一种排水管道检测变胞机器人

本发明涉及管道检测机器人，更具体地说，涉及一种排水管道检测变胞机器人。

背景技术：

1、专利cn202122437825.8公开了一种六足智能排水管道机器人，其无需人工进入管道内进行检测维护，省时省力，同时，也避免了管道内气味对人体的伤害，整体设计提升对管道内窥的便利性。但是，该机器人无法适应不同管径排水管道检测，越障能力较弱，无法适应复杂多变场景，且检测手段较为单一，无法完成多种缺陷检测和管道内相关数据采集。

2、专利cn202121472286.5公开了一种能在有水排水管道移动的管道机器人，其在遇到转弯等复杂的管道结构时能够根据实际情况调整航向，能在任意角度的水管内行。但是，该机械人无法适应不同管径排水管道检测，越障能力较弱，无法适应复杂多变场景，且检测手段较为单一，无法完成多种缺陷检测和管道内相关数据采集。

3、总之，现有排水管道检测机器人具有下述缺点：其一，体积固定，无法适应不同管径排水管道检测；其二，灵活性差，爬坡和越障能力相对较弱，难以适应复杂环境；其三，检测手段单一，无法完成多种缺陷检测和管道内相关数据采集。

4、综上所述，如何解决上述任一项现有排水管道检测机器人的缺点，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种排水管道检测变胞机器人，该排水管道检测变胞机器人能够通过变胞运动改变外部尺寸，适应不同管径排水管道检测，以及能够通过改变履带行走机构角度完成障碍物跨越，适应复杂多变场景。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种排水管道检测变胞机器人，包括：

4、主体机构，包括齐平的左主板和右主板，二者前部和后部之间均留有空间，用于放置连接所述左主板和所述右主板的开合臂，所述开合臂基于所述左主板和所述右主板背向和相向移动对应做张开和闭合动作；

5、变径驱动机构，设于所述左主板上且其驱动端连接所述右主板，用于驱动所述左主板和所述右主板沿左右方向背向移动或相向移动；

6、两个履带行走机构，二者的底部分别转动设于两个所述空间内、顶部均两个所述空间之外；

7、两个连杆机构，与两个所述履带行走机构一一对应，所述连杆机构的第一端连接所述履带行走机构的顶部、第二端和与其邻近的所述开合臂铰接；

8、检测机构，设于所述主体机构上，用于对排水管道进行多种缺陷检测；

9、两个主板驱动机构，分别用于驱动所述左主板和所述右主板前后移动。

10、优选地，所述变径驱动机构包括变径驱动器和传动组件，所述变径驱动器通过第一支座设于所述左主板，所述变径驱动器的输出轴通过所述传动组件传动连接所述右主板。

11、优选地，所述传动组件包括齿轮和齿条，所述左主板设有沿左右方向延伸布置的滑板，所述齿条滑动设于所述滑板，且所述齿条的端部通过第二支座设于所述右主板，所述变径驱动器的输出轴沿前后方向布置且套接所述齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合。

12、优选地，所述开合臂呈c形，前部的所述开合臂的开口朝向前方，后部的所述开合臂的开口朝向后方。

13、优选地，所述开合臂包括左曲臂和右曲臂，所述左曲臂的一端铰接所述左主板，所述右曲臂的一端铰接所述右主板，所述左曲臂和所述右曲臂的另一端共轴铰接。

14、优选地，所述左曲臂和所述右曲臂的另一端共轴铰接于竖直的固定支座的底端，所述固定支座的顶端铰接所述连杆机构的第二端。

15、优选地，所述连杆机构包括一体成型的横杆、匚形杆和分别位于其开口两侧的两个纵杆，所述横杆铰接所述固定支座的顶端，两个所述纵杆分别通过两个所述上法兰盘连接所述履带行走机构的两侧部。

16、优选地，所述左主板和所述右主板的前端相向的两侧均设有履带固定板，且两个所述履带固定板沿左右方向正对设置；

17、所述履带行走机构的底部两侧均设有下法兰盘，两个所述下法兰盘均通过一体的连接臂对应铰接在两个所述履带固定板上，且两个所述连接臂沿左右方向正对设置。

18、优选地，所述检测机构包括：

19、高清摄像头，设于所述主体机构前部的上端，用于对所述排水管道内部环境进行摄像；

20、流量流速传感器，设于所述主体机构的下端，用于对所述排水管道内部水环境进行流量流速参数的测量；

21、声纳，设于所述主体机构的上端，用于对所述排水管道内部环境进行探测和定位；

22、超声波探头，设于所述主体机构的下端，用于对所述排水管道内部表面进行裂纹、腐蚀等缺陷检测。

23、优选地，所述主板驱动机构为螺旋式驱动机构。

24、本发明提供的排水管道检测变胞机器人在排水管道检测作业时，面对不同管径排水管道，可以启动变径驱动机构，使其驱动端驱动右主板沿左右方向背向左主板移动，此过程中，前部的开合臂和后部的开合臂均做张开动作，以支持左主板和右主板背向移动，可以实现主体机构变宽；反之，驱动右主板沿左右方向相向左主板移动，可以实现主体机构变窄，从而机器人通过变胞运动可以改变外部尺寸，适应不同管径排水管道检测。

