技术领域
本发明涉及智能机器人领域，尤其涉及一种管道检测机器人。
背景技术
现代工农业生产及日常生活中使用着大量管道，如化工厂的蒸汽发生器传热管，石油、电力、制冷行业的工业管道和煤气管道等，多数管道常年应用且维修较少又加之其安装环境人不能直接到达或不允许人直接介入，为了进行质量检测和故障诊断，采用传统的人工检测法、随机抽样法或SCADA系统法，工程量大，准确率低，因此需要开发管道机器人来解决这些实际问题。
发明内容
本发明的目的是为了针对现有技术存在的不足，提供一种通过驱动组件中的驱动气缸带动滚轮调节适应不同管径的环形管道实现管道管径大小方便快捷的调节，以及在移动过程中定位精准、制动效率高、增加空挡处连接强度和平衡性的一种管道检测机器人。
为本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：
一种管道检测机器人，包括上外环、左外环、右外环、空挡调节组件、三个驱动组件、左配重组件和右配重组件；所述的上外环的左下端与所述的左外环的上端通过第一关节轴铰接，上外环的右下端与所述的右外环的上端通过第二关节轴铰接；右外环和左外环之间存在空挡，所述的空挡调节组件用于将空挡连接；空挡调节组件包括第一空挡电机、第二空挡电机、两个第一固定导轨、两个第二固定导轨和两条空挡齿条；所述的第一空挡电机通过空挡电机支撑板固定在右外环的下端内壁上；第一空挡电机的转动轴穿过右外环连接有凸轮杆；所述的凸轮杆与前后两侧的卡杆相配合，所述的两根卡杆通过两个卡杆套设置在两个第一固定导轨上，卡杆上设置有卡杆弹簧，且卡杆弹簧位于卡杆套内，两个第一固定导轨分别设置在右外环下端外壁的前侧和后侧，两个第一固定导轨上均设置有第一齿条槽，所述的两条空挡齿条的一端分别设置在两个第一齿条槽内；所述的两个第二固定导轨分别设置在左外环下端外壁的前侧和后侧，两个第二固定导轨上均设置有第二齿条槽，两条空挡齿条的另一端设置在两个第二齿条槽内，两个第二固定导轨之间连接有齿条轴，所述的齿条轴的一端穿过第二固定导轨与第二空挡电机连接；所述的三个驱动组件分别设置在上外环、左外环和右外环上；驱动组件用于在环形管道上移动；所述的左配重组件和右配重组件分别设置在上外环左右两侧下端的外部，两个配重组件均包括偏重固定板、配重电源、配重压板和配重板；所述的偏重固定板设置在上外环的外壁上，所述的配重电源设置在偏重固定板上，所述的配重板通过配重压板设置在配重电源上。设置配重组件以及空挡调节组件，进一步的保证检测时的装置的平衡以及提升检测的质量，并且通过空挡调节组件进一步加强连接强度，增加使用寿命。
作为优选，所述的上外环左侧下端的内壁上设置有第一关节弹簧挡板，上外环右侧下端的内壁上设置有第二关节弹簧挡板，所述的左外环的下部内壁上设置有第三关节弹簧挡板；右外环的下部内壁上设置有第四关节弹簧挡板，所述的每个关节弹簧挡板上均设置有弹簧连接杆，所述的第一关节弹簧挡板和第三关节弹簧挡板之间通过弹簧连接杆连接有两根第一拉伸弹簧；所述的第二关节弹簧挡板和第四关节弹簧挡板之间通过弹簧连接杆连接有两根第二拉伸弹簧。通过第一拉伸弹簧和第二拉伸弹簧放止下部外环过度打开，更好的使该装置套设在环形管道上，放止滑落。
作为优选，所述的右配重组件上设置有多块配重板，所述的上外环的左右两侧外壁上设置有用于配重组件调节的多个配重调节通孔。更好的使该装置根据不同的管径进行调节，达到最佳的平衡度，提升检测质量。
作为优选，所述的上外环的左侧和右侧均设置有向内侧凹的安装凹面，所述的安装凹面上设置有控制系统载体。
作为优选，所述的每个驱动组件均包括驱动气缸、驱动齿轮、齿轮驱动电机、主动齿轮、滚轮架、滚轮、滚轮驱动电机、滚轮轴和刹车片；所述的驱动气缸的固定部设置在外环上，驱动气缸的移动部穿过外环设置在外环内；所述的驱动齿轮顶面通过齿轮固定盘与驱动气缸的移动部连接，驱动齿轮底面通过齿轮支撑架与所述的滚轮架连接，所述的齿轮驱动电机通过齿轮电机支架设置在滚轮架一侧，所述的主动齿轮设置在齿轮驱动电机上，主动齿轮与驱动齿轮相啮合；滚轮架的另一侧设置有刹车支架，所述的滚轮轴穿过齿轮电机支架和刹车支架；所述的滚轮设置通过滚轮轴设置在滚轮架上；所述的滚轮驱动电机通过联轴器与滚轮轴连接；所述的刹车片套设在滚轮轴上且位于刹车支架内，刹车支架上设置有多个便于停止的刹车模块，通过驱动组件设置气缸和刹车模块能够更好的进行控制以及调整。
