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专利号: 201811569423X
申请人: 南京管科智能科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种锥齿传动管道机器人,其特征在于,包括工控机和主体结构;

所述主体结构包括支撑板和转动设置在支撑板上的两个驱动装置,以及固定设置在支撑板上的第一控制器;每个驱动装置包括驱动滚筒和设置在驱动滚筒两端的两个驱动滚轮;每个驱动滚轮包括第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一连接件和滚轮,第一锥齿轮的一端沿轴线方向外凸起延伸形成凸台,凸台的中心沿轴线方向开设有贯穿第一锥齿轮的第一通孔;第一连接件与第一转轴固连,第一转轴上转动套设第二锥齿轮和滚轮,第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合,第二锥齿轮与滚轮同轴固连,第二锥齿轮的半径小于滚轮的半径;所述驱动滚筒包括内筒、转动套设置在内筒外部的外筒,以及固定设置在外筒外部的第一壳体,第一壳体的外周面沿其长度方向固定设置有螺旋叶片;内筒中固定设置有第一电机;所述驱动机构水平放置时,螺旋叶片的下缘高于滚轮的下缘;所述第一电机与第一控制器之间电连接;

所述工控机包括第一支架,所述第一支架上设置有第二控制器、显示屏、控制按钮、电缆收卷机构和电池;所述收卷机构包括第二电机、卷筒、缠绕在卷筒上的电缆以及计米器,第二电机驱动卷筒的卷轴转动,所述第二电机、显示屏、控制按钮和电池均与第二控制器电连接;电缆的一端连接主体结构中第一控制器,另一端和卷筒的卷轴固定后与第二控制器连接,工控机和主体结构通过电缆进行通讯,电池通过电缆为主体结构供电。

2.根据权利要求1所述的锥齿传动管道机器人,其特征在于,所述主体结构还包括第二壳体,第一控制器设置于第二壳体中,第二壳体通过螺钉与支撑板固定连接,且第二壳体的与支撑板设置有密封圈;所述第二壳体的前端设置有由透明材质制成的前挡板;前挡板的边缘与第二壳体及支撑板密封固连;支撑板的底部设置有流量传感器,流量传感器与第一控制器之间电连接;

所述第二壳体的腔体中设置有摄像头,摄像头与第一控制器之间电连接;

所述支撑板上设置有增加浮力第三壳体,第三壳体中填充中塑料泡沫材质;

所述支撑板的底部固定设置有助力板,助力板包括的中部沿长度方向向下凹槽形成V字形的隔离组件,两个驱动装置分别位于隔离组件的两侧。

3.根据权利要求2所述的锥齿传动管道机器人,其特征在于,所述支撑板、第二壳体、第三壳体以及助力板均为碳纤材质制成;

所述滚轮采用镁合金材质制成,第一锥齿轮、第二锥齿轮采用尼龙材质制成;

每个驱动装置的两个驱动滚轮的第二锥齿与滚轮的组合位于第一电机轴线的两侧;

所述第一锥齿轮和第二锥齿轮的齿数比为1:(1.5~5)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的锥齿传动管道机器人,其特征在于,在每个驱动装置中,所述第一电机的输出轴伸出内筒,且位于外筒中,沿第一电机输出轴方向延伸依次同轴设置有第一法兰、第一电机盖和第二连接件,第一法兰、第一电机盖和第二连接件均为旋转体,第一法兰通过螺钉与内筒的第一端面连接,第一法兰的内壁与第一电机输出轴之间存在间隙,第一法兰的外周面与外筒内壁之间存在间隙;所述第一电机盖呈圆环状,第一电机盖通过螺钉与第一法兰固连,第一电机盖的内壁与第一电机输出轴之间存在间隙,第一电机盖的外周面与外筒内壁之间存在间隙;

所述第二连接件通过第一推力轴承安装在第一电机盖上,第二连接件的外周面与外筒的内壁固连,且第二连接件的外周面与外筒的内壁之间设置有密封圈;第二连接件靠近第一电机一侧的端面中央沿轴线向外凸起并延伸形成第一柱状体,第一柱状体沿轴线开设有第一孔,第一电机输出轴插入第一孔中,第一电机输出轴通过键与第二连接件固连;第二连接件远离第一电机一侧的端面向外凸起并延伸形成第二柱状体,第二柱状体沿轴线向内凹陷形成第二孔,第二孔为阶梯孔,第二空中设置有第一深沟球轴承和第一限位件,其中第一限位件嵌设在第一深沟球轴承内,且与第一深沟球轴承的内圈固连,第一深沟球轴承抵靠在阶梯孔的台阶面上,其外圈与阶梯孔的内壁固连;第一限位件与第二转轴的一端固连;

其中一个驱动滚轮的第一锥齿轮通过第一通孔密封转动套设在第二转轴上,第二柱状体的端部通过螺钉固定设置有第二端盖,第二端盖的中心开设有第二通孔,凸台插入第二通孔中,且第二端盖与第一锥齿轮密封固连;

所述第二转轴的另一端与穿过第一通孔后与第一连接件固连;第二转轴与第一转轴垂直设置,第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合;

所述内筒远离第一电机输出轴的一端连接有第三端盖,第三端盖与内筒的端面密封固连,第三端盖的外端面中心部向外凸起并延伸形成空心轴,第一电机的电线从空心轴中穿出,电线与空心轴通过密封胶密封连接,空心轴上转动套设有第三连接件,第三连接件为旋转体,第三连接件的外周面与外筒的内壁密封固连;

所述空心轴上沿轴向向外依次套设有第二推力轴承、隔片环、第二深沟球轴承、密封骨架和羊毛毡密封环;

