蠕动式管道机器人载体系统及其作业方法

摘要

本发明涉及一种蠕动式管道机器人载体系统及其作业方法。载体系统包括清障爪，载体系统还包括外管、驱动组件和球轮，驱动组件包括依次连接的电机、链轮和链条，链条设置在外管的外壁，链条具有球体固定座；球轮与球体固定座配合形成万向轮结构。球轮与球体固定座配合形成万向轮结构使得载体系统可以沿工作管道以蠕动式移动，这样就可以轻松越过较大的障碍物，避免载体系统在工作管道内出现死机、无法正常工作的问题。

权利要求

1.蠕动式管道机器人载体系统,蠕动式管道机器人载体系统包括清障爪，其特征在于，该系统还包括:外管；

驱动组件，所述驱动组件包括依次连接的电机、链轮和链条，所述链条设置在所述外管的外壁，所述链条具有球体固定座；

球轮，所述球轮与所述球体固定座配合形成万向轮结构；

所述蠕动式管道机器人载体系统还包括内管，所述内管具有中空结构,且在所述蠕动式管道机器人载体系统前进方向的上游端面设置有多个所述清障爪。

2.根据权利要求1所述的蠕动式管道机器人载体系统，其特征在于：所述链条设置在链条盒里，所述链条盒固接在所述外管的外壁上，所述球轮的至少一部分裸露在所述链条盒之外。

3.根据权利要求1或2所述的蠕动式管道机器人载体系统，其特征在于:所述电机和所述链轮安装在传动盒里，所述传动盒设置在所述内管与所述外管之间。

4.根据权利要求1或2所述的蠕动式管道机器人载体系统，其特征在于：所述电机为蜗轮蜗杆减速电机。

5.根据权利要求1或2所述的蠕动式管道机器人载体系统，其特征在于：所述链条沿所述外管的外壁的周向螺旋式布置。

6.根据权利要求1所述的蠕动式管道机器人载体系统，其特征在于：所述清障爪为具有缺口的矩形体，所述缺口位于所述上游端面的外侧。

7.蠕动式管道机器人载体系统的作业方法，该蠕动式管道机器人载体系统包括外管、内管、驱动组件和球轮；所述驱动组件包括依次连接的电机、链轮和链条，所述链条设置在所述外管的外壁，所述电机和所述链轮安装在传动盒里，所述传动盒设置在所述内管与所述外管之间，所述链条具有球体固定座，所述球轮与所述球体固定座配合形成万向轮结构，所述内管具有中空结构,且在所述蠕动式管道机器人载体系统前进方向的上游端面设置有多个清障爪；

其特征在于，该作业方法包括：

把蠕动式管道机器人载体系统放入到工作管道中，所述外管的外壁的至少一部分与所述工作管道的内壁贴合；

在电机的作用下，依次带动链轮和链条运动，链条上的球体固定座带动所述球轮蠕动，所述蠕动式管道机器人载体系统的整体相对于所述工作管道轴向移动；

所述清障爪把所述工作管道内壁上的障碍物沿中空结构的所述内管排出到前进方向的下游侧。

8.根据权利要求7所述的蠕动式管道机器人载体系统的作业方法，其特征在于：把所述外管的外壁的整体与所述工作管道的内壁紧密贴合。

9.根据权利要求7或8所述的蠕动式管道机器人载体系统的作业方法，其特征在于：把所述链条沿所述外管的外壁以周向螺旋式的方式进行布置。

说明书

蠕动式管道机器人载体系统及其作业方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种机器人的载体系统，具体地说，是涉及一种用于管道的穿缆、清污和检测的机器人载体系统及其作业方法。

背景技术

[0002] 管道是现代社会中非常常见的一种结构，其在众多领域中得到了广泛应用，电缆管道就是其中一种非常重要的管道类型。然而，诸如电缆管道等在使用一段时间后，管道内会积有污垢，这些污垢如果不处理，会对电缆管道的二次维护和穿线造成影响，有时根本无法通过电缆，因此管道应及时进行处理。另外，针对管道内部的环境参数的检测等也需要通过机器人在管道内进行采样。

[0003] 现有的管道清污、穿缆及检测的机器人载体系统一般采用投送式或顶入式，如果管道的距离较长，那么往往使工作仪器和检测设备无法到达指定地点。另外，现有的一些管道爬行机器人多采用多足爬行式，其虽然克服了机器人不能够达到距离较长管道目的地的问题，但是在遇到障碍物时，这种机器人很难逾越障碍物，并且其清理的障碍物的排放存在严重问题，机器人或者其载体系统容易发生堵塞，从而造成机器人故障频发。

