一种开合旋转机构及管道维护机器人的制作方法

1.本实用新型涉及管道维护领域，尤其涉及一种开合旋转机构及管道维护机器人。


背景技术：

2.无论是地上还是地下管道都需要定期进行检修和维护。如果每次对管道进行检测、维护或修复等作业都需要开挖路面或者拆卸管道，这毫无疑问是不便利、不经济甚至在很多情况下是不可能的。如何在不开挖路面、不拆卸管道的条件下对管道进行检修维护等作业，是本领域的技术人员致力解决的问题。
3.因此，本领域的技术人员希望能提供一种行走于管道内的管道维护机器人，且该该管道维护机器人至少应具备一种可开合旋转的机构，以对管道进行需要的处理。


技术实现要素：

4.为实现上述目的，本实用新型首先提供了一种开合旋转机构，包括回转轴、开合驱动座、开合连杆、转动驱动座、开合臂、转动套和单向机构；其中，
5.开合驱动座被设置为随回转轴转动；开合连杆可枢转地设置在转动驱动座上，且与开合臂相连；开合臂可枢转地设置在转动驱动座上；转动驱动座设置在转动套上；转动套同轴地设置在回转轴之外，且在单向机构作用下，仅可在第一方向上转动；
6.所述的开合旋转机构被设置为，当开合驱动座随回转轴在第一方向上转动时，首先驱动开合连杆，使得收拢的开合臂张开，直至开合臂受到阻碍不能再继续张开时，则由回转轴带动转动套和开合臂一同在第一方向上转动；当开合驱动座随回转轴在第二方向上转动时，转动套静止，其上张开的开合臂被收拢。
7.进一步地，在开合连杆上设置有辅助弹簧，且辅助弹簧被设置为使得收拢的开合臂有张开的趋势。
8.进一步地，单向机构为与转动套配合的单向轮。
9.进一步地，开合连杆的杆身通过可活动的条形槽口枢接在开合驱动座上。
10.进一步地，开合臂的端部设置有涂抹头。
11.进一步地，开合臂的端部设置有打磨头和风扇。
12.进一步地，在开合臂端部设置有高度可调节的支撑滚轮。
13.进一步地，支撑滚轮包括两组滚轮。
14.本实用新型还提供了一种管道维护机器人，包括上述的开合旋转机构，以及车体和设置在车体之上的升降支架；开合旋转机构被整体地设置在升降支架之上。
15.进一步地，回转轴上设置有用于向涂抹头输送修复材料的回转接头。
16.进一步地，回转轴上设置有用于向风扇供电的导电的回转接头。
17.进一步地，车体包括底盘和行走轮；底盘上设置有两个行走电机；行走电机通过伞齿轮分别驱动两个前行走轮，并通过同步传动带带动两个后行走轮，底盘上还设置有升降支架，升降支架由同样设置在底盘之上的升降电机驱动蜗轮蜗杆来进行升降。
18.本实用新型的开合旋转机构可在接触到管壁后自动由伸长转换为旋转状态，且应用了该开合旋转机构管道维护机器人可以应用于监控、打磨、涂抹多项作业中。
19.以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
20.图1是本实用新型的一个较佳实施例中的多个不同管道维护机器人的拖挂示意图；
21.图2是本实用新型的一个较佳实施例中的管道维护机器人通用车体的部分拆解示意图；
22.图3是本实用新型的一个较佳实施例中的涂抹机器人立体图；
23.图4是本实用新型的一个较佳实施例中的打磨机器人的立体图；
24.图5是本实用新型的一个较佳实施例中的通用的开合臂机构的立体图；
25.图6是本实用新型的一个较佳实施例中的通用的开合臂机构的侧视图；
26.图7是本实用新型的一个较佳实施例中的通用的开合臂机构的正视图；
27.图8是本实用新型的一个较佳实施例中的通用的开合臂机构的剖视图；
28.图9是本实用新型的一个较佳实施例中的通用的开合臂机构张开状态图；
29.图10是本实用新型的一个较佳实施例中的涂抹执行装置的立体图；
30.图11是本实用新型的一个较佳实施例中的涂抹执行装置的部分剖视图；
31.图12是本实用新型的一个较佳实施例中的涂抹执行装置的正视图；
32.图13是本实用新型的一个较佳实施例中的涂抹头的立体图；
33.图14是本实用新型的一个较佳实施例中的打磨执行装置的立体图；
34.图15是本实用新型的一个较佳实施例中的打磨执行装置的正视图；
35.图16是本实用新型的一个较佳实施例中的打磨执行装置的剖视图；
36.图17是本实用新型的一个较佳实施例中的打磨头的立体图。
具体实施方式
37.以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
38.如图1所示，在根据本实用新型的一个优选实施例中，多个具有不同功能的管道修复机器人通过牵引拖挂的方式连接，且可相互配合完成特定任务，包括涂抹机器人 100、修复材料运载小车200、打磨机器人300以及牵引电缆400。
39.如图2所示，各机器人均包括一个用于在管道内行走的通用的车体10。车体10 包括底盘1和行走轮2。底盘1上设置有两个行走电机3。行走电机3通过伞齿轮4 分别驱动两个前行走轮，并通过同步传动带5带动两个后行走轮，使得行走轮2可以实现差动转弯。底盘1上还设置有升降支架6，同时参见图3和图4，涂抹机器人100 的涂抹执行装置101和打磨机器人300的打磨执行装置301为了保持相对于管道对中，均设置在于各自的可调节的升降支架6之上。升降支架6由同样设置在底盘1之上的升降电机7驱动蜗轮蜗杆8来进行升降。
