一种自适应管道清理机器人论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种自适应管道清理机器人，所述自适应管道清理机器人，包括行走系统、驱动系统、清理系统三部分；所述行走系统位于机器人的前、后两端，包括支撑足、支撑杆、支撑足连接块、弹簧、圆盘、凸轮；所述驱动系统位于机器人中部，包括上机架、电机二、曲柄、连杆、下机架、电机三、外壳，大螺钉；所述清理系统位于机器人的前端，包括清理刷、清理刷支撑杆、刷头连接块、电机一、小螺钉。通过各组成部分的配合，本实用新型具有可适应不同管径变化、结构简单、拆卸方便、稳定性好，安全性能高的优点。

主设计要求

1.一种自适应管道清理机器人，其特征在于：所述自适应管道清理机器人，包括行走系统、驱动系统、清理系统三部分；所述行走系统位于机器人的前、后两端，包括支撑足、支撑杆、支撑足连接块、弹簧、圆盘、凸轮；所述的凸轮内部设置有电机，可带动凸轮转动；所述支撑足、支撑杆、支撑足连接块、弹簧、圆盘组成类似雨伞的拉杆机构，可在凸轮转动的推动作用下实现伸缩动作；同时，所述支撑足上设置有压力传感器，可采集支撑足与管壁间的压力，并将数据传输给凸轮的控制器，保证凸轮转动到合适的位置，以适应管径和管道形状的变化；所述驱动系统位于机器人中部，包括上机架、电机二、曲柄、连杆、下机架、电机三、外壳，大螺钉；所述驱动系统通过大螺钉和外壳，实现内部的封闭；所述驱动系统通过上机架、下机架分别于前、后两端的行走系统相连；所述电机二、电机三可为前、后两端行走系统以及曲柄提供驱动力；当所述后端行走系统支撑足顶住管壁时，前端行走系统支撑足松开，驱动系统中曲柄带动连杆运动，从而带动前端行走系统向前运动；当前端行走系统支撑足顶住管壁时，后端行走系统支撑足松开，驱动系统中曲柄带动连杆运动，从而带动后端行走系统向前运动；如此循环，实现机器人整体的蠕动前进；所述清理系统位于机器人的前端，包括清理刷、清理刷支撑杆、刷头连接块、电机一、小螺钉；所述清理系统通过小螺钉，与前端行走系统相连；所述清理刷由电机一带动旋转，以实现对管道残留物的清理。

设计方案

1.一种自适应管道清理机器人，其特征在于：所述自适应管道清理机器人，包括行走系统、驱动系统、清理系统三部分；

所述行走系统位于机器人的前、后两端，包括支撑足、支撑杆、支撑足连接块、弹簧、圆盘、凸轮；所述的凸轮内部设置有电机，可带动凸轮转动；所述支撑足、支撑杆、支撑足连接块、弹簧、圆盘组成类似雨伞的拉杆机构，可在凸轮转动的推动作用下实现伸缩动作；同时，所述支撑足上设置有压力传感器，可采集支撑足与管壁间的压力，并将数据传输给凸轮的控制器，保证凸轮转动到合适的位置，以适应管径和管道形状的变化；

所述驱动系统位于机器人中部，包括上机架、电机二、曲柄、连杆、下机架、电机三、外壳，大螺钉；所述驱动系统通过大螺钉和外壳，实现内部的封闭；所述驱动系统通过上机架、下机架分别于前、后两端的行走系统相连；所述电机二、电机三可为前、后两端行走系统以及曲柄提供驱动力；当所述后端行走系统支撑足顶住管壁时，前端行走系统支撑足松开，驱动系统中曲柄带动连杆运动，从而带动前端行走系统向前运动；当前端行走系统支撑足顶住管壁时，后端行走系统支撑足松开，驱动系统中曲柄带动连杆运动，从而带动后端行走系统向前运动；如此循环，实现机器人整体的蠕动前进；

所述清理系统位于机器人的前端，包括清理刷、清理刷支撑杆、刷头连接块、电机一、小螺钉；所述清理系统通过小螺钉，与前端行走系统相连；所述清理刷由电机一带动旋转，以实现对管道残留物的清理。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及一种自适应管道清理机器人。

背景技术

在工业生产和日常生活中，各种类型的管道，例如输油管道、输气管道、给排水管道等，经长期使用后，会大量产生油垢、水垢等残留物。残留物的沉积，将造成管道有效管径的减小，运输效率的降低，以及物耗、能耗的增加。传统的残留物去除方法，主要通过在管道当中注入化学试剂进行残留物去除，但该方法存在效率低、污染大等缺点。近年来，随着机器人技术的发展，工业领域逐渐采用机器人对管道进行清理工作，该方法具有适用范围广、安全、无污染等优点。根据驱动行走机构的不同，管道清理机器人包括轮式、履带式、蠕动式、螺旋式等类型。虽然它们在结构和技术上都有其自身特点和优势，但其应用也面临诸多问题，例如机器人的整体结构和驱动原理相对复杂，对管径变化及存在转向的管道无法实现自适应，驱动行走机构的拖动力较小等。上述问题限制了机器人结构的灵活性及适应性，因此较难被广泛的推广与应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种结构简单，且具有自适应管径、管道形状变化的管道清理机器人。

