阅读说明：本技术 管道检测机器人 (Pipeline detection robot ) 是由 杨福天 于丽昕 王增义 谢阁新 徐克举 赵宇豪 李文章 张俊杰 于 2019-12-24 设计创作，主要内容包括：一种管道检测机器人,包括：机器人本体,包括前安装板、后安装板、前向气缸、后向气缸,前向气缸和后向气缸设于前安装板和后安装板之间,前向气缸的缸体连接于前安装板且其活塞杆穿过前安装板,后向气缸的缸体连接于后安装板且其活塞杆穿过后安装板；两对行走机构,分别连接于前向气缸的活塞杆和后向气缸的活塞杆,用于实现机器人本体的前进或后退；一对检测机构,分别连接于前向气缸的活塞杆和后向气缸的活塞杆。通过活塞杆的伸缩可带动行走机构和检测机构收缩和伸展撑壁,通过两对行走机构可实现机器人本体的前进或后退,前后检测机构不仅能对污水管道壁面进行检测,还能检测管道前后方状态。(A pipeline inspection robot comprising: the robot comprises a robot body, a front mounting plate, a rear mounting plate, a front cylinder and a rear cylinder, wherein the front cylinder and the rear cylinder are arranged between the front mounting plate and the rear mounting plate; the two pairs of walking mechanisms are respectively connected with the piston rod of the forward cylinder and the piston rod of the backward cylinder and are used for realizing the forward movement or the backward movement of the robot body; and the pair of detection mechanisms are respectively connected to the piston rod of the forward cylinder and the piston rod of the backward cylinder. The piston rod can stretch and retract to drive the traveling mechanism and the detection mechanism to contract and extend to support the wall, the robot body can move forwards or backwards through the two pairs of traveling mechanisms, and the front and rear detection mechanisms can detect the wall surface of the sewage pipeline and the front and rear states of the pipeline.)

管道检测机器人

技术领域

本发明涉及管道检测设备领域，特别涉及一种管道检测机器人。

背景技术

排水管道长期使用后，可能堆积淤泥和各种垃圾，且管壁可能受损。利用管道检测机器人检测排水管道内部情况，可以提高工作效率、避免操作人员潜入。目前的管道检测机器人只能对污水管道壁面进行检测，不能了解管道前后方状态。当发生管道坍塌事故后，为了掌握坍塌地点及坍塌情况，还需派人潜水进入排水管道，触摸感觉事故点的情况，存在可信率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种灵活且对前后方管道均能进行检测的管道检测机器人。

本发明采用以下解决方案：

一种管道检测机器人，包括：

机器人本体，所述机器人本体包括前安装板、后安装板、前向气缸、后向气缸，所述前向气缸和所述后向气缸设于所述前安装板和所述后安装板之间，所述前向气缸的缸体连接于所述前安装板且其活塞杆穿过所述前安装板，所述后向气缸的缸体连接于所述后安装板且其活塞杆穿过所述后安装板；

