gòu)配合，使加工頭沿管道前進(jìn)完成加工。

國內(nèi)外針對管道機(jī)器人的研究已經(jīng)有了長足的發(fā)展，常見的行走方式多為慣性沖擊行走、蠕動爬行、彈性驅(qū)動行走或輪式行走等，但是通過對比研究，不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有管道機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)和驅(qū)動原理相對復(fù)雜；對管徑變化的管道無法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)；需要外接電源提供動力，從而限制了機(jī)構(gòu)的靈活性及運(yùn)動范圍，因此很難被廣泛地推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種能夠適應(yīng)不同直徑的管道、結(jié)構(gòu)簡單、靈活性好的智能遙控自適應(yīng)管道機(jī)器人。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種智能遙控自適應(yīng)管道機(jī)器人，包括控制導(dǎo)向組件、萬向傳動組件和六個(gè)自適應(yīng)調(diào)整支架組件；

控制導(dǎo)向組件包括牽引銷軸、牽引殼體、電池盒、電池組、錐形轉(zhuǎn)接殼體、電路板、減速電機(jī)、減速電機(jī)安裝殼體、傳動階梯軸、滾動軸承、軸承擋圈和尼龍擋塊；所述牽引殼體用于將機(jī)器人與外部加工頭連接在一起，實(shí)現(xiàn)對加工頭的牽引；牽引殼體的內(nèi)部空腔內(nèi)安裝有電池盒，電池組安裝在電池盒內(nèi)；所述錐形轉(zhuǎn)接殼體的一端與牽引殼體的底部通過螺紋配合連接，另一端與減速電機(jī)安裝殼體通過螺紋配合連接；所述錐形轉(zhuǎn)接殼體內(nèi)部中空，空腔內(nèi)安裝有電路板，所述電路板與電池組相連，由電池組供電；所述減速電機(jī)安裝殼體為正六面體結(jié)構(gòu)，其以夾角120度分布的3個(gè)側(cè)面分別設(shè)有3個(gè)螺紋孔，用于固定安裝自適應(yīng)調(diào)整支架組件；減速電機(jī)安裝在減速電機(jī)安裝殼體的內(nèi)部空腔內(nèi)，減速電機(jī)與電路板相連，由電路板對其進(jìn)行控制；傳動階梯軸的一端與減速電機(jī)的輸出軸相連，另一端通過軸階與滾動軸承配合安裝，滾動軸承外圈與軸承擋圈內(nèi)壁套裝，尼龍擋塊內(nèi)嵌于傳動階梯軸與滾動軸承之間；

萬向傳動組件包括阻尼彈簧、萬向節(jié)、彈簧預(yù)緊手輪、手輪套筒、平面推力軸承、傳動軸、六面體套筒和錐形法蘭；所述萬向節(jié)的一側(cè)接頭通過銷軸與傳動階梯軸相連，另一側(cè)接頭通過銷軸與傳動軸配合安裝相連；所述傳動軸的第一端設(shè)置有通孔，中部設(shè)有臺階面，第二端設(shè)置有外螺紋；臺階面與外螺紋之間設(shè)置有對稱的兩個(gè)局部軸平面；所述六面體套筒的外壁上以夾角120度分布的3個(gè)側(cè)面分別設(shè)有3個(gè)螺紋孔，用于固定安裝自適應(yīng)調(diào)整支架組件；六面體套筒的一側(cè)端部設(shè)置有一與傳動軸的局部軸平面尺寸匹配的安裝孔；六面體套筒的另一側(cè)與錐形法蘭通過螺紋配合安裝；所述傳動軸一端通過銷軸與萬向節(jié)的一側(cè)接頭配合安裝；另一端插入六面體套筒內(nèi)，所述安裝孔與傳動軸的局部軸平面配合安裝，并通過臺階面和端部安裝六角螺母進(jìn)行軸向固定；所述阻尼彈簧的一端與尼龍擋塊抵接，另一端抵接彈簧預(yù)緊手輪并通過螺栓鎖緊；所述彈簧預(yù)緊手輪與手輪套筒通過螺紋配合安裝，通過調(diào)整彈簧預(yù)緊手輪與手輪套筒相對位置實(shí)現(xiàn)阻尼彈簧預(yù)緊力調(diào)整；平面推力軸承內(nèi)圈與傳動軸同軸配合安裝，外圈與手輪套筒內(nèi)壁配合安裝。