发明内容

[0004] 针对现有的管道机器人载体系统在逾越障碍物时容易发生困难的问题，本发明主要目的是提供一种蠕动式管道机器人载体系统。

[0005] 针对现有的管道机器人载体系统在逾越障碍物时容易发生困难以及清理的障碍物的排放问题，本发明的另一目的是提供一种蠕动式管道机器人载体系统的作业方法。

[0006] 本发明提供的蠕动式管道机器人载体系统包括清障爪，载体系统还包括外管、驱动组件和球轮，驱动组件包括依次连接的电机、链轮和链条，链条设置在外管的外壁，链条具有球体固定座；球轮与球体固定座配合形成万向轮结构。

[0007] 由上述方案可见，球轮与球体固定座配合形成万向轮结构使得载体系统可以沿工作管道以蠕动式移动，这样就可以轻松越过较大的障碍物，避免载体系统在工作管道内出现死机、无法正常工作的问题。

[0008] 一个优选的方案是，链条设置在链条盒里，链条盒固接在外管的外壁上，球轮的至少一部分裸露在链条盒之外。

[0009] 由上述方案可见，链条盒一方面有利于对链条起到保护作用，另一方面可以对链条在外管的外壁上的排布方式起到很好地引导作用，此外，还可以对球轮与球体固定座的配合起到稳定作用。

[0010] 一个优选的方案是，蠕动式管道机器人载体系统还包括内管，电机和链轮安装在传动盒里，传动盒设置在内管与外管之间。

[0011] 由上述方案可见，合理利用载体系统的空间，内管与外管的设置有利于电机和链轮部件的结构布置，并且这样的结构可以有效避免电机和链轮遭受到外部的环境腐蚀。

[0012] 进一步优选的方案是，内管具有中空结构,且在蠕动式管道机器人载体系统前进方向的上游端面设置有多个清障爪。

[0013] 由上述方案可见，在前进方向的上游端，清障爪把工作管道内壁上障碍物松动后可以沿着中空结构的内管逐渐被移送到前进方向的下游端，设计非常合理，避免障碍物的堵塞作用对载体系统造成的影响。

[0014] 一个优选的方案是，电机为蜗轮蜗杆减速电机。

[0015] 由上述方案可见，蜗轮蜗杆减速电机可以为球轮提供强大的动力，而球轮的动力正是其在工作管道内前进的重要推动力，针对一些困难的障碍物，蜗轮蜗杆减速电机可以起到意想不到的技术效果。

[0016] 一个优选的方案是，链条沿外管的外壁的周向螺旋式布置。

[0017] 由上述方案可见，链条螺旋式布置的方式有助于载体系统整体的前进，提高工作效率。

[0018] 进一步优选的方案是，清障爪为具有缺口的矩形体，缺口位于上游端面的外侧。

[0019] 由上述方案可见，清障爪方案更有利于把工作管道的内壁上的障碍物清楚下来，增强载体系统的工作效率。

[0020] 本发明提供的蠕动式管道机器人载体系统的作业方法如下，其中该蠕动式管道机器人载体系统包括外管、内管、驱动组件和球轮；驱动组件包括依次连接的电机、链轮和链条，链条设置在外管的外壁，电机和链轮安装在传动盒里，所述传动盒设置在内管与外管之间，链条具有球体固定座，球轮与球体固定座配合形成万向轮结构，内管具有中空结构,且在蠕动式管道机器人载体系统前进方向的上游端面设置有多个清障爪；该作业方法包括：把蠕动式管道机器人载体系统放入到工作管道中，外管的外壁的至少一部分与工作管道的内壁贴合；在电机的作用下，依次带动链轮和链条运动，链条上的球体固定座带动球轮蠕动，蠕动式管道机器人载体系统的整体相对于工作管道轴向移动；清障爪把工作管道内壁上的障碍物沿中空结构的内管排出到前进方向的下游侧。