所述第三连接件为筒状,其腔体包括大径部和小径部,小径部的内壁沿径向凸起,形成第一间隔部,第二推力轴承、隔片环和第二深沟球轴承嵌于第三连接件大径部,密封骨架和羊毛毡密封环嵌于第三连接件小径部,且分别位于第一间隔部的两侧;

其中,第二推力轴承的一端与第二端盖相抵靠,另一端与隔片环的一端面抵靠;第二深沟球轴承的一端与隔片环的另一端面抵靠,另一端抵靠在大径部和小径部之间的台阶面上;

所述第三连接件远离第三端盖的一端中心部向外凸起并延伸形成第四柱状体,第四柱状体的中心开设有凹腔,另一个驱动滚轮的第一锥齿轮通过第一通孔密封转动套设在空心轴上,凸台插入凹腔中,且第四柱状体与第一锥齿轮通过螺钉密封固连;所述空心轴的末端与穿过第一通孔后与第一连接件固连;第二转轴与第一转轴垂直设置,第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合。

5.根据权利要求4所述的锥齿传动管道机器人,其特征在于,所述第二转轴上设置有环状第二间隔部,第二间隔部将第二转轴分为第一段和第二段,其中第一锥齿轮转动套设在第一段上,且凸台抵靠在第二间隔部上,第二段上设置有外螺纹,第一限位件中心开设有螺纹孔,第二段与第一限位件螺纹连接;第一限位件远离第二间隔部的一端沿外周面凸起形成第三间隔部,第一深沟球轴承卡设在第二间隔部和第三间隔部之间。

6.根据权利要求5所述的锥齿传动管道机器人,其特征在于,所述滚轮包括滚轮本体和第四端盖,滚轮本体的中开设有第三通孔,第三通孔的内壁向外凸起形成第四间隔部,第二锥齿轮通过铜套转动套设在第一转轴上,第一转轴远离第一连接件的一端一体式设置有第二限位件,滚轮本体通过第三轴承与第一转轴转动连接,第三轴承卡设在第二限位件和第四间隔部之间,第四端盖与滚轮本体通过螺钉紧固,第四端盖抵靠在第四间隔部外圈上,且第四端盖与第二限位件之间存在间隙。

7.根据权利要求6所述的锥齿传动管道机器人,其特征在于,所述每个驱动装置的两端分别通过一个第一钢管与支撑板固定连接;所述第一连接件上开设有第四通孔、第五通孔和第六孔,第四通孔、第五通孔和第六孔的轴线相互垂直,第二转轴或者空心轴插入第四通孔中,并通过螺栓与第一连接件紧固;第一转轴插入第五通孔中并通过键与第一连接件连接;

所述第六孔为螺纹孔,第一钢管的两端均设置有外螺纹,其中一端插入第一连接件的第六孔中,并与之螺纹连接,第一钢管的另一端穿过支撑板,并通过两个螺母与支撑板紧固,第一电机的导线穿过空心轴后,经过第一连接件的第六孔进入对应的第一钢管的空腔中,然后穿出第一钢管后与第二壳体上防水接头连接,防水接头的另一端通过导线与第一控制器之间电连接。

8.根据权利要求7所述的锥齿传动管道机器人,其特征在于,所述第一支架整体为立方体框架,采用铝合金型材制成,第一支架分为三层,记为上层结构、中层结构和下层结构,其中,下层结构用于设置电池和收纳管道机器人主体结构,中层结构用于设置电缆收卷机构,第二控制器、显示屏和控制按钮设置于第一支架的上层结构;

所述第一支架的上层结构与中层结构之间铰接,上层结构可以绕铰接处转动进行打开或盖合,上层结构与中层结构之间设置有液压杆,液压杆的一端与上层结构的侧壁铰接,另一端与中层结构对应侧的侧壁铰接;所述第二控制器设置在上层结构中,显示屏和控制按钮嵌设在上层结构的内侧表面;

所述中层结构的上表面为操作平台,操作平台上放置有键盘和鼠标作为第二控制器的输入件。

9.根据权利要求8所述的锥齿传动管道机器人,其特征在于,所述工控机还包括导绳机构,所述导绳机构包括第三电机、丝杠和滑块,第三电机固定在第一支架上,第三电机的输出轴通过联轴器与丝杠的一端固连,丝杠的两端通过轴承与第一支架转动连接,丝杠与卷筒的转轴平行设置;滑块套设在丝杠上,且与丝杠螺纹连接;

所述计米器固定设置在滑块上,计米器包括第二支架、编码器,以及转动设置在第二支架上的第一滚轮、第二滚轮,编码器的转轴与第二滚轮的转轴固连,第一滚轮的外周面上开设有凹槽,第二滚轮的外周面上包覆有橡胶层,电缆从第一滚轮、第二滚轮之间穿过,电缆卡设在凹槽中,且电缆的表面与第一滚轮、第二滚轮的外周面接触;

所述第一支架上设置有两个限位开关,两个限位开关位于丝杠的两端处,且两个限位开关与卷筒的两端相对应;

所述第三电机和限位开关与第二控制器之间电连接。

10.根据权利要求9所述的锥齿传动管道机器人,其特征在于,所述第一支架上设置有导向杆,滑块上转动设置有导向轮,导向轮滑动式卡设在导向杆上,导向杆与丝杆平行设置;所述第一支架上设置有导线滑环,电缆的一端通过导线滑环后与第二控制器连接;所述第一支架的底部设置有万向轮;所述第一支架整体采用铝合金型材制成。