所述自適應(yīng)調(diào)整支架組件包括聚氨酯輪、深溝球軸承、聚氨酯輪轉(zhuǎn)軸、雙耳支架、雙耳固定座、兩根連桿、兩個(gè)彈簧定位銷、兩根彈簧、定位銷軸和安裝底座；所述安裝底座用于固定自適應(yīng)調(diào)整支架組件；六組自適應(yīng)調(diào)整支架組件中的三組固定安裝在減速電機(jī)安裝殼體的三個(gè)側(cè)面上，另外三組固定安裝在六面體套筒的三個(gè)側(cè)面上；所述聚氨酯輪、一對深溝球軸承、聚氨酯輪轉(zhuǎn)軸、雙耳支架和雙耳固定座組成轉(zhuǎn)輪組件，其中深溝球軸承為一對，分別內(nèi)嵌于聚氨酯輪兩側(cè)，雙耳支架安裝在雙耳固定座上，聚氨酯輪安裝在聚氨酯輪轉(zhuǎn)軸上，聚氨酯輪轉(zhuǎn)軸的兩側(cè)支撐安裝在雙耳支架兩側(cè)的雙耳結(jié)構(gòu)上；所述雙耳固定座包括平面底座和兩個(gè)立耳，平面底座上開設(shè)有兩個(gè)相對的弧形槽，并與雙耳支架上的螺紋孔正對，用于調(diào)整轉(zhuǎn)輪組件的角度并通過螺栓和螺母進(jìn)行鎖緊固定；所述連桿呈工字型，兩端設(shè)有對稱的雙耳結(jié)構(gòu)，中部為方形結(jié)構(gòu)，所述方形結(jié)構(gòu)上設(shè)置有螺紋孔；所述連桿的一端雙耳結(jié)構(gòu)通過銷軸安裝在雙耳固定座的底部，另一端雙耳結(jié)構(gòu)通過定位銷軸安裝在安裝底座上；兩根連桿平行安裝；第一個(gè)彈簧定位銷穿過安裝底座一端的通孔，左右兩端分別與兩根彈簧的第一端固定；第二個(gè)彈簧定位銷穿過遠(yuǎn)離第一個(gè)彈簧定位銷的連桿上的螺紋孔，左右兩端分別與兩根彈簧的第二端固定。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明所述的智能遙控自適應(yīng)管道機(jī)器人有較高的管道通過性能及穩(wěn)定性，可在一定曲率彎頭、變徑管道、閥門管道內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，尤其可有效解決小口徑管道中行進(jìn)時(shí)存在的卡死、不易轉(zhuǎn)彎、不易通過閥件、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重等問題；同時(shí)解決了現(xiàn)有管道機(jī)器人的能源供給缺陷、整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對變徑管道無法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)、自動化和智能化程度較低等問題。

2、本發(fā)明所述的智能遙控自適應(yīng)管道機(jī)器人通過萬向傳動組件中高強(qiáng)度彈簧及雙聯(lián)動連桿的作用，可適應(yīng)管道管徑變化，機(jī)器人在行進(jìn)過程中，保證了聚氨酯輪能夠始終接觸管道內(nèi)壁。

3、本發(fā)明所述的智能遙控自適應(yīng)管道機(jī)器人通過萬向節(jié)作為傳動裝置，可使機(jī)器人順利通過彎道，阻尼彈簧對萬向節(jié)組件起阻尼緩沖作用，主要為了防止機(jī)器人經(jīng)過過窄彎道時(shí)發(fā)生甩尾現(xiàn)象，從而保證機(jī)器人優(yōu)良的過彎性能及平穩(wěn)性。

4、本發(fā)明采用螺旋型驅(qū)動原理，在保證加工精度和行進(jìn)速度的前提下，大大降低了整體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，使得機(jī)器人在不同管徑的管道中行進(jìn)自如，其管徑自適應(yīng)范圍小至100mm，大至600mm，并且通過改變自適應(yīng)調(diào)整支架尺寸，可適用于更大直徑管道。

5、本發(fā)明所述的智能遙控自適應(yīng)管道機(jī)器人還可以方便的加載局域網(wǎng)無線遙控模塊，從而實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程操控及在線狀態(tài)監(jiān)測。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述智能遙控自適應(yīng)管道機(jī)器人的總體圖；

圖2為控制導(dǎo)向組件的剖面圖；

圖3為牽引殼體的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為萬向傳動組件的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為傳動軸的結(jié)構(gòu)圖；

