本實用新型涉及管道機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及在惡劣管道環(huán)境中進行一系列管道作業(yè)的一種十字結(jié)構(gòu)主動越障管道機器人。

背景技術(shù)：

管道作業(yè)機器人是一種可沿管道自動行走，攜帶有一種或多種傳感器的作業(yè)機構(gòu)，在遙控操縱或計算機控制下能在極其惡劣的環(huán)境中進行一系列管道作業(yè)的機電一體化系統(tǒng)。各工業(yè)發(fā)達國家管道方面做了大量研究工作，其中日本從事管道機器人研究的人員最多，成果也最多。管道機器人從驅(qū)動方式看主要有車輪式、履帶式、蠕動式、爬行式等幾類。目前還沒一種管道機器人結(jié)構(gòu)簡單可靠，又可以輕松通過管道各種障礙，十字結(jié)構(gòu)主動越障管道機器人相比現(xiàn)有的機器人具有更先進的結(jié)構(gòu)，可以主動通過管道錯位障礙和凹坑障礙。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述不足，本實用新型提供一種十字結(jié)構(gòu)主動越障管道機器人，該管道機器人主要通過4個直線電機實現(xiàn)實時變形，可以在復(fù)雜管道環(huán)境里面機動靈活地穿越；驅(qū)動輪在直線電機的作用下，機器人可以牢固貼附在管壁上；由于管道環(huán)境復(fù)雜，大多數(shù)水管很潮濕，機器人的設(shè)計是讓機器人始終在管道中間運動，可以最大限度的避開水和障礙物。該機器人不僅可以越過由于大壩不均沉降造成的涵管錯位障礙，開可以主動越過凹坑障礙，這是常見管道機器人不具備的越障能力。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下：一種十字結(jié)構(gòu)主動越障管道機器人，包括一個夾板、四條驅(qū)動腿、攝像頭和控制器，所述四條驅(qū)動腿均勻鉸接在夾板上，每條驅(qū)動腿與夾板之間均設(shè)置有直線電機，直線電機的一端與驅(qū)動腿鉸接，另一端與夾板鉸接；所述攝像頭安裝在夾板上，所述驅(qū)動腿、攝像頭和直線電機均與控制器相連。

進一步地，相鄰兩條驅(qū)動腿初始位置的相互夾角為90度。

進一步地，所述驅(qū)動腿包括電機、驅(qū)動腿滑動段、驅(qū)動腿固定段、輸出軸、主動錐齒輪、從動錐齒輪、輪軸、驅(qū)動輪、固定銷；其中，所述驅(qū)動腿固定段與夾板鉸接；所述驅(qū)動腿固定段上沿軸線方向依次開有若干第一定位孔；所述驅(qū)動腿滑動段套設(shè)在驅(qū)動腿固定段內(nèi)，其上開有與第一定位孔相對應(yīng)的第二定位孔；所述固定銷穿設(shè)在第一定位孔和第二定位孔上；所述電機安裝在驅(qū)動腿滑動段內(nèi)，通過輸出軸與主動錐齒輪連接，主動錐齒輪與從動錐齒輪嚙合傳動，從動錐齒輪通過輪軸與驅(qū)動輪相連；所述電機與控制器相連。

進一步地，所述直線電機為推桿電機。

本實用新型的有益效果：(1)破損的管道通常有較多凹坑，該管道機器人可以通過控制直線電機運動控制各驅(qū)動腿姿態(tài)，主動通過凹坑障礙。(2)土地的不均勻沉降容易造成涵管的錯位，該管道機器人在管道中心軸水平面行走，該平面是障礙最小的位置，容易實現(xiàn)越障。比目前已經(jīng)有的管道機器人更有適應(yīng)性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明；

圖1本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)簡圖；

圖2本實用新型實施例中管道機器人在涵管凹坑障礙處的爬行姿態(tài)圖；

圖3本實用新型實施例中管道機器人在涵管錯位處的爬行姿態(tài)圖；

圖中：1、電機；2-1、驅(qū)動腿滑動段；2-2、驅(qū)動腿固定段；3、輸出軸；4、主動錐齒輪；5、從動錐齒輪；6、輪軸；7、驅(qū)動輪；7-1、第一驅(qū)動輪；7-2、第二驅(qū)動輪；7-3、第三驅(qū)動輪；7-4、第四驅(qū)動輪；8、銷；9、夾板；10、固定銷；11、直線電機；12、凹坑；13、涵管；14、管道中心平面；15、管道機器人；16、管道前段；17、管道后段；18、攝像頭。