两对行走机构，所述两对行走机构分别连接于所述前向气缸的活塞杆和所述后向气缸的活塞杆，用于实现所述机器人本体的前进或后退；

一对检测机构，所述一对检测机构分别连接于所述前向气缸的活塞杆和所述后向气缸的活塞杆。

优选地，所述管道检测机器人还包括一对移动铰座，所述移动铰座为三棱柱，所述一对移动铰座以侧面对齐的方式分别安装于所述前向气缸的活塞杆和所述后向气缸的活塞杆。

优选地，所述移动铰座的三个侧面上分别连接一对行走机构和一个检测机构。

优选地，所述行走机构包括：

撑壁杆；

垫块，所述垫块连接于所述撑壁杆的第一端部；

一对夹持板，所述一对夹持板连接于所述垫块的两侧；

电机，所述电机通过电机安装板安装于所述撑壁杆；

第一锥齿轮，所述第一锥齿轮连接于所述电机的输出轴；

第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合连接，且通过齿轮轴连接于所述一对夹持板之间；

双向轮，所述双向轮套设于所述齿轮轴且与所述第二锥齿轮固定连接。

优选地，所述检测机构包括：

撑壁杆；

垫块，所述垫块连接于所述撑壁杆的第一端部；

一对夹持板，所述一对夹持板连接于所述垫块的两侧；

双向轮，所述双向轮可转动地设于所述一对夹持板之间；

平行杆，所述平行杆的一端通过万向铰铰接于所述移动铰座；

安装垫块，所述安装垫块的一端铰接于所述撑壁杆的中部；

安装板，所述安装板的一个表面固定连接于安装垫块的另一端，且铰接于所述平行杆的另一端；

灯，所述灯安装于所述安装板的另一个表面；

摄像头，所述摄像头设于所述撑壁杆的所述第一端部，所述摄像头的图像采集区域与所述灯的照明区域至少部分重合。

优选地，所述撑壁杆的第二端部通过撑壁杆铰接销铰接于U型座，所述U型座设于所述移动铰座的侧面，且所述撑壁杆铰接销与所述移动铰座的轴向垂直，所述撑壁杆的中部与连杆的一端铰接，所述连杆的另一端铰接于所述前安装板或所述后安装板。

优选地，所述前安装板和所述后安装板均为三角形，所述三角形的每个顶点处设有固定座，所述连杆的所述另一端通过连杆铰接销铰接于所述固定座，且所述连杆铰接销与所述移动铰座的轴向垂直。

优选地，所述管道检测机器人还包括多个防护板，每个所述防护板分别与所述前安装板和所述后安装板连接，所述多个防护板围设于所述前向气缸和所述后向气缸的外部。

优选地，所述管道检测机器人还包括监控屏，所述监控屏与所述摄像头通信连接，用于显示所述摄像头采集的管道图像。

优选地，所述管道检测机器人还包括控制单元，所述控制单元用于控制所述电机的启停和转向，以使所述机器人本体前进或后退。

本发明的有益效果在于：管道检测机器人的结构前后对称，前向气缸和后向气缸的活塞杆上各设有一对行走机构和一个检测机构，通过活塞杆的伸缩可带动行走机构和检测机构收缩和伸展撑壁，通过两对行走机构可实现机器人本体的前进或后退，前后检测机构不仅能对污水管道壁面进行检测，还能检测管道前后方状态。两对行走机构和一对检测机构实现在管道内的六点柔性撑壁。

本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的

具体实施方式

中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。

图1为根据本发明示例性实施例的管道检测机器人的整体结构示意图；

图2为根据本发明示例性实施例的管道检测机器人的收缩状态图；

图3为根据本发明示例性实施例的管道检测机器人的展开状态图；

图4为根据本发明示例性实施例的管道检测机器人的局部示意图；

图5为根据本发明示例性实施例的管道检测机器人在管道内行走示意图；

图6为根据本发明示例性实施例的管道检测机器人的行走机构的局部剖视图；

图7为根据本发明示例性实施例的管道检测机器人的检测机构的结构示意图；

图8为根据本发明示例性实施例的管道检测机器人的检测机构的局部示意图；

图9为根据本发明示例性实施例的管道检测机器人的控制系统示意图。

附图标记说明：

1双向轮，2夹持板，3垫块，4撑壁杆，5连杆，6固定座，7前安装板，8前向气缸，9后向气缸，10防护板，11套筒，12第一锥齿轮，13第二锥齿轮，14U型座，15移动铰座，16电机，17电机安装板，18万向铰，19平行杆，20合页，21安装板，22灯，23安装垫块，24摄像头，25网线，26监控屏，27控制单元，28后安装板，29气动总开关，30伸展控制开关，31收缩控制开关。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

在发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

本发明实施例提供一种管道检测机器人，包括：

机器人本体，机器人本体包括前安装板、后安装板、前向气缸、后向气缸，前向气缸和后向气缸设于前安装板和后安装板之间，前向气缸的缸体连接于前安装板且其活塞杆穿过前安装板，后向气缸的缸体连接于后安装板且其活塞杆穿过后安装板；

两对行走机构，两对行走机构分别连接于前向气缸的活塞杆和后向气缸的活塞杆，用于实现机器人本体的前进或后退；

一对检测机构，一对检测机构分别连接于前向气缸的活塞杆和后向气缸的活塞杆。

管道检测机器人的结构前后对称，前向气缸和后向气缸的活塞杆上各设有一对行走机构和一个检测机构，通过活塞杆的伸缩可带动行走机构和检测机构收缩和伸展撑壁，通过两对行走机构可实现机器人本体的前进或后退，前后检测机构不仅能对污水管道壁面进行检测，还能检测管道前后方状态。

图1为根据本发明示例性实施例的管道检测机器人的整体结构示意图，图2和图3分别为管道检测机器人的收缩状态图和展开状态图，图4为管道检测机器人的局部示意图，图5为管道检测机器人在管道内行走示意图，图6为管道检测机器人的行走机构的局部剖视图，图7为管道检测机器人的检测机构的结构示意图，图8为管道检测机器人的检测机构的局部示意图。

