伸缩式管道机器人装置

摘要

本发明公开了一种伸缩式管道机器人装置包括伸缩机构、锁止机构、机器人主舱体、前支撑轮系、后支撑轮系、中支撑轮系和可拆卸铰链；伸缩机构、锁止机构之间通过可拆卸铰链连接，伸缩机构、中支撑轮系之间通过螺栓连接，中支撑轮系、机器人主舱体之间通过可拆卸铰链连接，锁止机构、机器人主舱体之间通过可拆卸铰链连接，前支撑轮系与锁止机构之间，后支撑轮系与锁止机构之间均通过螺纹连接；本发明主体结构采用多节模块设计，便于机器人顺利通过弯曲管道。

主权项

伸缩式管道机器人装置，包括伸缩机构、锁止机构、机器人主舱体、前支撑轮系、后支撑轮系、中支撑轮系和可拆卸铰链；伸缩机构、前侧的锁止机构之间通过可拆卸铰链连接，伸缩机构、中支撑轮系之间通过螺栓连接，中支撑轮系、机器人主舱体之间通过可拆卸铰链连接，后侧的锁止机构、机器人主舱体之间通过可拆卸铰链连接，前支撑轮系与前侧的锁止机构之间，后支撑轮系与后侧的锁止机构之间均通过螺纹连接；伸缩机构包括步进电机、电机丝杠座、滚珠丝杠、弹性联轴器、固定侧轴承、支撑侧轴承、螺母座、伸缩推杆、导轨、磁珠座、霍尔开关座、接线仓、连接座、防水电缆接头、滚珠螺母、电机仓；步进电机固定在电机丝杠座上；滚珠丝杠一端通过弹性联轴器连接步进电机的输出轴，滚珠丝杠采用固定—支撑的安装方式，固定侧为固定侧轴承，支撑侧为支撑侧轴承，固定侧轴承通过螺钉固定在电机丝杠座上；滚珠丝杠上设有滚珠螺母，螺母座与滚珠螺母连接；伸缩机构设有两根导轨，导轨一端穿过螺母座，通过螺纹连接电机丝杠座，另一端通过螺钉固定连接支撑侧轴承的轴承座；伸缩机构设有两根伸缩推杆，伸缩推杆一端固定连接螺母座，另一端穿过支撑侧轴承的轴承座并通过螺钉固定连接接线仓；磁珠座固定在螺母座上，霍尔开关座固定在支撑侧轴承的轴承座上，霍尔开关座上面安装有霍尔开关，磁珠座与霍尔开关座相对应设置；接线仓上设有防水电缆接头，防水电缆接头接出的电缆用于霍尔开关座、后侧的锁止机构与机器人主舱体内控制系统的连接；接线仓上还设有连接座，通过连接销连接可拆卸铰链，可拆卸铰链的另一端连接后侧的锁止机构；电机丝杠座连接有电机仓，电机仓设有螺纹孔，用于固定中支撑轮系；伸缩式管道机器人装置设有结构完全相同的两套锁止机构，两套锁止机构包括行星减速步进电机、减速电机丝杠座、滚珠丝杠、螺母座、支撑臂、支撑体、连接杆、磁珠座、霍尔开关座、连接座、轮系固定座、减速电机仓；行星减速步进电机通过螺栓固定在减速电机丝杠座上；滚珠丝杠一端通过弹性联轴器与行星减速步进电机的输出轴连接，另一端固定连接轮系固定座；螺母座上设有3只呈120°周向对称分布的支撑臂固定座，轮系固定座也设有3只呈120°周向对称分布的支撑臂固定座；支撑臂包括两个支撑杆，两个支撑杆通过活动轴连接，活动轴穿过支撑体，一个支撑杆的一端连接螺母座上的支撑臂固定座，另一个支撑杆的一端连接轮系固定座的支撑臂固定座，3只支撑臂分别连接3个支撑臂固定座，支撑体 