带水检测机器人组合轮及带水检测机器人

摘要

本发明公开带水检测机器人组合轮，包括第一轮毂、第二轮毂、第一叶片、第二叶片、轮胎，所述第一轮毂为环形结构，环形结构向一侧凹陷形成环形凹槽，所述第二轮毂为环形结构，环形结构向一侧凹陷形成环形凹槽，所述第一轮毂与所述第二轮毂连接后，两个环形凹槽形成封闭环形腔，所述第一叶片呈发散状连接所述第一轮毂远离环形腔的侧面，所述第二叶片呈发散状连接所述第二轮毂远离环形腔的侧面，所述轮胎所述第一轮毂和所述第二轮毂连接处的外圈。本发明的有益效果：组合轮能够适应多种管道工况，适应性强。

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测设备技术领域，尤其涉及的是一种带水检测机器人组合轮及带水检测机器人。

背景技术

管道在制造及投入运行等过程中都可能存在缺陷，及时对管道检测，准确了解管道的运行状况，可以保证管道的可靠安全运行。如申请号：201910796056.5，管道检测机器人，包括连接有电缆的机体、通过抬升装置设在机体上摄像装置、通过驱动装置设在机体上的轮胎，驱动装置包括设在机体内的驱动电机、与驱动电机通过轴连接的链轮组，轮胎与链轮组通过轴连接；驱动电机带动链轮组转动，链轮组带动轮胎转动，轮胎带动管道检测机器人运动。

但排水管道内有满水、半水、无水，顺水、逆水及管道底部淤泥等工况；该检测机器人在水位高或满水管道，检测前需要进行封堵、抽水等工序，工序复杂；或者在管道内淤泥较多时，易倾翻。无法适应管道内多种工况，适应性差。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中管道检测机器人无法适应管道内多种工况，适应性差的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

带水检测机器人组合轮，包括第一轮毂、第二轮毂、第一叶片、第二叶片、轮胎，所述第一轮毂为环形结构，环形结构向一侧凹陷形成环形凹槽，所述第二轮毂为环形结构，环形结构向一侧凹陷形成环形凹槽，所述第一轮毂与所述第二轮毂连接后，两个环形凹槽形成封闭环形腔，所述第一叶片呈发散状连接所述第一轮毂远离环形腔的侧面，所述第二叶片呈发散状连接所述第二轮毂远离环形腔的侧面，所述轮胎所述第一轮毂和所述第二轮毂连接处的外圈。

本发明的封闭环形空腔由第一轮毂与第二轮毂拼接而成，在当机器人在带水管道内运行前时，可以实现浮潜，减小机器人自重，降低驱动需求，提高行走的可靠性；第一叶片或/和第二叶片布置在组合轮两侧，组合轮旋转时第一叶片和第二叶片在水、软泥中产生较大驱动力；第一轮毂与第二轮毂为可拆卸形式，根据不同场景的驱动需求，可选配不同的第一叶片和第二叶片，如低水位或驱动力要求较小时，第一叶片的高度大于第二叶片的高度，高水位或驱动力要求较大时，第一叶片的高度等于第二叶片的高度，提高水中行走速度。本发明的组合轮能够适应多种管道工况，适应性强。

优选的，还包括螺塞，所述第一轮毂的环形凹槽或第二轮毂的环形凹槽具有与封闭环形空腔相通的螺塞孔，所述螺塞连接所述螺塞孔。

优选的，所述环形空腔内包括防水发泡填料。

机器人在水位较高管道内运行时，可通过螺塞孔填充防水发泡填料，再用螺塞封堵，主要起到轮胎腔体防水作用；防水发泡填料为高倍率、轻质防水发泡填料，防止在复杂环境中壳体破损导致驱动轮空腔进水、浮力失效。

优选的，所述第一轮毂的外围具有第一定位止口，所述第二轮毂的外围具有第二定位止口，所述第一定位止口与所述第二定位止口卡接。

通过第一定位止口与第二定位止口，准确定位第一轮毂和第二轮毂的位置，便于安装。

优选的，所述第一轮毂的外圈具有向外延伸的第一容纳槽，所述第二轮毂的外圈具有向外延伸的第二容纳槽，第一容纳槽与第二容纳槽形成用于连接轮胎的槽口，所述槽口的开口处宽度小于槽口根部的宽度。