参考图1至图8所示，管道检测机器人包括：

机器人本体，机器人本体包括前安装板7、后安装板28、前向气缸8、后向气缸9，前向气缸8和后向气缸9设于前安装板7和后安装板28之间，前向气缸8的缸体连接于前安装板7且其活塞杆穿过前安装板7，后向气缸9的缸体连接于后安装板28且其活塞杆穿过后安装板28；

两对行走机构，两对行走机构分别连接于前向气缸8的活塞杆和后向气缸9的活塞杆，用于实现机器人本体的前进或后退；

一对检测机构，一对检测机构分别连接于前向气缸8的活塞杆和后向气缸9的活塞杆。

管道检测机器人还包括一对移动铰座15，移动铰座15为三棱柱，一对移动铰座15以侧面对齐的方式分别安装于前向气缸8的活塞杆和后向气缸9的活塞杆。移动铰座15的三个侧面分别设有四个螺纹孔，端面上设有通孔，通孔与前向气缸8或后向气缸9的活塞杆通过螺钉连接。

在实际应用时，管道检测机器人在管道内行走，前向气缸8和后向气缸9的轴线基本保持水平，一对移动铰座15的轴线与前向气缸8和后向气缸9的轴线重合，且一对移动铰座15的侧面对齐。移动铰座15的三个侧面上分别连接一对行走机构和一个检测机构，即第一侧面连接一个行走机构，第二侧面连接另一个行走机构，第三侧面连接检测机构。当管道检测机器人在管道内大致水平行走时，检测机构位于一对行走机构的上方。

其中，行走机构包括：

撑壁杆4；

垫块3，垫块3连接于撑壁杆4的第一端部；

一对夹持板2，一对夹持板2连接于垫块3的两侧；

电机16，电机16通过电机安装板17安装于撑壁杆4；

第一锥齿轮12，第一锥齿轮12连接于电机16的输出轴；

第二锥齿轮13，第二锥齿轮13与第一锥齿轮12啮合连接，且通过齿轮轴连接于一对夹持板2之间；

双向轮1，双向轮1套设于齿轮轴且与第二锥齿轮13固定连接。

夹持板2的一端为半圆形，圆心处设有通孔，一对夹持板2通过螺栓连接于双向轮1的两侧。夹持板2的另一端为矩形，设有四个孔，垫块3、撑壁杆4的相应位置也设有四个孔，夹持板2、垫块3、撑壁杆4通过螺钉固定连接。

双向轮1为圆盘状，中心设孔，两侧对称设有螺纹孔，通过螺钉与第二锥齿轮13固定连接。双向轮1为一对，包括第一侧轮和第二侧轮，齿轮轴依次穿过第一侧轮、第二锥齿轮13、套筒11、第二侧轮，并通过螺母在第二侧轮的外侧进行固定。

电机16的输出轴中心设有螺纹孔，第一锥齿轮12的底面设有孔，该孔与电机16的输出轴间隙配合。第一锥齿轮12的侧面设有孔，通过螺钉穿过该孔与电机16的输出轴连接。电机16通过螺钉连接于电机安装板17，电机安装板17上设有四个螺纹孔，通过螺钉与撑壁杆4连接。

电机16通电转动，第一锥齿轮12与电机16的输出轴连接，随之转动，驱动与之啮合的第二锥齿轮13转动，使得双向轮1转动，形成驱动轮。

其中，检测机构包括：

撑壁杆4；

垫块3，垫块3连接于撑壁杆4的第一端部；

一对夹持板2，一对夹持板2连接于垫块3的两侧；

双向轮1，双向轮1可转动地设于一对夹持板2之间；

平行杆19，平行杆19的一端通过万向铰18铰接于移动铰座15；

安装垫块23，安装垫块的一端铰接于撑壁杆4的中部；

安装板21，安装板21的一个表面固定连接于安装垫块的另一端，且铰接于平行杆19的另一端；

灯22，灯22安装于安装板21的另一个表面；

摄像头24，摄像头24设于撑壁杆4的第一端部，摄像头24的图像采集区域与灯22的照明区域至少部分重合。

其中，万向铰18是鱼眼形球头万向铰，一端设有螺纹，移动铰座15上设有螺纹孔，万向铰18与移动铰座15螺纹连接。平行杆19的两端为半圆形，圆心处开孔，平行杆19的一端通过螺栓与万向铰18的鱼眼铰接，另一端通过万向铰与安装板21铰接。

