本實用新型涉及管道機器人技術領域，尤其是涉及在惡劣管道環境中進行一系列管道作業的一種十字結構主動越障管道機器人。

背景技術：

管道作業機器人是一種可沿管道自動行走，攜帶有一種或多種傳感器的作業機構，在遙控操縱或計算機控制下能在極其惡劣的環境中進行一系列管道作業的機電一體化系統。各工業發達國家管道方面做了大量研究工作，其中日本從事管道機器人研究的人員最多，成果也最多。管道機器人從驅動方式看主要有車輪式、履帶式、蠕動式、爬行式等幾類。目前還沒一種管道機器人結構簡單可靠，又可以輕松通過管道各種障礙，十字結構主動越障管道機器人相比現有的機器人具有更先進的結構，可以主動通過管道錯位障礙和凹坑障礙。

技術實現要素：

針對上述不足，本實用新型提供一種十字結構主動越障管道機器人，該管道機器人主要通過4個直線電機實現實時變形，可以在復雜管道環境里面機動靈活地穿越；驅動輪在直線電機的作用下，機器人可以牢固貼附在管壁上；由于管道環境復雜，大多數水管很潮濕，機器人的設計是讓機器人始終在管道中間運動，可以最大限度的避開水和障礙物。該機器人不僅可以越過由于大壩不均沉降造成的涵管錯位障礙，開可以主動越過凹坑障礙，這是常見管道機器人不具備的越障能力。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案如下：一種十字結構主動越障管道機器人，包括一個夾板、四條驅動腿、攝像頭和控制器，所述四條驅動腿均勻鉸接在夾板上，每條驅動腿與夾板之間均設置有直線電機，直線電機的一端與驅動腿鉸接，另一端與夾板鉸接；所述攝像頭安裝在夾板上，所述驅動腿、攝像頭和直線電機均與控制器相連。

進一步地，相鄰兩條驅動腿初始位置的相互夾角為90度。

進一步地，所述驅動腿包括電機、驅動腿滑動段、驅動腿固定段、輸出軸、主動錐齒輪、從動錐齒輪、輪軸、驅動輪、固定銷；其中，所述驅動腿固定段與夾板鉸接；所述驅動腿固定段上沿軸線方向依次開有若干第一定位孔；所述驅動腿滑動段套設在驅動腿固定段內，其上開有與第一定位孔相對應的第二定位孔；所述固定銷穿設在第一定位孔和第二定位孔上；所述電機安裝在驅動腿滑動段內，通過輸出軸與主動錐齒輪連接，主動錐齒輪與從動錐齒輪嚙合傳動，從動錐齒輪通過輪軸與驅動輪相連；所述電機與控制器相連。

進一步地，所述直線電機為推桿電機。

本實用新型的有益效果：(1)破損的管道通常有較多凹坑，該管道機器人可以通過控制直線電機運動控制各驅動腿姿態，主動通過凹坑障礙。(2)土地的不均勻沉降容易造成涵管的錯位，該管道機器人在管道中心軸水平面行走，該平面是障礙最小的位置，容易實現越障。比目前已經有的管道機器人更有適應性。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明；

圖1本實用新型實施例的結構簡圖；

圖2本實用新型實施例中管道機器人在涵管凹坑障礙處的爬行姿態圖；

圖3本實用新型實施例中管道機器人在涵管錯位處的爬行姿態圖；

圖中：1、電機；2-1、驅動腿滑動段；2-2、驅動腿固定段；3、輸出軸；4、主動錐齒輪；5、從動錐齒輪；6、輪軸；7、驅動輪；7-1、第一驅動輪；7-2、第二驅動輪；7-3、第三驅動輪；7-4、第四驅動輪；8、銷；9、夾板；10、固定銷；11、直線電機；12、凹坑；13、涵管；14、管道中心平面；15、管道機器人；16、管道前段；17、管道后段；18、攝像頭。

具體實施方式

如圖1所示，一種十字結構主動越障管道機器人，包括一個夾板9、四條驅動腿、攝像頭18和控制器，所述四條驅動腿均勻鉸接在夾板9上，每條驅動腿與夾板9之間均設置有直線電機，直線電機的一端與驅動腿鉸接，另一端與夾板9鉸接，相鄰兩條驅動腿初始位置的相互夾角為90度；所述攝像頭18安裝在夾板9上，所述驅動腿、攝像頭18和直線電機均與控制器相連。

所述驅動腿包括電機1、驅動腿滑動段2-1、驅動腿固定段2-2、輸出軸3、主動錐齒輪4、從動錐齒輪5、輪軸6、驅動輪7、固定銷10；其中，所述驅動腿固定段2-2通過銷8與夾板9鉸接；所述驅動腿固定段2-2上沿軸線方向依次開有若干第一定位孔；所述驅動腿滑動段2-1套設在驅動腿固定段2-2內，其上開有與第一定位孔相對應的第二定位孔；所述固定銷10穿設在第一定位孔和第二定位孔上，固定銷10作用是可以根據管道直徑大小調節驅動腿長短；所述電機1安裝在驅動腿滑動段2-1內，通過輸出軸3與主動錐齒輪4連接，主動錐齒輪4與從動錐齒輪5嚙合，從動錐齒輪5通過輪軸6與驅動輪7相連；電機1與控制器相連；所述直線電機為推桿電機。所述控制器為現有的技術，用于采集攝像頭18傳來的圖像，操作人員根據圖像信息，手動調節控制器，實現電機1的啟停和直線電機10的伸縮。

管道機器人的行為方式主要有以下幾種：

(1)前進后退

如圖3所示，根據管道直徑大小調節固定銷10，使管道機器人支撐在管道中心平面，第一驅動輪7-1、第四驅動輪7-4順時針旋轉，第二驅動輪7-2、第三驅動輪7-3逆時針旋轉，管道機器人向前行走(左為前面)；第一驅動輪7-1、第四驅動輪7-4逆時針旋轉，第二驅動輪7-2、第三驅動輪7-3順時針旋轉，管道機器人向后行走(右為后面)。

(2)通過凹坑障礙

如圖2所示，管道13有凹坑12，管道機器人到達凹坑位置時，第三驅動輪7-3的直線電機11收緊離開管壁，第一驅動輪7-1、第二驅動輪7-2、第四驅動輪7-4繼續貼緊管壁，驅動機器人往前運動，等通過凹坑12，第三驅動輪7-3在直線電機11作用下繼續貼緊管壁。

(3)大壩不均勻沉降涵管錯位越障

如圖3所示，水庫大壩由于地質和大壩材料重力等原因，大壩不均勻沉降會引起涵管13錯位斷裂成管道前段16和管道后段17，會產生不均勻沉降，一般都是上下錯位，管道機器人要通過錯位部位，必須尋找到障礙物最矮處，從圖3可以看出，在臨近中心平面處障礙最矮，本實用新型的管道機器人15由于是十字結構，行走平面處于管道中心平面14，因此可以順利通過障礙。

上述具體實施方式用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用新型的精神和權利要求的保護范圍內，對本實用新型做出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護范圍。