槽口用于安装轮胎，其中所述槽口的开口处宽度小于槽口根部的宽度，可以提高轮胎与第一轮毂和第二轮毂连接的可靠性。

优选的，还包括多个连接螺栓，所述第一轮毂的环形凹槽沿圆周方向包括多个第一连接凸起，所述第二轮毂的环形凹槽沿圆周方向包括多个第二连接凸起，所述第一连接凸起内具有轴向的螺纹孔，所述第二连接凸起内具有轴向的螺纹孔，所述第一连接凸起的螺纹孔与所述第二连接凸起的螺纹孔同轴，所述连接螺栓连接所述第一连接凸起的螺纹孔和所述第二连接凸起的螺纹孔。

优选的，所述第一轮毂的环形凹槽的半径小于第二轮毂的环形凹槽的半径，所述第一叶片的高度为所述第二叶片的高度的0-1倍。

实际使用过程中，第一轮毂位于外侧，第二轮毂位于内侧，第一叶片位于外侧，第二叶片位于内侧，第一轮毂的半径小于第二轮毂，使得第一轮毂更加的往外突出，以及第一叶片的高度大于第二叶片的高度均是为了增大第一叶片的最终高度，高度较高的第一叶片在水中或软泥中行走，能够提供更大的驱动力。

优选的，所述轮胎为环形结构，所述轮胎的内圈具有楔形卡接部，所述轮胎的外圈表面具有多个接地花纹，多个接地花纹沿同一方向倾斜间隔布置，所述轮胎与第一轮毂以及第二轮毂热熔加工为一体结构。

楔形卡接部可以防止环形橡胶轮胎的移位和变形；接地花纹的深度为整个轮胎厚度的0.4-0.6倍，花纹深度较大，可在较深潜入淤泥，产生较大驱动力，满足管道浅水或无水、淤泥工况下行走需求。

优选的，还包括轮座、压板，所述第一轮毂与所述第二轮毂连接后的中心处为环形连接板结构，所述轮座位于连接板结构一侧，所述压板位于连接板结构另一侧，所述轮座、所述连接板结构、所述压板通过螺螺栓连接。

本发明还提供带水检测机器人组合轮的带水检测机器人，包括车体、驱动机构，所述驱动机构位于所述车体内，所述驱动机构的驱动轴伸出，带水检测机器人组合轮与驱动轴连接。

本发明的优点在于：

(1)本发明的封闭环形空腔由第一轮毂与第二轮毂拼接而成，在当机器人在带水管道内运行前时，可以实现浮潜，减小机器人自重，降低驱动需求，提高行走的可靠性；第一叶片或/和第二叶片布置在组合轮两侧，组合轮旋转时第一叶片和第二叶片在水、软泥中产生较大驱动力；第一轮毂与第二轮毂为可拆卸形式，根据不同场景的驱动需求，可选配不同的第一叶片和第二叶片，如低水位或驱动力要求较小时，第一叶片的高度大于第二叶片的高度，高水位或驱动力要求较大时，第一叶片的高度等于第二叶片的高度，提高水中行走速度。本发明的组合轮能够适应多种管道工况，适应性强；

(2)机器人在水位较高管道内运行时，可通过螺塞孔填充防水发泡填料，再用螺塞封堵，主要起到轮胎腔体防水作用；防水发泡填料为高倍率、轻质防水发泡填料，防止在复杂环境中壳体破损导致驱动轮空腔进水、浮力失效；

(3)通过第一定位止口与第二定位止口，准确定位第一轮毂和第二轮毂的位置，便于安装；

(4)槽口用于安装轮胎，其中所述槽口的开口处宽度小于槽口根部的宽度，可以提高轮胎与第一轮毂和第二轮毂连接的可靠性；

(5)实际使用过程中，第一轮毂位于外侧，第二轮毂位于内侧，第一叶片位于外侧，第二叶片位于内侧，第一轮毂的半径小于第二轮毂，使得第一轮毂更加的往外突出，以及第一叶片的高度大于第二叶片的高度均是为了增大第一叶片的最终高度，高度较高的第一叶片在水中或软泥中行走，能够提供更大的驱动力；

(6)楔形卡接部可以防止环形橡胶轮胎的移位和变形；接地花纹的深度为整个轮胎厚度的0.4-0.6倍，花纹深度较大，可在较深潜入淤泥，产生较大驱动力，满足管道浅水或无水、淤泥工况下行走需求。