作为优选，所述的滚轮轴上且位于滚轮内设置有用于检测的检测晶片和用于监视的耦合监视晶片。通过检测晶片和耦合监视晶片进行环形管道的检测。
作为优选，所述的三个驱动组件处于同一平面内，且任意两个相邻驱动组件之间的夹角相同。进一步增加驱动组件在移动时的稳定性，以及使该装置更好固定在环形管道上。
作为优选，所述的刹车模块包括第一刹车铰接杆、第二刹车铰接杆、刹车连接杆和刹车弹；所述的第一刹车铰接杆下部固定连接有第一摩擦片，所述的第二刹车铰接杆下部固定连接有第二摩擦片，所述的刹车片设置在第一摩擦片和第二摩擦片之间，所述的刹车连接杆一端与第一刹车铰接杆的顶部铰接，刹车连接杆另一端与刹车弹簧的一端相配合，刹车弹簧的另一端与第二刹车铰接杆的顶部固定连接。通过刹车模块进一步提高了移动精度，确保检测的准确性。
一种管道的检测方法，依次通过以下步骤：
（一）管道匹配：将管道检测机器人套设在环形管道上，通过三个驱动组件中的驱动气缸带动滚轮压在环形管道的外壁上；
（二）平衡移动：通过驱动组件中的滚轮驱动电机带动滚轮在环形管道上移动，通过左配重组件和右配重组件进行平衡调节；
（三）旋转检测：旋转检测：通过驱动组件中的齿轮驱动电机使滚轮由与外环垂直状态调整为与外环平行状态，通过滚轮驱动电机带动滚轮在环形管道上旋转，通过滚轮内检测晶片和耦合监视晶片进行检测。
作为优选，经过三通管道时，通过空挡调节组件中的空挡齿条将空挡打开，通过驱动组件带动需要旋转的滚轮沿着环形管道转动，使三个滚轮压在三通管道的分支管道后，通过空挡调节组件中的空挡齿条将空挡关闭，并继续移动检测。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：本专利的管道检测机器人通过驱动组件中的驱动气缸带动滚轮调节适应不同管径的环形管道；通过刹车模块提高制动效率，减少滚轮的磨损；通过空挡调节组件实现空挡处的打开或者关闭，不仅增加了空挡处的连接强度，还能进行三通环形管道的检测；通过第一拉伸弹簧和第二拉伸弹簧更好的防止左外环和右外环向外侧打开，防止该装置脱离环形管道；通过左配重组件和右配重组件便于平衡的调节，提高移动效率以及检测的准确性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为空挡调节组件的爆炸图。
图3为配重组件的爆炸图。
图4为驱动组件的爆炸图。
图5为刹车模块的结构示意图。
附图中的标记为：上外环1、第一关节弹簧挡板11、弹簧连接杆111、第一拉伸弹簧112、第二拉伸弹簧113、第二关节弹簧挡板12、第三关节弹簧挡板13、第四关节弹簧挡板14、配重调节通孔101、安装凹面102、控制系统载体103、左外环2、空挡21、右外环3、空挡调节组件4、第一空挡电机41、空挡电机支撑板411、凸轮杆412、卡杆413、卡杆套414、卡杆弹簧415、第二空挡电机42、第一固定导轨43、第一齿条槽431、第二固定导轨44、第二齿条槽441、齿条轴442、空挡齿条45、驱动组件5、驱动气缸51、驱动齿轮52、齿轮固定盘521、齿轮支撑架522、齿轮驱动电机53、齿轮电机支架531、主动齿轮54、滚轮架55、刹车支架551、滚轮56、滚轮驱动电机57、滚轮轴58、刹车片59、刹车模块50、第一刹车铰接杆501、第二刹车铰接杆502、刹车连接杆503、刹车弹簧504、第一摩擦片5011、第二摩擦片5012、左配重组件6、右配重组件60、偏重固定板61、配重电源62、配重压板63、配重板64。