[發明專利]一種自適應管道巡檢機器人及管道缺陷檢測系統

有效

• 申請號: 202210833584.5
• 申請日: 2022-07-14
• 公開（公告）號: CN115234747B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 汪永明;周琪;洪偉奇;汪傳劍
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L55/44;G01N21/954;G01N29/04
• 代理公司: 合肥市科深知識產權代理事務所(普通合伙) 34235
• 代理人: 劉汪丹

1.一種自適應管道巡檢機器人，其特征在于，包括檢測支撐單元、擺動單元和驅動單元，其中檢測支撐單元包括檢測系統、前機體以及用于行走和支撐的自適應支撐機構；驅動單元包括后機體和用于驅動的自適應驅動機構；

前機體為中空的六棱柱，所述六棱柱的側面均分布有三個觀察口，所述六棱柱的表面前后端均分布有六個固定鉸座，前機體的腔體內安裝有檢測系統，前機體的尾端固連安裝有套筒；

自適應支撐機構設有三套且均布安裝在前機體的固定鉸座上，每套自適應支撐機構包括前伸縮桿套、前彈簧、前限位銷、前伸縮桿、第一前連桿、第二前連桿、超聲波檢測探頭、前“U”型輪架、支撐輪、車輪安裝架和車輪伸縮桿，其中前伸縮桿套與前機體頭部的固定鉸座通過鉸鏈連接，前彈簧安裝于前伸縮桿套內，前伸縮桿一端安裝于前伸縮桿套內，前伸縮桿另一端通過鉸鏈與第一前連桿和第二前連桿連接，前限位銷安裝于前伸縮桿底部并穿過前伸縮桿套兩側的限位槽，第一前連桿另一端與前機體尾部的固定鉸座通過鉸鏈連接，第二前連桿另一端與車輪安裝架通過鉸鏈連接，車輪安裝架與車輪伸縮桿固連，車輪伸縮桿安裝在套筒內，前“U”型輪架通過軸承組件安裝在車輪安裝架上，前“U”型輪架可繞車輪安裝架擺轉，前“U”型輪架的轉軸上裝有支撐輪。

2.根據權利要求1所述的一種自適應管道巡檢機器人，其特征在于，前“U”型輪架兩側各裝有一個超聲波檢測探頭。

3.根據權利要求1所述的一種自適應管道巡檢機器人，其特征在于，自適應支撐機構采用轉動導桿機構與曲柄滑塊機構串聯組成的組合機構，由前機體、前伸縮桿套、前伸縮桿和第一前連桿構成轉動導桿機構，由第一前連桿、第二前連桿、車輪伸縮桿和套筒構成曲柄滑塊機構，當管徑擴大時，前彈簧將前伸縮桿推出，通過第一前連桿和第二前連桿帶動車輪安裝架和車輪伸縮桿向外伸出，使支撐輪貼緊管壁；

當管徑減小時，管壁通過下壓支撐輪，使車輪安裝架和車輪伸縮桿收回，通過第一前連桿和第二前連桿帶動前伸縮桿縮回，并壓縮前彈簧，通過前限位銷與前伸縮桿套的限位槽控制前彈簧形變量，使前彈簧彈力穩定，從而使管道巡檢機器人具有自適應能力。

4.根據權利要求1所述的一種自適應管道巡檢機器人，其特征在于，擺動單元包括用于安裝轉動軸、擺動電機和擺動軸的中支架，安裝在擺動電機輸出端的第一圓柱齒輪，安裝在擺動軸上的第二圓柱齒輪，其中，擺動軸和轉動軸通過軸承安裝在中支架兩側，可沿各自軸向轉動，轉動軸一端與轉動電機輸出軸固連，帶動檢測支撐單元和擺動單元軸向轉動，擺動軸一端與前機體尾端固連。

5.根據權利要求1所述的一種自適應管道巡檢機器人，其特征在于，后機體為中空的六棱柱，所述六棱柱的側面均布三個觀察口，所述六棱柱的表面前后端均布六個固定鉸座，后機體的腔體內安裝有驅動電機，控制器，轉動電機，第四錐齒輪，其中第四錐齒輪安裝在驅動電機輸出軸上。

6.根據權利要求1所述的一種自適應管道巡檢機器人，其特征在于，自適應驅動機構設有三套且均布安裝在后機體的固定鉸座上，每套自適應驅動機構包括：后伸縮桿套、后彈簧、后限位銷、后伸縮桿、第一后連桿、第二后連桿、驅動輪、后“U”型輪架、傳動軸、第一錐齒輪、第二錐齒輪、花鍵軸、花鍵軸套、第三錐齒輪，其結構與自適應支撐機構類似，其中后“U”型輪架通過鉸鏈安裝在第二后連桿端部，傳動軸通過軸承組組件安裝在后“U”型輪架上，傳動軸兩側各安裝有一個驅動輪，第一錐齒輪安裝在傳動軸上，與第一錐齒輪相嚙合的第二錐齒輪安裝在花鍵軸光軸段的端部，花鍵軸的光軸段通過軸承組件安裝在后“U”型輪架上，花鍵軸的花鍵端安裝在花鍵軸套內，花鍵軸套通過軸承組件安裝在后機體上，第三錐齒輪安裝在花鍵軸套的尾部軸端。

7.根據權利要求6所述的一種自適應管道巡檢機器人，其特征在于，自適應驅動機構采用轉動導桿機構與曲柄滑塊機構串聯組成的組合機構，由后機體、后伸縮桿套、后伸縮桿和第一后連桿構成轉動導桿機構，由第一后連桿、第二后連桿、花鍵軸和花鍵軸套構成曲柄滑塊機構，當管徑擴大時，后彈簧將后伸縮桿推出，通過第一后連桿和第二后連桿帶動后“U”型輪架和花鍵軸向外伸出，使驅動輪貼緊管壁；當管徑減小時，管壁通過下壓驅動輪，使后“U”型輪架和花鍵軸收回，通過第一后連桿和第二后連桿帶動后伸縮桿縮回，并壓縮后彈簧，通過后限位銷與后伸縮桿套的限位槽控制后彈簧形變量，使后彈簧彈力穩定，從而使管道巡檢機器人具有自適應能力；

第四錐齒輪與第三錐齒輪嚙合，將驅動電機的動力依次傳遞至花鍵軸套、花鍵軸，再通過第二錐齒輪與第一錐齒輪的嚙合和傳動軸將動力傳遞至驅動輪，從而帶動管道巡檢機器人運動。