附图说明

图1是本发明实施例一带水检测机器人组合轮的爆炸示意图；

图2是本发明实施例一带水检测机器人组合轮的结构示意图；

图3是本发明实施例一带水检测机器人组合轮的主视图；

图4是图3中A-A处的剖视图；

图5是图4中B处放大图；

图6是本发明实施例一第一轮毂的结构示意图；

图7是本发明实施例一第一轮毂的侧视图；

图8是本发明实施例一第二轮毂的结构示意图；

图9是本发明实施例一第二轮毂的侧视图；

图10是本发明实施例一轮胎的结构示意图；

图11是本发明实施例一轮胎的侧视图；

图12是本发明实施例二带水检测机器人组合轮的半剖图；

图13是本发明实施例二带水检测机器人组合轮的局部剖视图；

图14是本发明实施例二带水检测机器人组合轮的采用双叶片的结构示意图；

图15是本发明实施例二带水检测机器人组合轮的采用单叶片的结构示意图；

图中标号：

1、第一轮毂；11、第一定位止口；12、第一容纳槽；13、第一连接凸起；14、第一法兰；15、第一止动凸台；16、加强筋；

2、第二轮毂；21、第二定位止口；22、第二容纳槽；23、第二连接凸起；24、第二法兰；25、螺塞孔；

3、第一叶片；4、第二叶片；

5、轮胎；51、楔形卡接部；52、接地花纹；

6、轮座；7、压板；8、防水发泡填料；9、螺塞；

具体实施方式

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，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作出创造性劳动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。

实施例一：

如图1、图2所示，带水检测机器人组合轮，包括第一轮毂1、第二轮毂2、第一叶片3、第二叶片4、轮胎5、轮座6、压板7；

同时参考图3、图4所示，所述第一轮毂1为环形结构，环形结构向一侧凹陷形成环形凹槽，所述第二轮毂2为环形结构，环形结构向一侧凹陷形成环形凹槽，所述第一轮毂1与所述第二轮毂2连接后，两个环形凹槽形成封闭环形腔，所述第一叶片3呈发散状连接所述第一轮毂1远离环形腔的侧面，所述第二叶片4呈发散状连接所述第二轮毂2远离环形腔的侧面，所述轮胎5所述第一轮毂和所述第二轮毂连接处的外圈。

具体的，如图6、图7、图8所示，所述第一轮毂1的外围具有第一定位止口11，第一定位止口11的截面呈L型台阶状，所述第二轮毂2的外围具有第二定位止口21，第二定位止口21的截面呈倒置的L型台阶状，所述第一定位止口11与所述第二定位止口21刚好能够卡接。参考图5所示，通过第一定位止口11与第二定位止口21，准确定位第一轮毂1和第二轮毂2的位置，便于安装。

如图6、图7、图8、图9所示，所述第一轮毂1的外圈具有向外延伸的第一容纳槽12，第一容纳槽12得截面呈L型结构，所述第二轮毂2的外圈具有向外延伸的第二容纳槽22，参考图5所示，第一容纳槽12与第二容纳槽22形成用于连接轮胎5的槽口，所述槽口的开口处宽度小于槽口根部的宽度。槽口用于安装轮胎5，其中所述槽口的开口处宽度小于槽口根部的宽度，可以提高轮胎5与第一轮毂1和第二轮毂2连接的可靠性。

带水检测机器人组合轮还包括六个连接螺栓，所述第一轮毂1的环形凹槽沿圆周方向包括六个第一连接凸起13，第一连接凸起13为环形凹槽的内壁向封闭环形腔凸出形成，第一连接凸起13的螺纹孔仅一端开口，靠近第一叶片3的一端为盲端，可以减少泥沙进入螺纹孔，所述第一连接凸起13内具有轴向的螺纹孔；所述第二轮毂2的环形凹槽沿圆周方向包括六个第二连接凸起23，第二连接凸起23为环形凹槽的内壁向封闭环形腔凸出形成，所述第二连接凸起23内具有轴向的螺纹孔，第二连接凸起23的螺纹孔为贯穿孔，所述第一连接凸起13的螺纹孔与所述第二连接凸起23的螺纹孔同轴，所述连接螺栓连接所述第一连接凸起13的螺纹孔和所述第二连接凸起23的螺纹孔。

第一轮毂1与第二轮毂2连接过程：将第一轮毂1与第二轮毂2通过第一定位止口11与第二定位止口21卡接后，并保证第一连接凸起13的螺纹孔与所述第二连接凸起23的螺纹孔对齐，采用连接螺栓将二者固定连接。