40.如图3和4所示，涂抹机器人100的涂抹执行装置101和打磨机器人300的打磨执行装置301均包括一个通用的开合臂机构。涂抹执行装置101和打磨执行装置301 的涂抹功能和打磨功能均在该通用的开合臂机构上进一步实现。故以下首先对该通用的开合臂机构进行说明，然后再对涂抹机器人100的涂抹执行装置101和打磨机器人 300的打磨执行装置301分别进一步说明。
41.如图5-9示出了根据本实用新型的一个通用的开合臂机构20的实施例。固定在升降支架6上的驱动电机30通过传动带31和带轮32，带动回转轴33转动。回转轴 33的外侧端面上设置有两个开合驱动座34。两个开合连杆35的杆身分别可枢转地连接在两个开合驱动座34上。在回转轴33外设置有固定套36和转动套37，固定套36 和转动套37通过轴承38可转动地配合。转动套37上设置有两个相对的转动驱动座 39。转动驱动座39上可枢转地连接有开合臂40，开合臂40可在收拢的第一状态和张开的第二状态下活动。开合连杆35的一端连接在开合臂40的臂身上，另一端通过辅助弹簧41张拉于回转轴33的外侧端面上一固定点位上，且辅助弹簧41的拉力有驱动开合连杆35带动开合臂40向张开的第二状态运动的趋势。在转动套37外设置有与其配合的单向轮42。单向轮42使得转动套37只能单向转动。在进一步的实施例中，开合连杆35的杆身通过可活动的条形槽口43枢接在开合驱动座34上，这样当管道失圆，或者涂抹头或打磨头圆心与管道圆心不重合时，两个开合臂40张开的角度可以不同，以适应管道失圆。
42.在本实施例中，当开合臂机构处于如图5-8所示的收拢状态时，如驱动电机30 通过传动带31和带轮32，带动回转轴33逆时针转动，此时由于转动套37相对于回转轴33静止，则在开合连杆35的推力和辅助弹簧41的拉力的作用下，使得开合臂 40由收拢状态运动至如图9所示的张开状态。当开合臂40完全打开或者其上的工作部件接触到管道管壁后，由于开合臂40不能再继续张开，则转动套37不能再保持静止，而是开合臂40在开合连杆35的驱动下，通过转动驱动座39带动转动套37随着转动套37一同逆时针转动，从而使得设置在开合臂40端头的涂抹或打磨工作部件进行旋转涂抹或打磨作业。当驱动电机30通过传动带31和带轮32，带动回转轴33顺时针转动，由于单向轮42阻止转动套37顺时针方向上的运动，转动套37停止转动，和回转轴33再次产生相对运动，则此时开合臂40也不能反向转动，而只能在开合连杆35拉动下收拢回至如图5-8所示的收拢状态。
43.以下对基于上述的通用的开合臂机构20的如图3所示的涂抹机器人100进行说明。
44.如图10-13所示，涂抹机器人100的涂抹执行装置101的主体即为上述的开合臂机构20。由于涂抹机器人100的功能是对管道内壁用修复材料进行旋转涂抹，因此在开合臂机构20的回转轴33上增加了用于修复材料通过的回转接头103；在开合臂机构20的开合臂40上增加了涂抹头104。来自修复材料运载小车200的两种不同组分的胶水通过胶水管102，穿过回转接头103后，经分料接头108进入涂抹头104的混胶管105混合后，通过刮板106和毛刷107，并随着开合臂40的转动涂抹在管道内壁。在涂抹头104还设置有可调节的支撑滚轮109，通过调节支撑滚轮109的高度，可以控制毛刷107、刮板106与管壁的距离，从而可以控制涂抹材料的厚度。支撑滚轮109包括两组滚轮，两组滚轮与管壁同时接触，保证了打磨及涂抹头与管道接触时夹角的稳定。
45.以下对基于上述的通用的开合臂机构20的如图4所示的打磨机器人300进行说明。
46.如图14-16所示，打磨机器人300的打磨执行装置301的主体即为上述的开合臂机
构20。由于打磨机器人300的功能是对管道内壁进行打磨，因此在开合臂机构20 的回转轴33上增加了导电的回转接头303；在开合臂机构20的开合臂40上增加了打磨头304；打磨头304旁设置有风扇305，电线306通过回转接头303连接至风扇 305，为其供电。风扇305用于在旋转打磨时，吹走灰尘和碎屑。在打磨头304旁还设置有可调节的支撑滚轮307，通过调节支撑滚轮的高度，可以控制打磨头304与管壁的距离，从而可以控制打磨的力度。支撑滚轮307包括两组滚轮，两组滚轮与管壁同时接触，保证了打磨及涂抹头与管道接触时夹角的稳定。
47.根据本实用新型的机器人在进行作业时，一般由涂抹机器人100率先向待维护管道内部开始行进，同时通过连接轴牵引着在后的修复材料运载小车200和打磨机器人 300同时在管道内前进。当涂抹机器人100行进至如破损等管道段的待作业位置处时，涂抹机器人100机器人会继续行进直至在后的打磨机器人300到达该作业位置，然后整个系统开始倒退行走。倒退时，首先由打磨机器人300对管道壁进行预处理打磨，去除表面浮尘及突起障碍物，然后由涂抹机器人100开始涂抹维护工作。打磨和涂抹机器人所需的修补材料放置在连接涂抹机器人100和打磨机器人300之间的修复材料运载小车200上。通过连接在打磨机器人300尾端的牵引电缆，对机器人进行供电和控制。
48.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的通用上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。