本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述自适应管道清理机器人，包括行走系统、驱动系统、清理系统三部分。

所述行走系统位于机器人的前、后两端，包括支撑足、支撑杆、支撑足连接块、弹簧、圆盘、凸轮。所述的凸轮内部设置有电机，可带动凸轮转动。所述支撑足、支撑杆、支撑足连接块、弹簧、圆盘组成类似雨伞的拉杆机构，可在凸轮转动的推动作用下实现伸缩动作。同时，所述支撑足上设置有压力传感器，可采集支撑足与管壁间的压力，并将数据传输给凸轮的控制器，保证凸轮转动到合适的位置，以适应管径和管道形状的变化。

所述驱动系统位于机器人中部，包括上机架、电机二、曲柄、连杆、下机架、电机三、外壳，大螺钉。所述驱动系统通过大螺钉和外壳，实现内部的封闭。所述驱动系统通过上机架、下机架分别于前、后两端的行走系统相连。所述电机二、电机三可为前、后两端行走系统以及曲柄提供驱动力。当所述后端行走系统支撑足顶住管壁时，前端行走系统支撑足松开，驱动系统中曲柄带动连杆运动，从而带动前端行走系统向前运动；当前端行走系统支撑足顶住管壁时，后端行走系统支撑足松开，驱动系统中曲柄带动连杆运动，从而带动后端行走系统向前运动。如此循环，实现机器人整体的蠕动前进。

所述清理系统位于机器人的前端，包括清理刷、清理刷支撑杆、刷头连接块、电机一、小螺钉。所述清理系统通过小螺钉，与前端行走系统相连。所述清理刷由电机一带动旋转，以实现对管道残留物的清理。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：（1）本实用新型所述自适应管道清理机器人，可适用于不同管径的管道；（2）本实用新型所述自适应管道清理机器人，可通过支撑足上设置的压力传感器，配合凸轮的转动，保证支撑足与管壁的贴紧，以适应管径变化，并保持平稳前进；（3）本实用新型所述自适应管道清理机器人，结构简单，易于实现。

附图说明：

图1是本实用新型具体实施方式中自适应管道清理机器人的立体示意图；

图2是本实用新型具体实施方式中自适应管道清理机器人的爆炸结构示意图；

图3是本实用新型具体实施方式中自适应管道清理机器人的清理系统的结构示意图；

图4是本实用新型具体实施方式中自适应管道清理机器人的驱动系统的结构示意图；

图5是本实用新型具体实施方式中自适应管道清理机器人的行走系统的结构示意图。

以上图1至图5中的标示为：1、行走系统， 2、驱动系统，3、清理系统，4、清理刷，5、清理刷支撑杆，6、刷头连接块，7、电机一，8、上机架，9、电机二，10、曲柄，11、连杆，12、下机架，13、电机三，14、外壳，15、支撑足，16、支撑杆，17、支撑足连接块，18、弹簧，19、圆盘，20、凸轮，21、小螺钉，22、大螺钉。

具体实施方式：

参见附图1，所述自适应管道清理机器人，包括行走系统1、驱动系统2、清理系统3三部分。

参见附图2、附图5，所述行走系统1位于机器人的前、后两端，包括支撑足15、支撑杆16、支撑足连接块17、弹簧18、圆盘19、凸轮20。所述的凸轮20内部设置有电机，可带动凸轮20转动。所述支撑足15、支撑杆16、支撑足连接块17、弹簧18、圆盘19组成类似雨伞的拉杆机构，可在凸轮20转动的推动作用下实现伸缩动作。同时，所述支撑足15上设置有压力传感器，可采集支撑足15与管壁间的压力，并将数据传输给凸轮20的控制器，保证凸轮20转动到合适的位置，以适应管径和管道形状的变化。

参见附图2、附图4，所述驱动系统2位于机器人中部，包括上机架8、电机二9、曲柄10、连杆11、下机架12、电机三13、外壳14，大螺钉22。所述驱动系统2通过大螺钉22和外壳14，实现内部的封闭。所述驱动系统2通过上机架8、下机架12分别于前、后两端的行走系统1相连。所述电机二9、电机三13可为前、后两端行走系统1以及曲柄10提供驱动力。当所述后端行走系统支撑足15顶住管壁时，前端行走系统支撑足15松开，驱动系统2中曲柄10带动连杆11运动，从而带动前端行走系统1向前运动；当前端行走系统支撑足15顶住管壁时，后端行走系统支撑足15松开，驱动系统2中曲柄10带动连杆11运动，从而带动后端行走系统1向前运动。如此循环，实现机器人整体的蠕动前进。

参见附图2、附图3，所述清理系统3位于机器人的前端，包括清理刷4、清理刷支撑杆5、刷头连接块6、电机一7、小螺钉21。所述清理系统通过小螺钉21，与前端行走系统1相连。所述清理刷4由电机一7带动旋转，以实现对管道残留物的清理。

上述具体实施方式阐明的内容应当理解为该具体实施方式仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

设计图

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