本实施例中，如图4所示，所述第一轮毂1的环形凹槽为弧形，所述第二轮毂2的环形凹槽为弧形，且第一轮毂1的环形凹槽的半径小于第二轮毂2的环形凹槽的半径。因实际使用过程中，第一轮毂1位于外侧，第二轮毂2位于内侧，第一叶片3位于外侧，第二叶片4位于内侧，第一轮毂1的半径小于第二轮毂2，使得第一轮毂1更加的往外突出，以及第一叶片3的高度大于第二叶片4的高度均是为了增大第一叶片3的最终高度，高度较高的第一叶片3在水中或软泥中行走，能够提供更大的驱动力。

如图2、图8所示，第二轮毂2上还设有螺塞孔25，带水检测机器人组合轮还包括螺塞9(图2、图8中未示出)，所述螺塞9连接所述螺塞孔25。所述螺塞孔25为两个，两个螺塞孔25分布在第二轮毂2的同一直径的圆上。双螺塞孔25和双螺塞可起到充填物料时一个进料，一个用于排出空气，以及保证车轮旋转过程中动平衡问题。当满水时为防止机器人漂浮力太大顶部剐蹭管壁，旋下螺塞9，打开螺塞孔25，往封闭环形腔灌注液体、颗粒状固态物然后旋紧螺塞9封堵螺塞孔25，可起到为机器人配重作用，使机器人在水中处于零浮力状态悬浮在水中潜行，减小运行阻力和与管壁顶部剐蹭损坏的风险。

同时第一叶片3和第二叶片4表面具备较低粗糙度，淤泥附着力较小，在车轮旋转离心力和淤泥重力作用下具备较强自洁功能。使其具有较低的粗糙度的方法可以是腐蚀一些凹坑、或者增加一些凸起等。

本实施例中，如图4、图7、图9所示，第一叶片3呈弧形，靠近圆心位置高度小于远离圆心处的高度；第二叶片4呈弧形，靠近圆心位置高度小于远离圆心处的高度，

其中，所述第一叶片3的高度为所述第二叶片4的高度的0-1倍；第一轮毂1、第二轮毂2、第一叶片3、第二叶片4均为铝合金金属材质，具备较高强度，第一轮毂1与第一叶片3可以是一体式结构，第二轮毂2与第二叶片4为一体式结构。

如图10、图11所示，所述轮胎5为环形结构，所述轮胎5的内圈具有楔形卡接部51，参考图4所示，楔形卡接部51与第一容纳槽12与第二容纳槽22形成的槽口形状、尺寸适配，此处适配的意思是，楔形卡接部51的外部轮廓与槽口的轮廓大致一致，楔形卡接部51的尺寸等于或略大于槽口的尺寸。楔形卡接部51可以防止环形橡胶轮胎的移位和变形，本实施例中轮胎5采用硬质耐磨橡胶材质，可对整个驱动轮在行走过程中起到减震、缓冲作用，同时相较于硬质轮胎，橡胶轮接触地面时噪声低及运行更平稳；轮胎5与第一轮毂1和第二轮毂2热熔加工为一体结构，因橡胶的重量轻、耐磨特性，以及加工为一体的工艺，既具备较高强度，又具备较大减震性、耐磨性。

本实施例中，如图10所示，所述轮胎5的外圈表面具有多个接地花纹52，多个接地花纹52沿同一方向倾斜间隔布置，接地花纹52的深度为整个轮胎5厚度的0.4-0.6倍；如图11所示，接地花纹52的深度h为8mm，整个轮胎5的厚度H为20mm，接地花纹52深度较大，可在较深潜入淤泥，产生较大驱动力，满足管道浅水或无水、淤泥工况下行走需求。且淤泥在倾斜的相邻接地花纹52之间便于排泥。

如图1、图4所示，带水检测机器人组合轮还包括轮座6、压板7，如图4、图6所示，第一轮毂1的中部呈圆筒型结构，圆筒型结构的右端边缘向中心延伸出第一法兰14，如图4、图8所示，第二轮毂2的中部呈圆筒型结构，圆筒型结构的右端边缘向中心延伸出第二法兰24；所述第一轮毂1与所述第二轮毂2连接后，第一法兰14与第二法兰24形成环形连接板结构；如图1所示，所述轮座6的左端具有连接孔，如图4所示，所述轮座6与第二法兰24连接；如图1所示，所述压板7的右端具有连接孔，如图4所示，所述压板7与第一法兰14连接，第一法兰14的连接孔与第二法兰24的连接孔对其，所述轮座6、所述连接板结构、所述压板7通过螺螺栓连接。