圖6為六面體套筒的結(jié)構(gòu)圖；

圖7為自適應(yīng)調(diào)整支架組件的結(jié)構(gòu)圖；

圖8為雙耳支架的結(jié)構(gòu)圖；

圖9為雙耳固定座的結(jié)構(gòu)圖；

圖10為連桿的結(jié)構(gòu)圖；

圖中各標(biāo)號的含義如下：

控制導(dǎo)向組件1、萬向傳動組件3、自適應(yīng)調(diào)整支架組件2、牽引銷軸101、牽引殼體102、電池盒103、電池組104、錐形轉(zhuǎn)接殼體105、電路板106、減速電機(jī)107、減速電機(jī)安裝殼體108、傳動階梯軸109、滾動軸承110、軸承擋圈111、尼龍擋塊112、阻尼彈簧301、萬向節(jié)302、彈簧預(yù)緊手輪303、手輪套筒304、平面推力軸承305、傳動軸306、六面體套筒401、錐形法蘭402、通孔3061、臺階面3062、軸平面3063、弧形槽2051、立耳2052、安裝孔4011、雙耳結(jié)構(gòu)2061、方形結(jié)構(gòu)2062。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1-10所示，本發(fā)明提供了一種智能遙控自適應(yīng)管道機(jī)器人，包括：控制導(dǎo)向組件1、萬向傳動組件3和六個(gè)自適應(yīng)調(diào)整支架組件2。

控制導(dǎo)向組件1包括牽引銷軸101、牽引殼體102、電池盒103、電池組104、錐形轉(zhuǎn)接殼體105、電路板106、減速電機(jī)107、減速電機(jī)安裝殼體108、傳動階梯軸109、滾動軸承110、軸承擋圈111和尼龍擋塊112。

所述牽引殼體102主體呈圓錐狀，內(nèi)部為空腔，頂部設(shè)置有兩個(gè)對稱的凸耳，兩個(gè)凸耳上均設(shè)置有一通孔，兩個(gè)凸耳之間設(shè)置有用于安裝外部加工頭連接件的間隙；牽引銷軸101依次穿過左側(cè)凸耳上的通孔、外部加工頭連接件和右側(cè)凸耳上的通孔，將機(jī)器人與外部加工頭連接在一起，實(shí)現(xiàn)對加工頭的牽引。牽引殼體102的內(nèi)部空腔內(nèi)安裝有電池盒103，電池組104安裝在電池盒103內(nèi)。

所述錐形轉(zhuǎn)接殼體105的一端與牽引殼體102的底部通過螺紋配合連接，另一端與減速電機(jī)安裝殼體108通過螺紋配合連接。所述錐形轉(zhuǎn)接殼體105內(nèi)部中空，空腔內(nèi)安裝有電路板106，所述電路板106與電池組104相連，由電池組104供電。

所述減速電機(jī)安裝殼體108為正六面體結(jié)構(gòu)，其以夾角120度分布的3個(gè)側(cè)面分別設(shè)有3個(gè)螺紋孔，用于固定安裝自適應(yīng)調(diào)整支架組件2；減速電機(jī)107安裝在減速電機(jī)安裝殼體108的內(nèi)部空腔內(nèi)，減速電機(jī)107與電路板106相連，由電路板106對其進(jìn)行控制。所述電路板106加載了局域網(wǎng)無線終端控制模塊，可實(shí)現(xiàn)無線遙控控制機(jī)器人的前進(jìn)、后退及行進(jìn)速度的控制。

傳動階梯軸109的一端與減速電機(jī)107的輸出軸相連，另一端通過軸階與滾動軸承110配合安裝，滾動軸承110外圈與軸承擋圈111內(nèi)壁套裝，尼龍擋塊112內(nèi)嵌于傳動階梯軸109與滾動軸承110之間。

萬向傳動組件3包括阻尼彈簧301、萬向節(jié)302、彈簧預(yù)緊手輪303、手輪套筒304、平面推力軸承305、傳動軸306、六面體套筒401和錐形法蘭402。

所述萬向節(jié)302的一側(cè)接頭通過銷軸與傳動階梯軸109相連，另一側(cè)接頭通過銷軸與傳動軸306配合安裝相連。

所述傳動軸306的第一端設(shè)置有通孔3061，中部設(shè)有臺階面3062，第二端設(shè)置有外螺紋；臺階面3062與外螺紋之間設(shè)置有對稱的兩個(gè)局部軸平面3063。

所述六面體套筒401的外壁上以夾角120度分布的3個(gè)側(cè)面分別設(shè)有3個(gè)螺紋孔，用于固定安裝自適應(yīng)調(diào)整支架組件2。六面體套筒401的一側(cè)端部設(shè)置有一與傳動軸306的局部軸平面3063尺寸匹配的安裝孔4011。六面體套筒401的另一側(cè)與錐形法蘭402通過螺紋配合安裝。

所述傳動軸306一端通過銷軸與萬向節(jié)302的一側(cè)接頭配合安裝；另一端插入六面體套筒401內(nèi)，所述安裝孔4011與傳動軸306的局部軸平面3063配合安裝，并通過臺階面3062和端部安裝六角螺母307進(jìn)行軸向固定。