具體實施方式

如圖1所示，一種十字結(jié)構(gòu)主動越障管道機器人，包括一個夾板9、四條驅(qū)動腿、攝像頭18和控制器，所述四條驅(qū)動腿均勻鉸接在夾板9上，每條驅(qū)動腿與夾板9之間均設(shè)置有直線電機，直線電機的一端與驅(qū)動腿鉸接，另一端與夾板9鉸接，相鄰兩條驅(qū)動腿初始位置的相互夾角為90度；所述攝像頭18安裝在夾板9上，所述驅(qū)動腿、攝像頭18和直線電機均與控制器相連。

所述驅(qū)動腿包括電機1、驅(qū)動腿滑動段2-1、驅(qū)動腿固定段2-2、輸出軸3、主動錐齒輪4、從動錐齒輪5、輪軸6、驅(qū)動輪7、固定銷10；其中，所述驅(qū)動腿固定段2-2通過銷8與夾板9鉸接；所述驅(qū)動腿固定段2-2上沿軸線方向依次開有若干第一定位孔；所述驅(qū)動腿滑動段2-1套設(shè)在驅(qū)動腿固定段2-2內(nèi)，其上開有與第一定位孔相對應(yīng)的第二定位孔；所述固定銷10穿設(shè)在第一定位孔和第二定位孔上，固定銷10作用是可以根據(jù)管道直徑大小調(diào)節(jié)驅(qū)動腿長短；所述電機1安裝在驅(qū)動腿滑動段2-1內(nèi)，通過輸出軸3與主動錐齒輪4連接，主動錐齒輪4與從動錐齒輪5嚙合，從動錐齒輪5通過輪軸6與驅(qū)動輪7相連；電機1與控制器相連；所述直線電機為推桿電機。所述控制器為現(xiàn)有的技術(shù)，用于采集攝像頭18傳來的圖像，操作人員根據(jù)圖像信息，手動調(diào)節(jié)控制器，實現(xiàn)電機1的啟停和直線電機10的伸縮。

管道機器人的行為方式主要有以下幾種：

(1)前進后退

如圖3所示，根據(jù)管道直徑大小調(diào)節(jié)固定銷10，使管道機器人支撐在管道中心平面，第一驅(qū)動輪7-1、第四驅(qū)動輪7-4順時針旋轉(zhuǎn)，第二驅(qū)動輪7-2、第三驅(qū)動輪7-3逆時針旋轉(zhuǎn)，管道機器人向前行走(左為前面)；第一驅(qū)動輪7-1、第四驅(qū)動輪7-4逆時針旋轉(zhuǎn)，第二驅(qū)動輪7-2、第三驅(qū)動輪7-3順時針旋轉(zhuǎn)，管道機器人向后行走(右為后面)。

(2)通過凹坑障礙

如圖2所示，管道13有凹坑12，管道機器人到達凹坑位置時，第三驅(qū)動輪7-3的直線電機11收緊離開管壁，第一驅(qū)動輪7-1、第二驅(qū)動輪7-2、第四驅(qū)動輪7-4繼續(xù)貼緊管壁，驅(qū)動機器人往前運動，等通過凹坑12，第三驅(qū)動輪7-3在直線電機11作用下繼續(xù)貼緊管壁。

(3)大壩不均勻沉降涵管錯位越障

如圖3所示，水庫大壩由于地質(zhì)和大壩材料重力等原因，大壩不均勻沉降會引起涵管13錯位斷裂成管道前段16和管道后段17，會產(chǎn)生不均勻沉降，一般都是上下錯位，管道機器人要通過錯位部位，必須尋找到障礙物最矮處，從圖3可以看出，在臨近中心平面處障礙最矮，本實用新型的管道機器人15由于是十字結(jié)構(gòu)，行走平面處于管道中心平面14，因此可以順利通過障礙。

上述具體實施方式用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用新型的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本實用新型做出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護范圍。