[发明专利]带有螺旋推进装置的管道内壁缺陷图像获取机器人

说明书

技术领域

本发明属于管道检测设备技术领域，具体涉及一种带有螺旋推进装置的管道内壁缺陷图像获取机器人。

背景技术

工业管道系统广泛应用于冶金、石油、化工及城市水暖供应等领域，其因工作环境非常恶劣，容易发生腐蚀、疲劳破坏或使管道内部潜在缺陷发展成破损而引起泄漏事故等，造成经济损失甚至危害人身安全。因此必须定期的对这些管道进行检修和维护，但是管道大部分埋藏于地下，不仅自身直径较小，且管线分布复杂，使得管道的探测和维修十分困难，因此，开发出一种管道机器人来帮助工人完成管道检测和探伤工作，将会大大提高管道的寿命和使用安全性。

目前，国内外对管道机器人的研究众多，一般认为，法国工程师J.VRERTUT是最早开展管道机器人理论和样机研究的，他于1978年提出了轮腿式管内机器人，后来人们在此基础上进行了大量研究，开发出了多种结构的管道机器人。按照其运动方式，管道机器人可分为：轮式管道机器人、履带式管道机器人、蠕动式管道机器人、螺旋式管道机器人等。轮式管道机器人在直管中具有效率高、运动平稳等优点，但其遇到弯管或者不规则管道时会发生运动干涉问题，严重限制了轮式管道机器人的应用；履带式管道机器人的支撑面积大、牵引力大、越野性能好，能适应复杂的管道，但其结构复杂、在直径较小的管道内灵活性较差；蠕动式管道机器人的移动机构设计巧妙，但其结构复杂、驱动机构多、较难控制；螺旋式管道机器人通过旋转体的螺旋运动实现轴向运动，其结构紧凑、控制简单、弯曲管道通过性好，在保持大牵引力的条件下可进一步微小化。

然而，目前现有技术中应用的螺旋式管道机器人大都机构复杂、传动机构繁琐、工作效率不高，对管道半径发生变化的情况适应性也较差，且大多数管道机器人主要应用于直线管道或曲率半径较大的弯道，对现实生活中常常出现的90°极限弯道通过性能较差，而且大部分都是运行于口径大于100mm的大管径管道，而实际工程中应用较广泛的带直角弯道的中小直径管道，其检测机器人还处于实验开发阶段，通用性也较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有螺旋推进装置的管道内壁缺陷图像获取机器人，解决了现有螺旋式管道机器人无法适用于中小直径的90°极限弯道和竖直管道的问题。

本发明所采用的技术方案是，带有螺旋推进装置的管道内壁缺陷图像获取机器人，包括依次通过螺旋弹簧相连的图像获取装置、动力装置和螺旋推进装置，图像获取装置包括中空的图像获取装置箱体，图像获取装置箱体顶部通过螺钉固定有LED盘，LED盘内部空槽内嵌有CCD相机，图像获取装置箱体内部安装有控制模块；动力装置包括中空的动力箱，动力箱内安装有直流减速电机，控制模块与直流减速电机控制连接，动力箱底部外设置有电机过渡套与直流减速电机底部的主轴连接；螺旋推进装置包括从上到下螺旋状分布的弹性螺旋推进架，螺旋推进架上沿螺旋方向设置有多个轴，轴上通过轴承连接有驱动轮；图像获取装置箱体和动力箱外壁上分别绕轴向设置有三组互成120°的张紧机构。

本发明的特点还在于，

图像获取装置箱体和动力箱内壁的长槽内均设置有电池板，电池板分别与对应的控制模块和直流减速电机连接。

LED盘底部安装有CCD相机盖，图像获取装置箱体底部外通过螺钉固定有图像获取连接盖。

张紧机构包括上下设置的两个张紧连杆，每个张紧连杆一端通过轴承连接有支撑轮，每组张紧机构的两个张紧连杆之间设置有张紧弹簧。

动力箱顶部外通过螺钉固定有动力箱连接盖。

直流减速电机的主轴与动力箱底部之间设置有电机盖，电机盖的内圆和外圆分别通过三个螺钉与直流减速电机的主轴端、动力箱底部连接。

图像获取装置箱体和动力箱均为内部中空的圆筒结构。

张紧连杆另一端均与对应的图像获取装置箱体和动力箱外壁铰接。

LED盘外壁安装有LED光源。

本发明的有益效果是，

采用螺旋驱动原理，内置电源，使机器人结构简单、行动自如；

弹性螺旋推进装置能够提供较大的牵引力，保证了机器人对竖直、复杂管道的通过能力，对管道直径的变化具有良好的适应性能，具有较强的越障能力；

采用螺旋弹簧连接各模块，避免了传动时压力角过大出现卡死，提高了通过弯道的能力，实现了其整体通过中小直径的90°极限弯道，而不仅局限于直管道的性能。

附图说明

图1是本发明带有螺旋推进装置的管道内壁缺陷图像获取机器人的结构示意图；