本发明公开了一种可变径的管道机器人，包括机身、丝杆传动模块和行走机构，机身包括前架和后架，相对设置的第一安装座和第二安装座分别设置在前架和后架上，丝杆传动模块包括丝杆、中间固定座和桁架组件，桁架组件包括丝杆螺母、长杆架、滑块和短杆架，丝杆两侧分别可旋转地安装在第一安装座和第二安装座上。通过旋转丝杆，丝杆螺母带动滑块移动，在长杆架、短杆架和中间固定座的作用下，长杆架外端的行走机构张开或者收缩，从而调节行走机构与机身的径向距离；多组丝杆传动模块将机身支撑在管道内，提高了在大型以及超大型管道上适用性，
(19)国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 CN 113090866 B (45)授权公告日 2022.08.23 (21)申请号 9.2 F17D 5/00 (2006.01) F16L 101/30 (2006.01) (22)申请日 2021.04.21 审查员 骆雪芹 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113090866 A (43)申请公布日 2021.07.09 (73)专利权人 衡昇科技有限公司 地址 311100 浙江省杭州市余杭区余杭街 道文一西路1818-2号8幢406室 (72)发明人 吴善强董小康严铭浩彭小云 (74)专利代理机构 北京汇信合知识产权代理有 限公司 11335 专利代理师 卢亮辉 (51)Int.Cl. F16L 55/32 (2006.01) F17D 5/02 (2006.01) 权利要求书2页 说明书4页 附图5页 (54)发明名称 一种可变径的管道机器人 (57)摘要 本发明公开了一种可变径的管道机器人，包 括机身、丝杆传动模块和行走机构，机身包括前 架和后架，相对设置的第一安装座和第二安装座 分别设置在前架和后架上，丝杆传动模块包括丝 杆、中间固定座和桁架组件，桁架组件包括丝杆 螺母、长杆架、滑块和短杆架，丝杆两侧分别可旋 转地安装在第一安装座和第二安装座上。通过旋 转丝杆，丝杆螺母带动滑块移动，在长杆架、短杆 架和中间固定座的作用下，长杆架外端的行走机 构张开或者收缩，从而调节行走机构与机身的径 向距离；多组丝杆传动模块将机身支撑在管道 内，提高了在大型以及超大型管道上适用性，通 B 过多个支撑点提高对机身的支撑强度；同时提高 6 了机器人对管道管径变化的适用性。 6 8 0 9 0 3 1 1 N C CN 113090866 B 权利要求书 1/2页 1.一种可变径的管道机器人，其特征在于，包括机身、丝杆传动模块和行走机构，所述 机身包括间隔设置的前架和后架， 相对设置的第一安装座和第二安装座分别设置在所述前架和后架上， 所述丝杆传动模块包括丝杆、中间固定座和桁架组件，所述桁架组件包括丝杆螺母、长 杆架、滑块和短杆架， 所述丝杆两侧分别可旋转地安装在第一安装座和第二安装座上， 所述中间固定座固定在所述丝杆中部，所述丝杆上套设有丝杆螺母，所述丝杆螺母内 侧套设有滑块，所述长杆架一端铰接在所述滑块上，行走机构安装在所述长杆架的另一端， 所述短杆架一端铰接在所述中间固定座上、另一端铰接在长杆架中部； 多组丝杆传动模块沿所述机身的周向间隔分布； 前架和后架的内侧分别设置有内侧板，所述内侧板上设置有传动模块； 所述传动模块用于驱动丝杆旋转； 所述丝杆传动模块包括第一丝杆传动模块和第二丝杆传动模块， 所述第一丝杆传动模块设置在所述前架内侧板上的第一安装座和所述后架外侧的第 二安装座之间， 所述前架的内侧板上设置有第一丝杆传动模块的传动模块； 所述第二丝杆传动模块设置在所述后架内侧板上的第二安装座和所述前架外侧的第 一安装座之间， 所述后架的内侧板上设置有第二丝杆传动模块的传动模块； 第一丝杆传动模块和第二丝杆传动模块沿机身的外侧壁周向和轴向间隔设置。 2.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述桁架组件还包括设置在丝杆螺 母和滑块之间的压缩弹簧，所述压缩弹簧套设在所述丝杆上。 