25、若遇到无法避开的较大障碍物，可以启动变径驱动机构，驱动左主板和右主板沿左右方向相向移动，此过程中，前部的开合臂做闭合动作，可以拉动前部的连接机构的第二端向后，连接机构总长度不变，连接机构的第一端会拉动前部的履带行走机构顶部向上抬起，通过履带行走机构转动，完成障碍物攀爬，带动两个主板驱动机构贴合障碍物，从而带动机械人完成障碍物跨越。需要说明的是，在越障过程中，后部的履带行走机构能够提供稳固的支撑，且在完成障碍物跨越后，后部的履带行走机构贴合障碍物，保证越障过程的流畅性。

26、若遇到淤泥或杂物沉积形成沟壑，可以启动变径驱动机构，驱动左主板和右主板沿左右方向背向移动，此过程中，前部的开合臂和后部的开合臂均做张开动作，前部的连接机构推动前部的履带行走机构向下，后部的连接机构也会推动前部的履带行走机构向下，直至前、后部的履带行走机构调整至水平，当前、后部的履带行走机构分别与沟壑的两边缘接触时，二者通过转动，便可越过沟壑。

27、综上所述，本发明提供的排水管道检测变胞机器人的具有下述有益效果：第一，能够通过变胞运动改变外部尺寸，以更好的适应不同管径排水管道检测，使得机器人搭载的检测机构能够处于更高的位置，完成多种缺陷检测和管道内相关数据采集；第二，能够通过履带行走机构做抬起或放下运动来跨越障碍物或沟壑，以更好的适应复杂多变场景；第三，变胞运动和履带行走机构做抬起或放下运动均由同一动力源驱动，节省能耗和成本。

技术特征：

1.一种排水管道检测变胞机器人，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的排水管道检测变胞机器人，其特征在于，所述变径驱动机构（2）包括变径驱动器（21）和传动组件，所述变径驱动器（21）通过第一支座（22）设于所述左主板（11），所述变径驱动器（21）的输出轴通过所述传动组件传动连接所述右主板（12）。

3.根据权利要求2所述的排水管道检测变胞机器人，其特征在于，所述传动组件包括齿轮（23）和齿条（24），所述左主板（11）设有沿左右方向延伸布置的滑板（25），所述齿条（24）滑动设于所述滑板（25），且所述齿条（24）的端部通过第二支座（26）设于所述右主板（12），所述变径驱动器（21）的输出轴沿前后方向布置且套接所述齿轮（23），所述齿轮（23）与所述齿条（24）啮合。

4.根据权利要求1所述的排水管道检测变胞机器人，其特征在于，所述开合臂（13）呈c形，前部的所述开合臂（13）的开口朝向前方，后部的所述开合臂（13）的开口朝向后方。

5.根据权利要求1所述的排水管道检测变胞机器人，其特征在于，所述开合臂（13）包括左曲臂（131）和右曲臂（132），所述左曲臂（131）的一端铰接所述左主板（11），所述右曲臂（132）的一端铰接所述右主板（12），所述左曲臂（131）和所述右曲臂（132）的另一端共轴铰接。

6.根据权利要求5所述的排水管道检测变胞机器人，其特征在于，所述左曲臂（131）和所述右曲臂（132）的另一端共轴铰接于竖直的固定支座（14）的底端，所述固定支座（14）的顶端铰接所述连杆机构（4）的第二端。

7.根据权利要求6所述的排水管道检测变胞机器人，其特征在于，所述连杆机构（4）包括一体成型的横杆（41）、匚形杆（42）和分别位于其开口两侧的两个纵杆（43），所述横杆（41）铰接所述固定支座（14）的顶端，两个所述纵杆（43）分别通过两个所述上法兰盘（31）连接所述履带行走机构（3）的两侧部。

8.根据权利要求1所述的排水管道检测变胞机器人，其特征在于，所述左主板（11）和所述右主板（12）的前端相向的两侧均设有履带固定板（19），且两个所述履带固定板（19）沿左右方向正对设置；

9.根据权利要求1至8任一项所述的排水管道检测变胞机器人，其特征在于，所述检测机构（5）包括：

10.根据权利要求1至8任一项所述的排水管道检测变胞机器人，其特征在于，所述主板驱动机构（6）为螺旋式驱动机构。

技术总结本发明公开了一种排水管道检测变胞机器人，包括：主体机构，包括齐平的左主板和右主板，二者前部和后部之间均留有空间，用于放置连接左主板和右主板的开合臂；变径驱动机构，设于左主板上且其驱动端连接右主板；两个履带行走机构，二者的底部分别转动设于两个空间内、顶部均两个空间之外；两个连杆机构，与两个履带行走机构一一对应，连杆机构的第一端连接履带行走机构的顶部、第二端和与其邻近的开合臂铰接；检测机构，设于主体机构上；两个主板驱动机构，分别用于驱动左主板和右主板前后移动。本发明能够通过变胞运动改变外部尺寸，适应不同管径排水管道检测，以及能够通过改变履带行走机构角度完成障碍物跨越，适应复杂多变场景。技术研发人员：张行,王暾,马文滨,付忠宇,夏冬华,王锦涛受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）技术研发日：技术公布日：2025/1/6