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，一种管道检测机器人，包括上外环1、左外环2、右外环3、空挡调节组件4、三个驱动组件5、左配重组件6和右配重组件60；上外环1的左下端与左外环2的上端通过第一关节轴连接，上外环1的右下端与右外环3的上端通过第二关节轴连接；右外环3和左外环2之间存在空挡21。空挡调节组件4用于将空挡21之间的调节连接，实现空挡21的打开和关闭；左配重组件6和右配重组件60分别设置在上外环1左右两侧下端的外部，用于提高该装置移动时的平衡性。三个驱动组件5分别设置在上外环1、左外环2和右外环3上；三个驱动组件5处于同一平面内，且任意两个相邻驱动组件5之间的夹角相同，进一步提高稳定性。驱动组件5用于使该装置在环形管道上移动。上外环1的左侧和右侧均设置有向内侧凹的安装凹面102，安装凹面102上设置有控制系统载体103。
如图1和图2所示，空挡调节组件4包括第一空挡电机41、第二空挡电机42、两个第一固定导轨43、两个第二固定导轨44和两条空挡齿条45；第一空挡电机41通过空挡电机支撑板411固定在右外环3的下端内壁上；第一空挡电机41的转动轴穿过右外环3连接有凸轮杆412；凸轮杆412与前后两侧的卡杆413相配合，通过凸轮杆412和卡杆413相互配合实现锁紧或打开的功能，锁紧状态时防止左外环2和右外环3的下端出现偏差错位，增加连接强度。打开状态下可便于在三通环形管道上进行转向移动至分支管上。两根卡杆413通过两个卡杆套414设置在两个第一固定导轨43上，卡杆413上设置有卡杆弹簧415，且卡杆弹簧415位于卡杆套414内，通过卡杆弹簧415更好的便于控制，提高配合效果。两个第一固定导轨43分别设置在右外环3下端外壁的前侧和后侧，两个第一固定导轨43上均设置有第一齿条槽431，两条空挡齿条45的一端分别设置在两个第一齿条槽431内；两个第二固定导轨44分别设置在左外环2下端外壁的前侧和后侧，两个第二固定导轨44上均设置有第二齿条槽441，两条空挡齿条45的另一端设置在两个第二齿条槽441内，两个第二固定导轨44之间连接有齿条轴442，齿条轴442的一端穿过第二固定导轨44与第二空挡电机42连接；通过第二空挡电机42便于空挡齿条45的调节，方便实现空挡的打开或关闭。上外环1左侧下端的内壁上设置有第一关节弹簧挡板11，上外环1右侧下端的内壁上设置有第二关节弹簧挡板12，左外环2的下部内壁上设置有第三关节弹簧挡板13；右外环3的下部内壁上设置有第四关节弹簧挡板14，每个关节弹簧挡板上均设置有弹簧连接杆111，第一关节弹簧挡板11和第三关节弹簧挡板13之间通过弹簧连接杆111连接有两根第一拉伸弹簧112；第二关节弹簧挡板12和第四关节弹簧挡板14之间通过弹簧连接杆111连接有两根第二拉伸弹簧113。通过第一拉伸弹簧112和第二拉伸弹簧113防止下部的外环向两侧打开。
工作时，该装置通过第一空挡电机41带动凸轮杆412旋转，使凸轮杆412上的凸轮与两根卡杆413的两端相配合，使卡杆413与空挡齿条45保持松开状态，通过第二空挡电机42带动齿条轴442旋转，通过齿条轴与两根空挡齿条45相配合，使空挡齿条45沿着右外环3的外壁向上移动，从而实现空挡21处于打开状态，通过第一拉伸弹簧112和第二拉伸弹簧113分别将左外环2和右外环3拉住，防止两个外环向两侧打开，使三个驱动组件5能更好的套设在环形管道上，防止脱落。
如图1和图3所示，左配重组件6和右配重组件60分别设置在上外环1左右两侧下端的外部，两个配重组件均包括偏重固定板61、配重电源62、配重压板63和配重板64；偏重固定板61设置在上外环1的外壁上，配重电源62设置在偏重固定板61上，配重板64通过配重压板63设置在配重电源62上。右配重组件60上设置有多块配重板64，上外环1的左右两侧外壁上设置有用于配重组件调节的多个配重调节通孔101。通过左配重组件6和右配重组件60便于平衡的调节，提高该装置在环形管道上移动的效率以及检测的准确性。