上设有橡胶防滑垫，其中一个支撑体内安装有微型测力传感器，用于检测支撑体对管道内壁间施加的压力；连接杆穿过螺母座，一端固定连接减速电机丝杠座，另一端固定连接轮系固定座，磁珠座通过紧定螺钉固定在连接杆上，霍尔开关座通过螺钉固定在螺母座上，对应设置，前支撑轮系与后支撑轮系均通过螺纹固定在轮系固定座上；减速电机仓通过螺纹固定连接减速电机丝杠座，减速电机仓上设有连接座，通过连接销连接可拆卸铰链，可拆卸铰链的另一端连接伸缩机构；连接座上设有防水电缆接头，用于连接机器人主舱体内设置的控制系统；机器人主舱体包括电路仓、接线口、防水电缆接头、开关盖、连接座、控制系统；控制系统位于电路仓内，接线口与电路仓通过螺纹连接，接线口上安装有防水电缆接头；开关盖通过螺纹与接线口连接，内部设有机器人总开关；机器人主舱体两端通过螺纹连接有连接座，通过连接销连接可拆卸铰链，通过连接座和可拆卸铰链，机器人主舱体的一端与后侧的锁止机构连接，另一端与中支撑轮系连接；控制系统包括电源模块、DSP+CPLD模块、外部传感器、惯性导航模块、电机驱动模块、视频模块、通讯模块；电源模块为管道机器人供电，DSP+CPLD模块中，DSP实现电机控制、数据采集与处理、上下位机通讯功能；CPLD用于辅助DSP工作，提供限位保护控制信号；惯性导航模块用于实时获取伸缩式管道机器人装置准确姿态和位置，输出至DSP+CPLD模块，获取地下管线的三维坐标；电机驱动模块为各机构步进电机提供驱动信号；视频传输模块将摄像头采集的视频图像输出至上位机；通讯模块实现管道机器人与上位机系统的实时通讯与控制；前支撑轮系包括摄像头仓、轮系中轴、中轴座、轮系固定盘、支撑臂座、支撑臂活动座、支撑臂、轮子，前支撑轮系前端设有摄像头仓，内部安装有防水摄像头，轮系中轴与中轴座固定连接，中轴座与轮系固定盘连接；轮系固定盘设有螺纹，用于和前侧锁止机构的轮系固定座相连；轮系中轴前端连接有支撑臂座；支撑臂活动座内固定有直线轴承，轮系中轴穿过直线轴承，支撑臂活动座能够在轮系中轴表面轴向移动；支撑臂座和支撑臂活动座均设有3个支撑臂轴孔，3只120°周向对称的支撑臂通过连接轴分别安装在两者之上；支撑臂的中间连接处通过轴承安装有轮子；支撑臂座和支撑臂活动座之间有活节螺栓连接的弹簧；后支撑轮系包括牵引环、后轮系中轴、轮系固定盘、支撑臂座、支撑臂活动座、支撑臂、轮子，牵引环通过螺纹固定后轮系中轴一端，后轮系中轴另一端固定在轮系固定盘上；轮系固定盘设有螺纹，用于和后侧的锁止机构的轮系固定座相连；支撑臂座通过螺钉固定在轮系 固定盘上，支撑臂活动座内设有直线轴承，后轮系中轴穿过直线轴承，支撑臂活动座能够在后轮系中轴上轴向移动；支撑臂座和支撑臂活动座均设有3个支撑臂轴孔，3只120°周向对称分布的支撑臂通过连接轴分别安装在两者之上；支撑臂的中间连接处通过轴承安装有轮子；支撑臂座和支撑臂活动座之间有活节螺栓连接的弹簧；中支撑轮系包括接线仓、中轮系中轴、支撑臂座、支撑臂活动座、支撑臂、轮子、连接座、防水电缆接头、弹簧；接线仓通过螺纹固定在中轮系中轴一端，中轮系中轴另一端固定在支撑臂座上；中轮系中轴为中空结构，控制系统的控制电缆从中穿过；支撑臂座设有螺纹孔，用于和伸缩机构的电机仓相连；支撑臂活动座内设有直线轴承，中轮系中轴穿过直线轴承，支撑臂活动座能够在中轮系中轴上轴向移动；支撑臂座和支撑臂活动座均设有3个支撑臂轴孔，3只120°周向对称分布的支撑臂通过连接轴分别安装在两者之上；支撑臂的中间连接处通过轴承安装有轮子；支撑臂座和支撑臂活动座之间有活节螺栓连接的弹簧；接线仓固定安装有连接座，通过连接销连接可拆卸铰链，可拆卸铰链的另一端连接机器人主舱体；连接座上固定安装有防水电缆接头，用于控制系统与步进电机之间的电缆连接。