[0021] 一个优选的方案是，把外管的外壁的整体与工作管道的内壁紧密贴合。

[0022] 由上述方案可见，球轮产生的作用力增加，载体系统的工作效率提高。

[0023] 一个优选的方案是，把链条沿外管的外壁以周向螺旋式的方式进行布置。

[0024] 由上述方案可见，球轮产生的作用力增加，载体系统的工作效率提高。

附图说明

[0025] 图1是本发明蠕动式管道机器人载体系统实施例的结构图。

[0026] 图2是本发明蠕动式管道机器人载体系统实施例的主视图。

[0027] 图3是本发明蠕动式管道机器人载体系统实施例的左视图。

[0028] 图4是本发明蠕动式管道机器人载体系统实施例的清障爪的俯视图。

[0029] 图5是本发明蠕动式管道机器人载体系统实施例的传动盒在内管和外管上安装的结构图。

[0030] 图6是本发明蠕动式管道机器人载体系统实施例的电机和链轮的配合结构图。

[0031] 图7是本发明蠕动式管道机器人载体系统实施例的链条、球体固定座和球轮之间的配合结构图。

[0032] 以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

[0033] 如图1、图2和图3所示，本实施例的蠕动式管道机器人载体系统包括外管10、内管20、驱动组件、球轮、链条盒30和清障爪40。清障爪的数量为八个，且这八个清障爪40沿前进方向上游端面41的周向均匀布置。外管10的外壁设置有以焊接方式固定的链条盒30，链条盒30沿外管10的外壁的周向螺旋式布置。内管20为中空结构，也就是内管20为贯通的两端敞口的结构。

[0034] 如图4所示，每一个清障爪40均为具有缺口的矩形体42，且当矩形体42安装在上游端面41上时保持缺口位于上游端面41的外侧。

[0035] 如图5和图6所示，在内管20与外管10之间具有传动盒11，电机50和链轮51均设置在传动盒11内，其中电机50优选为蜗轮蜗杆减速电机。驱动组件包括依次连接的电机50、链轮51和链条52，内管20与外管10的设置有利于传动盒11避免外部环境中物质的腐蚀。如图7所示，链条52上具有球体固定座54，球轮55与球体固定座54配合形成万向轮结构。球轮55与球体固定座54配合形成万向轮结构使得载体系统可以沿工作管道以蠕动式移动，这样就可以轻松越过较大的障碍物，避免载体系统在工作管道内出现死机、无法正常工作的问题。

[0036] 本实施例的链条52设置在链条盒30里，球轮的一部分裸露在链条盒30之外，由于链条盒30呈螺旋式布置，因此链条52在外管10的外壁也呈螺旋式方式布置，链条52呈螺旋式布置的方式有助于载体系统整体的前进，提高工作效率。链条盒30一方面有利于对链条52起到保护作用，另一方面还可以对链条52在外管10的外壁上的排布方式起到很好地引导作用，此外，还可以对球轮55在链条52的球体固定座54的配合起到稳定作用。

[0037] 在前进方向的上游端，清障爪40把工作管道内壁上障碍物松动后可以沿着中空结构的内管20逐渐被移送到前进方向的下游端，这种设计非常合理，避免障碍物的堵塞作用对载体系统造成的影响。

[0038] 蜗轮蜗杆减速电机可以为球轮55提供强大的动力，而球轮55的动力正是其在工作管道内前进的重要推动力，针对一些困难的障碍物，蜗轮蜗杆减速电机可以起到意想不到的技术效果。

[0039] 本实施例的蠕动式管道机器人载体系统的作业方法如下：首先把蠕动式管道机器人载体系统放入到工作管道中，外管10的外壁的一部分与工作管道的内壁贴紧。作为优选方案，把外管10的外壁的整体与工作管道的内壁紧密贴合，这样能够增强球轮55产生的作用力，载体系统的工作效率提高。

[0040] 然后，在电机50的作用下，依次带动链轮51和链条52运动，链条52沿外管10的外壁呈螺旋式方式循环运动，进而带动链条52上的球体固定座54的球轮55发生蠕动作用。

[0041] 接着，蠕动式管道机器人载体系统的整体相对于工作管道轴向移动，并且清障爪40把工作管道内壁上的障碍物沿内管20排出到前进方向的下游侧。为了更好地说明蠕动式管道机器人载体系统在工作管道内的工作原理，这里把这种运动过程类比为滚珠丝杆的运动方式，滚珠丝杆包括螺杆、滚珠和螺母，螺杆上具有螺旋槽，滚珠设置在螺旋槽内。载体系统上的球轮50就相当于滚珠，链条52就相当于螺杆上的螺旋槽，而工作管道相当于螺母，当多个球轮50发生蠕动作用后，蠕动式管道机器人载体系统与工作管道之间即可发生相对运动。

[0042] 需要说明的是，本实施例的蠕动式管道机器人载体系统一般可以用于电缆管道的二次维护和穿线时的清污作业，也可以用于其它管道如道桥排水管道等。但是对于具有常态水经过的管道，且水的流量较大时，本实施例的蠕动式管道机器人载体系统的应用会受到一定限制。

[0043] 最后需要说明的是，本发明不限于上述的实施方式，诸如在蠕动式管道机器人载体系统上安装用于检测管道内参数如温度或湿度的传感器，或者在载体系统上安装具有拍照功能的装置等设计也在本发明的权利要求保护范围之内。