灯22为一对，灯22的端部设有螺纹，安装板21上设有两个通孔，灯22穿过安装板21上的通孔与螺母固定连接。安装垫块23通过合页铰接于撑壁杆4的中部。

摄像头24通过螺钉连接于撑壁杆4，摄像头24内设有云台，可实现对管壁多个方向的检测。四盏灯22组成一个平行四边形，使得灯光方向可以随着撑壁杆的展开而一直朝向排水管道前方。

撑壁杆4的第二端部通过撑壁杆铰接销铰接于U型座14，U型座14设于移动铰座15的侧面，且撑壁杆铰接销与移动铰座15的轴向垂直，撑壁杆4的中部与连杆5的一端铰接，连杆5的另一端铰接于前安装板7或后安装板28。连杆5的两端可为半圆形，圆心处开孔。U型座14的相对的一对侧板上设有通孔，撑壁杆铰接销插设于通孔中。

前安装板7和后安装板28均为三角形，三角形的每个顶点处设有固定座6，连杆5的另一端通过连杆铰接销铰接于固定座6，且连杆铰接销与移动铰座15的轴向垂直。前安装板7和后安装板28的中心设有通孔，前向气缸8的活塞杆穿过前安装板7的中心通孔，后向气缸9的活塞杆穿过后安装板28的中心通孔，通过四根螺栓将前安装板7、前向气缸8、后向气缸9、后安装板28依次连接，并在后安装板28上通过螺母固定每根螺栓。前安装板7和后安装板28的每个顶点处设有两个通孔，固定座6为长方体，底部设有两个螺纹孔，通过螺钉将固定座6固定连接于前安装板7或后安装板28。

管道检测机器人还包括三个防护板10，每个防护板10分别与前安装板7和后安装板28连接，三个防护板10围设于前向气缸8和后向气缸9的外部。防护板10整体呈U型，相对的一对侧板上设有开孔，开孔对应于前安装板7和后安装板28的每条侧边上的螺纹孔，通过螺钉可将防护板10固定连接于前安装板7和后安装板28。

参考图9所示，管道检测机器人还包括监控屏26，监控屏26与摄像头24通信连接，用于显示摄像头24采集的管道图像。

管道检测机器人还包括控制单元27，控制单元27用于控制所电机16的启停和转向，以使机器人本体的前进或后退。控制单元27还可控制灯22的开启。摄像头24通过网线25与控制单元27连接，网线25可长达数十米。控制单元27与监控屏26信号连接。

管道检测机器人还包括与各电机16、前向气缸8、后向气缸9连接的气体管路以及气动总开关29、伸展控制开关30、收缩控制开关31。按动气动总开关29，启动气动控制系统，按动伸展控制开关30，控制前向气缸8和后向气缸9伸出活塞杆，行走机构和检测机构伸展，按动收缩控制开关31，控制前向气缸8和后向气缸9缩回活塞杆，行走机构和检测机构收缩。

以下描述根据本发明示例性实施例的管道检测机器人的工作过程：

在进入排水管道的井口之前，按动收缩控制开关31，控制前向气缸8和后向气缸9缩回活塞杆，带动各行走机构和检测机构向中心收缩，以方便下井。

进入排水管道后，按动伸展控制开关30，控制前向气缸8和后向气缸9伸出活塞杆，带动各行走机构和检测机构伸展，撑住管壁，与此同时，控制灯22点亮，以照亮管道内部。

需要管道检测机器人前进时，按下控制单元27的前进按钮，两对行走机构的电机正转，带动第一锥齿轮12、第二锥齿轮13正转，双向轮1向前转动，管道检测机器人向前运动，一对检测机构的双向轮1作为从动轮，也向前转动。需要管道检测机器人后退时，按下控制单元27的后退按钮，两对行走机构的电机反转，带动第一锥齿轮12、第二锥齿轮13反转，双向轮1向后转动，管道检测机器人向后运动，一对检测机构的双向轮1作为从动轮，也向后转动。同时，监控屏26实时显示前方及后方两侧管道内影像，通过监控屏26可以对摄像头24中的云台进行控制，实现对管道内多个角度的检测。

退出排水管道后，按动收缩控制开关31，控制前向气缸8和后向气缸9缩回活塞杆，管道检测机器人收缩。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。