如图1、图4和图5所示，每个驱动组件5均包括驱动气缸51、驱动齿轮52、齿轮驱动电机53、主动齿轮54、滚轮架55、滚轮56、滚轮驱动电机57、滚轮轴58和刹车片59；驱动气缸51的固定部设置在外环上，驱动气缸51的移动部穿过外环设置在外环内；驱动齿轮52顶面通过齿轮固定盘521与驱动气缸51的移动部连接，驱动齿轮52底面通过齿轮支撑架522与滚轮架55连接，齿轮驱动电机53通过齿轮电机支架531设置在滚轮架55一侧，主动齿轮54设置在齿轮驱动电机53上，主动齿轮54与驱动齿轮52相啮合；通过齿轮间的相互传动提高传动性。滚轮架55的另一侧设置有刹车支架551，滚轮轴58穿过齿轮电机支架531和刹车支架551；滚轮56设置通过滚轮轴58设置在滚轮架55上。滚轮轴58上且位于滚轮56内设置有用于检测的检测晶片和用于监视的耦合监视晶片。通过检测晶片和耦合监视晶片在旋转移动时进行环形管道的检测。滚轮驱动电机57通过联轴器与滚轮轴58连接；刹车片59套设在滚轮轴58上且位于刹车支架551内，刹车支架551上设置有多个便于停止的刹车模块50，通过刹车模块50进一步的提高该装置在环形管道上移动的精确性，提高停止的效率，减少滚轮56的摩擦。刹车模块50包括第一刹车铰接杆501、第二刹车铰接杆502、刹车连接杆503和刹车弹504；第一刹车铰接杆501下部固定连接有第一摩擦片5011，第二刹车铰接杆502下部固定连接有第二摩擦片5012，刹车片59设置在第一摩擦片5011和第二摩擦片5012之间，刹车连接杆503一端与第一刹车铰接杆501的顶部铰接，刹车连接杆503另一端与刹车弹簧504的一端相配合，刹车弹簧504的另一端与第二刹车铰接杆502的顶部固定连接。通过第一摩擦片5011和第二摩擦片5012与刹车片59相互配合，提高制动的效率，并且减少滚轮56与环形管道之间的摩擦，增加滚轮56的使用寿命。
工作时，通过驱动气缸51带动滚轮架55伸缩，适用于不同管径的环形管道；当滚轮56与外环垂直时，通过3个滚轮驱动电机57分别带动3个滚轮56旋转，从而实现在环形管道上移动。通过齿轮驱动电机53带动滚轮架55上的滚轮56旋转，使滚轮56调整角度与外环平行时，这样就能使滚轮56绕着环形管道旋转，通过滚轮56内检测晶片和耦合监视晶片的进行检测。当电机不启动时，通过刹车支架551内的刹车片59与刹车模块50相互配合进行滚轮56的制动。
该组件通过驱动气缸51的调节适用于不同管径的环形管道检测，便于调节的同时提高效率，通过刹车模块50提高制动效率，减少滚轮56的磨损，增加滚轮56的使用寿命。
一种管道的检测方法，依次通过以下步骤：
（一）环形管道匹配：将管道检测机器人套设在环形管道上，通过三个驱动组件5中的驱动气缸51带动滚轮56压在环形管道的外壁上；
（二）平衡移动：通过驱动组件5中的滚轮驱动电机57带动滚轮56在环形管道上移动，通过左配重组件6和右配重组件60进行平衡调节；
（三）旋转检测：旋转检测：通过驱动组件5中的齿轮驱动电机53使滚轮56由与外环垂直状态调整为与外环平行状态，通过滚轮驱动电机57带动滚轮56在环形管道上旋转，通过滚轮56内检测晶片和耦合监视晶片进行检测。
经过三通管道时，通过空挡调节组件4中的空挡齿条45将空挡21打开，通过驱动组件5带动需要旋转的滚轮56沿着环形管道转动，使三个滚轮56压在三通管道的分支管道后，通过空挡调节组件4中的空挡齿条45将空挡21关闭，并继续移动检测。
综上所述，管道检测机器人通过驱动组件5中的驱动气缸51带动滚轮56调节适应不同管径的环形管道；通过刹车模块50提高制动效率，减少滚轮的磨损；通过空挡调节组件4实现空挡处的打开或者关闭，不仅增加了空挡处的连接强度，还能进行三通环形管道的检测；通过第一拉伸弹簧112和第二拉伸弹簧113更好的防止左外环2和右外环3向外侧打开，防止该装置脱离环形管道；通过左配重组件6和右配重组件60便于平衡的调节，提高移动效率以及检测的准确性的一种管道检测机器人。
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。