如图2所示，所述轮座6的右端具有与驱动轴连接的孔，用于与检测机器人的驱动机构连接。此处不限于孔的结构。

本实施例中的封闭环形空腔由第一轮毂1与第二轮毂2拼接而成，在当机器人在带水管道内运行前时，可以实现浮潜，减小机器人自重，降低驱动需求，提高行走的可靠性；第一叶片3或/和第二叶片4布置在组合轮两侧，组合轮旋转时第一叶片3和第二叶片4在水、软泥中产生较大驱动力。

第一轮毂1与第二轮毂2为可拆卸形式，根据不同场景的驱动需求，可选配不同的第一叶片3和第二叶片4，如低水位或驱动力要求较小时，第一叶片3的高度大于第二叶片4的高度，甚至可以仅设置第一叶片3；高水位或驱动力要求较大时，第一叶片3的高度等于第二叶片4的高度，提高水中行走速度。

本实施例的组合轮能够适应多种管道工况，适应性强。

实施例二：

如图12、13所示，本实施例与实施例一的区别在于：(1)第一轮毂1和第二轮毂2的结构不同：(2)第一叶片3和第二叶片4的结构不同；(3)本实施例中，封闭环形腔内填充防水发泡填料8；(4)没有设置轮座6、压板7；(5)设置了止动凸台。

如图12所示，本实施例中，第一轮毂1与第二轮毂2内的环形凹槽呈对称结构，且环形凹槽对接后形成封闭环形腔的截面呈梯形(边角处为圆弧)，第一轮毂1与第二轮毂2的连接凸起不是环形凹槽向内凹陷形成，直接在第一轮毂1与第二轮毂2的边缘处开设连接螺纹孔。第一轮毂1与第二轮毂2连接处增设密封圈。

本实施例中，如图12所示，本实施例仅显示第一叶片3，第一叶片3呈梯形结构，当然，第二叶片4还是可以根据情况选用不同高度的。如图14所示，根据不同场景的驱动需求，可选配不同样式叶片轮，低水位或驱动力要求较小时，可选配单面叶片轮，即如图14所示仅选用第一叶片3；高水位或驱动力要求较大时，可选配双面叶片轮，即如图13所示，选用第一叶片3和第二叶片4，提高水中行走速度。

如图12所示，本实施例中，机器人在水位较高管道内运行时，可通过螺塞孔25填充防水发泡填料8，再用螺塞9封堵，主要起到封闭环形腔体防水作用。防水发泡填料8为高倍率、轻质防水发泡填料8，防止在复杂环境中壳体破损导致驱动轮空腔进水、浮力失效。

在实施例一中，轮座6、压板7一方面是进一步加固第一轮毂1与第二轮毂2，另一方面为了将组合轮与驱动轴连接；本实施例中，第一轮毂1与第二轮毂2的中心处，即第一法兰14和第二法兰24直接采用螺栓连接，再通过其他连接件与驱动轴连接，其他连接件可以与第一轮毂1或第二轮毂2连接，其他连接件可以是类似轮座6的结构，不同在于，直接件轮座6与第一轮毂1或第二轮毂2连接，无需设置压板7；此处的连接件不限于轮座6的结构，根据驱动轴的不同，只要可以实现驱动轴与组合轮连接即可。

如图13所示，本实施例中，第一轮毂1和/或第二轮毂2的外圈设有第一止动凸台15、第二止动凸台，第一止动凸台15和第二止动凸台能够提高轮胎5与轮毂热熔在一起后的强度，可以防止环形橡胶轮胎的移位和变形。

本实施例中，第一轮毂1外表面设有加强筋16，加强筋16与第一叶片3呈间隔交替设置，加强筋16呈发散状；第二轮毂2也可以增加加强结构。

实施例三：

本实施例还提供带水检测机器人组合轮的带水检测机器人，包括车体、驱动机构，所述驱动机构位于所述车体内，所述驱动机构的驱动轴伸出，带水检测机器人组合轮与驱动轴连接。本实施例中，不限于车体的结构，可以是封闭式的，也可以是敞开式的，车体主要用于承载雷达、相机等结构，驱动机构可以是电机、减速器、驱动轴等结构，驱动机构安装于车体内，驱动轴连接实施例一或实施例二中的组合轮。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。