3.根据权利要求1或2所述的管道机器人，其特征在于，所述中间固定座前后两侧分别 设有桁架组件，两个桁架组件的丝杆螺母螺纹方向相反。 4.根据权利要求3所述的管道机器人，其特征在于，所述丝杆为双头丝杆，所述中间固 定座左右两侧分别设有桁架组件。 5.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，还包括设置在机身上的传动模块， 所述传动模块包括安装在机身上的驱动电机和固定在所述丝杆上的小直齿轮，所述驱动电 机驱动所述小直齿轮。 6.根据权利要求5所述的管道机器人，其特征在于，所述传动模块还包括大直齿轮、第 一同步带轮、第二同步带轮和同步带， 所述驱动电机的输出轴上固定有第一同步带轮，第二同步带轮与大直齿轮固定，所述 第一同步带轮和第二同步带轮上设有同步带，大直齿轮与所述小直齿轮啮合。 7.根据权利要求6所述的管道机器人，其特征在于，所述第一同步带轮、第二同步带轮 和同步带设置在内侧板一侧，所述大直齿轮和小直齿轮设置在内侧板另一侧。 8.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，多个第一丝杆传动模块沿机身周向 间隔设置；多个第二丝杆传动模块沿机身周向间隔设置。 9.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述行走机构包括的爬壁吸附机器 人和设置在爬壁吸附机器人上的麦克纳姆轮， 2 2 CN 113090866 B 权利要求书 2/2页 爬壁吸附机器人通过磁性吸附在管壁上。 10.根据权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述机身一端设有探测模块或修 整模块。 3 3 CN 113090866 B 说明书 1/4页 一种可变径的管道机器人 技术领域 [0001] 本发明涉及管道机器人技术领域，具体涉及一种可变径的管道机器人。 背景技术 [0002] 管道广泛应用各工业领域，是重要的输送工具之一。工业上的管道一般长期处在 工况恶劣的环境，容易产生堵塞、破裂、变形等状况，严重影响正常的生产运行甚至会导致 安全事故的发生，为保证管道的正常运作，可以使用管道机器人定期对管道进行探查、维护 和定点施工作业。 [0003] 目前，大多数的管道机器人都是运用在口径5米以内的管道机器人，按运动方式一 般可将其分为介质压差、轮式、螺旋驱动式、履带式、蛇行式、蠕动式、多足爬行式等。部分管 道机器人依靠自身重力或吸附力压在壁管上，借助车轮或履带进行运动；部分管道机器人 依靠连杆与高强度弹簧的配合，利用弹力压在壁管上，借助车轮或履带进行运动；这两类方 案在较小口径的管道中能够实现机器人在管道中的运动，但在运用于超大型管道的环境 中，受限于材料的本身强度以及质量过大的危险性，并不能确保管道机器人的使用顺利以 及使用安全，并且负载能力较弱。 发明内容 [0004] 针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种可变径的管道机器人，通 过旋转丝杆，使行走机构张开，从而改变行走机构与机身的径向距离，通过多个支撑点提高 对机身的支撑强度。 [0005] 本发明公开了一种可变径的管道机器人，包括机身、丝杆传动模块和行走机构，所 述机身包括前架和后架，相对设置的第一安装座和第二安装座分别设置在所述前架和后架 上，所述丝杆传动模块包括丝杆、中间固定座和桁架组件，所述桁架组件包括丝杆螺母、长 杆架、滑块和短杆架，所述丝杆两侧分别可旋转地安装在第一安装座和第二安装座上，所述 中间固定座固定在所述丝杆中部，所述丝杆上套设有相匹配的丝杆螺母，所述丝杆螺母内 侧套设有滑块，所述长杆架一端铰接在所述滑块上，行走机构安装在所述长杆架的另一端， 所述短杆架一端铰接在所述中间固定座上、另一端铰接在长杆架中部；多组丝杆传动模块 沿所述机身的周向间隔分布。 [0006] 优选的，所述桁架组件还包括设置在丝杆螺母和滑块之间的压缩弹簧，所述压缩 弹簧套设在所述丝杆上。 [0007] 优选的，所述中间固定座前后两侧分别设有桁架组件，两个桁架组件的丝杆螺母 螺纹方向相反。 [0008] 优选的，所述丝杆为双头丝杆，所述中间固定座左右两侧分别设有桁架组件。 [0009] 优选的，管道机器人还包括设置在机身上的传动模块，所述传动模块包括安装在 机身上的驱动电机和固定在所述丝杆上的小直齿轮，所述驱动电机的输出轴驱动所述小直 齿轮。 4 4 CN 113090866 B 说明书 2/4页 [0010] 优选的，所述传动模块还包括大直齿轮、第一同步带轮、第二同步带轮和同步带， [0011] 所述驱动电机的输出轴上固定有第一同步带轮，第二同步带轮与大直齿轮固定， 所述第一同步带轮和第二同步带轮上设有同步带，大直齿轮与所述小直齿轮啮合。 [0012] 优选的，所述前架或后架内侧设有内侧板，所述第一同步带轮、第二同步带轮和同 步带设置在内侧板一侧，所述大直齿轮和小直齿轮设置在内侧板另一侧。 [0013] 优选的，所述丝杆传动模块包括第一丝杆传动模块和第二丝杆传动模块， [0014] 所述第一丝杆传动模块设置在所述前架内侧板上的第一安装座和所述后架外侧 的第二安装座之间； [0015] 所述第二丝杆传动模块设置在所述后架内侧板上的第二安装座和所述前架外侧 的第一安装座之间； [0016] 第一丝杆传动模块和第二丝杆传动模块沿机身的外侧壁周向间隔设置。 [0017] 优选的，所述行走机构包括的爬壁吸附机器人和设置在爬壁吸附机器人上的麦克 纳姆轮。 [0018] 优选的，所述机身一端设有探测模块或修整模块。 [0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过旋转丝杆，丝杆螺母带动滑块移动， 在长杆架、短杆架和中间固定座的作用下，长杆架外端的行走机构张开或者收缩，从而调节 行走机构与机身的径向距离；多组丝杆传动模块将机身支撑在管道内，提高了在大型以及 超大型管道上适用性，通过多个支撑点提高对机身的支撑强度；同时提高了机器人对管道 管径变化的适用性。 附图说明 [0020] 图1是本发明的可变径管道机器人结构示意图； [0021] 图2是丝杆传动模块的安装示意图； [0022] 图3是丝杆传动模块的结构示意图； [0023] 图4是传动模块的结构示意图； [0024] 图5是丝杆传动模块的分布示意图； [0025] 图6是管道机器人的工作示意图； [0026] 图7是管道机器人的行走机构张开示意图。 [0027] 附图标注： [0028] 1机身，11前架，12后架，13内侧板，14第一安装座，15安装侧板，16第二安装座，18 连接套筒， [0029] 2丝杆传动模块，201丝杆螺母，202长杆架，203压缩弹簧，204短杆架，205丝杆，206 中间固定座，207滑块，208桁架组件，21第一丝杆传动模块，22第二丝杆传动模块； [0030] 3行走机构，31行驶轮，32爬壁吸附机器人， [0031] 4传动模块，401小直齿轮，402大直齿轮，403同步带，404第一同步带轮，405惰轮， 406驱动电机，407第二同步带轮， [0032] 5探测模块，7管壁。 5 5 CN 113090866 B 说明书 3/4页 具体实施方式 [0033] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是 本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人 员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0034] 下面结合附图对本发明做进一步的详细描述： [0035] 一种可变径的管道机器人，如图1、图2和图3所示，包括机身1、丝杆传动模块2和行 走机构3，机身1包括前架11和后架12，相对设置的第一安装座14和第二安装座16分别设置 在前架11和后架12上，丝杆传动模块2包括丝杆205、中间固定座206和桁架组件208，桁架组 件208包括丝杆螺母201、长杆架202、滑块207和短杆架20。