所述阻尼彈簧301的一端與尼龍擋塊112抵接，另一端抵接彈簧預(yù)緊手輪303并通過螺栓鎖緊；所述彈簧預(yù)緊手輪303與手輪套筒304通過螺紋配合安裝，通過調(diào)整彈簧預(yù)緊手輪303與手輪套筒304相對位置實(shí)現(xiàn)阻尼彈簧307預(yù)緊力調(diào)整。平面推力軸承305內(nèi)圈與傳動軸306同軸配合安裝，外圈與手輪套筒304內(nèi)壁配合安裝。

所述自適應(yīng)調(diào)整支架組件2可根據(jù)管道的直徑大小自動調(diào)整支架角度與高度，并確保每組支架的上的聚氨酯輪201緊貼管道內(nèi)壁。所述自適應(yīng)調(diào)整支架組件2具體包括聚氨酯輪201、深溝球軸承202、聚氨酯輪轉(zhuǎn)軸203、雙耳支架204、雙耳固定座205、兩根連桿206、兩個(gè)彈簧定位銷207、兩根彈簧208、定位銷軸210和安裝底座211。

所述安裝底座211用于固定自適應(yīng)調(diào)整支架組件2；六組自適應(yīng)調(diào)整支架組件2中的三組固定安裝在減速電機(jī)安裝殼體108的三個(gè)側(cè)面上，另外三組固定安裝在六面體套筒401的三個(gè)側(cè)面上。

所述聚氨酯輪201、一對深溝球軸承202、聚氨酯輪轉(zhuǎn)軸203、雙耳支架204和雙耳固定座205組成轉(zhuǎn)輪組件，其中深溝球軸承202為一對，分別內(nèi)嵌于聚氨酯輪201兩側(cè)，雙耳支架204安裝在雙耳固定座205上，聚氨酯輪201安裝在聚氨酯輪轉(zhuǎn)軸203上，聚氨酯輪轉(zhuǎn)軸203的兩側(cè)支撐安裝在雙耳支架204兩側(cè)的雙耳結(jié)構(gòu)上。所述雙耳固定座205包括平面底座和兩個(gè)立耳2052，平面底座上開設(shè)有兩個(gè)相對的弧形槽2051，并與雙耳支架204上的螺紋孔正對，用于調(diào)整轉(zhuǎn)輪組件的角度并通過螺栓和螺母進(jìn)行鎖緊固定。

所述連桿206呈工字型，兩端設(shè)有對稱的雙耳結(jié)構(gòu)2061，中部為方形結(jié)構(gòu)2062，所述方形結(jié)構(gòu)2062上設(shè)置有螺紋孔。所述連桿206的一端雙耳結(jié)構(gòu)2061通過銷軸安裝在雙耳固定座205的底部，另一端雙耳結(jié)構(gòu)2061通過定位銷軸210安裝在安裝底座211上。兩根連桿206平行安裝。

第一個(gè)彈簧定位銷207穿過安裝底座211一端的通孔，左右兩端分別與兩根彈簧208的第一端固定。第二個(gè)彈簧定位銷207穿過遠(yuǎn)離第一個(gè)彈簧定位銷207的連桿206上的螺紋孔，左右兩端分別與兩根彈簧208的第二端固定。

上述智能遙控自適應(yīng)管道機(jī)器人的工作原理為：

減速電機(jī)107驅(qū)動萬向傳動組件3及六面體套筒401轉(zhuǎn)動，安裝在六面體套筒401外側(cè)的三組自適應(yīng)調(diào)整支架組件3的聚氨酯輪201因緊貼于管道內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦力而轉(zhuǎn)動，由于聚氨酯輪201的轉(zhuǎn)動軸線與六面體套筒401的軸線呈一銳角傾斜角，故聚氨酯輪201與管道內(nèi)壁接觸點(diǎn)的運(yùn)動軌跡為沿著管道軸線的空間螺旋線，從而迫使六面體套筒401沿管道軸線行走；而安裝在控制導(dǎo)向組件1上的自適應(yīng)調(diào)整支架組件3的三組導(dǎo)向聚氨酯輪201的轉(zhuǎn)動軸線與六面體套筒401的軸線相互垂直，故控制導(dǎo)向組件1沿管道軸線方向隨動力驅(qū)動裝置一起前進(jìn)或后退，起到導(dǎo)向作用，以保證機(jī)器人整體在管道中能夠平穩(wěn)地行進(jìn)。該管道機(jī)器人作為牽引機(jī)構(gòu)可以拖動相關(guān)設(shè)備對管道進(jìn)行檢測、清洗、修復(fù)等作業(yè)。

本發(fā)明可改變?yōu)槎喾N方式對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，這樣的改變不認(rèn)為脫離本發(fā)明的范圍。所有這樣的對所述領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的修改，將包括在本權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。