[发明专利]一种微小型管道探测机器人

说明书

一种微小型管道探测机器人，包括分别由三个步进电机进行驱动的第一支撑机构、第二支撑机构以及步进机构，步进机构采用铰接的方式连接在第一支撑机构和第二支撑机构之间，所述的第一支撑机构和第二支撑机构包括均布在壳体外周上的多组支撑件，每组支撑件由交叉铰接在一起的两个屈伸臂组成，且其中一个屈伸臂的一端固定在壳体上，另一个屈伸臂的一端在步进电机的带动下沿轴向活动；所述的步进机构由两部分外壳组成，两部分外壳之间通过光杆衔接，两部分外壳在步进电机的带动下完成伸缩运动；当遇到弯道需要转动时，步进机构绕与支撑机构之间的铰接点转动。本发明能够实现管道内的自适应性支撑、行走以及转弯功能，优化空间上的利用程度。

技术领域

本发明属于管道探测领域，具体涉及一种微小型管道探测机器人。

背景技术

目前的管道机器人大多通过履带、轮子等装置实现在管道中的移动，却在实际工况中存在着或多或少的缺陷，例如西气东输的管道、核反应堆的管道等，维护和管理的成本较高。现有管道探测机器人的体积较大且行动不灵敏，不适用于小型管道。虽然国内已研究生产出一些机器人产品，但仍难以适应复杂的工况条件且研制成本较高，设备难以进行批量成产。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种微小型管道探测机器人，能够实现管道内的自适应性支撑、行走以及转弯功能，优化空间上的利用程度。

为了实现上述目的，本发明探测机器人采用的技术方案为：包括分别由三个步进电机进行驱动的第一支撑机构、第二支撑机构以及步进机构，步进机构采用铰接的方式连接在第一支撑机构和第二支撑机构之间，所述的第一支撑机构和第二支撑机构包括均布在壳体外周上的多组支撑件，每组支撑件由交叉铰接在一起的两个屈伸臂组成，且其中一个屈伸臂的一端固定在壳体上，另一个屈伸臂的一端在步进电机的带动下沿轴向活动；所述的步进机构由两部分外壳组成，两部分外壳之间通过光杆衔接，两部分外壳在步进电机的带动下完成伸缩运动；当遇到弯道需要转动时，步进机构绕与支撑机构之间的铰接点转动。

所述的第一支撑机构和第二支撑机构与步进机构的壳体之间通过自带铰接部分的铰接盖以及销轴进行铰接。所述两个支撑机构的壳体外周上均等间距分布有三组支撑件，壳体上沿轴向开槽为其中一个沿轴向运动的屈伸臂提供活动空间，沿轴向运动的屈伸臂端部与壳体内部的外圆盘相连，所述的外圆盘通过螺栓套装在与步进电机转轴相连接的丝杠上。

步进机构包括第一中间外壳和第二中间外壳，步进电机设置在第二中间外壳当中，第一中间外壳的一端设置内圆盘，步进电机通过转轴带动丝杠，所述的内圆盘与丝杠连接。第一中间外壳和第二中间外壳之间等间距分布三根光杆，光杆的长度为步进机构的伸缩范围。所述的步进电机均采用过度配合的方式通过电机座固定在各机构的壳体当中。探测设备通过缆线将管道内的实际工况反馈到PC终端，探测设备包括微型摄像头、照明光源以及传感器。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：采用模块化设计将机器人分解为三个模块，三个模块分别由相同规格的步进电机驱动，三部分模块协调运转来实现机器人在管道内自适应的支撑、行走和转弯功能，该机器人整体上采用对称式设计，当需要径向行走时，支撑机构上的支撑件紧贴管壁，步进机构的两部分外壳相互接触，此时后壳内的步进电机停止运转，前壳内的步进电机旋转使得屈伸臂收缩，当屈伸臂与管壁分离时电机停止运转，随后中间外壳中的步进电机运转，中间外壳沿着轴向移动至光杆的极限位置时，中间壳体中的步进电机停止运转，随即前壳内的步进电机运转，前壳内的步进电机旋转使得屈伸臂扩张与管壁接触时电机停止运转。之后，后壳内的步进电机旋转使得屈伸臂收缩从而与管壁分离时电机停止运转，中间壳体沿着轴向移动再次使两部分外壳相互接触，最后，后壳内的步进电机旋转使得屈伸臂扩张与管壁接触时电机停止运转，从而完成了一个步进周期。本发明步进机构采用铰接的方式连接在第一支撑机构和第二支撑机构之间，当遇到弯道需要转动时，两个铰接部分会围绕着铰接点转动。本发明充分利用管道机器人的纵向空间，在有限的空间里使得管道机器人能够为其他探测装备提供一个可操纵的探测移动平台，使用人性化，控制灵活。