1.一种自适应管道巡检机器人,其特征在于,包括检测支撑单元、摆动单元和驱动单元,其中检测支撑单元包括检测系统、前机体以及用于行走和支撑的自适应支撑机构;驱动单元包括后机体和用于驱动的自适应驱动机构;
前机体为中空的六棱柱,所述六棱柱的侧面均分布有三个观察口,所述六棱柱的表面前后端均分布有六个固定铰座,前机体的腔体内安装有检测系统,前机体的尾端固连安装有套筒;
自适应支撑机构设有三套且均布安装在前机体的固定铰座上,每套自适应支撑机构包括前伸缩杆套、前弹簧、前限位销、前伸缩杆、第一前连杆、第二前连杆、超声波检测探头、前“U”型轮架、支撑轮、车轮安装架和车轮伸缩杆,其中前伸缩杆套与前机体头部的固定铰座通过铰链连接,前弹簧安装于前伸缩杆套内,前伸缩杆一端安装于前伸缩杆套内,前伸缩杆另一端通过铰链与第一前连杆和第二前连杆连接,前限位销安装于前伸缩杆底部并穿过前伸缩杆套两侧的限位槽,第一前连杆另一端与前机体尾部的固定铰座通过铰链连接,第二前连杆另一端与车轮安装架通过铰链连接,车轮安装架与车轮伸缩杆固连,车轮伸缩杆安装在套筒内,前“U”型轮架通过轴承组件安装在车轮安装架上,前“U”型轮架可绕车轮安装架摆转,前“U”型轮架的转轴上装有支撑轮。
2.根据权利要求1所述的一种自适应管道巡检机器人,其特征在于,前“U”型轮架两侧各装有一个超声波检测探头。
3.根据权利要求1所述的一种自适应管道巡检机器人,其特征在于,自适应支撑机构采用转动导杆机构与曲柄滑块机构串联组成的组合机构,由前机体、前伸缩杆套、前伸缩杆和第一前连杆构成转动导杆机构,由第一前连杆、第二前连杆、车轮伸缩杆和套筒构成曲柄滑块机构,当管径扩大时,前弹簧将前伸缩杆推出,通过第一前连杆和第二前连杆带动车轮安装架和车轮伸缩杆向外伸出,使支撑轮贴紧管壁;
当管径减小时,管壁通过下压支撑轮,使车轮安装架和车轮伸缩杆收回,通过第一前连杆和第二前连杆带动前伸缩杆缩回,并压缩前弹簧,通过前限位销与前伸缩杆套的限位槽控制前弹簧形变量,使前弹簧弹力稳定,从而使管道巡检机器人具有自适应能力。
4.根据权利要求1所述的一种自适应管道巡检机器人,其特征在于,摆动单元包括用于安装转动轴、摆动电机和摆动轴的中支架,安装在摆动电机输出端的第一圆柱齿轮,安装在摆动轴上的第二圆柱齿轮,其中,摆动轴和转动轴通过轴承安装在中支架两侧,可沿各自轴向转动,转动轴一端与转动电机输出轴固连,带动检测支撑单元和摆动单元轴向转动,摆动轴一端与前机体尾端固连。
5.根据权利要求1所述的一种自适应管道巡检机器人,其特征在于,后机体为中空的六棱柱,所述六棱柱的侧面均布三个观察口,所述六棱柱的表面前后端均布六个固定铰座,后机体的腔体内安装有驱动电机,控制器,转动电机,第四锥齿轮,其中第四锥齿轮安装在驱动电机输出轴上。
6.根据权利要求1所述的一种自适应管道巡检机器人,其特征在于,自适应驱动机构设有三套且均布安装在后机体的固定铰座上,每套自适应驱动机构包括:后伸缩杆套、后弹簧、后限位销、后伸缩杆、第一后连杆、第二后连杆、驱动轮、后“U”型轮架、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、花键轴、花键轴套、第三锥齿轮,其结构与自适应支撑机构类似,其中后“U”型轮架通过铰链安装在第二后连杆端部,传动轴通过轴承组组件安装在后“U”型轮架上,传动轴两侧各安装有一个驱动轮,第一锥齿轮安装在传动轴上,与第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮安装在花键轴光轴段的端部,花键轴的光轴段通过轴承组件安装在后“U”型轮架上,花键轴的花键端安装在花键轴套内,花键轴套通过轴承组件安装在后机体上,第三锥齿轮安装在花键轴套的尾部轴端。
7.根据权利要求6所述的一种自适应管道巡检机器人,其特征在于,自适应驱动机构采用转动导杆机构与曲柄滑块机构串联组成的组合机构,由后机体、后伸缩杆套、后伸缩杆和第一后连杆构成转动导杆机构,由第一后连杆、第二后连杆、花键轴和花键轴套构成曲柄滑块机构,当管径扩大时,后弹簧将后伸缩杆推出,通过第一后连杆和第二后连杆带动后“U”型轮架和花键轴向外伸出,使驱动轮贴紧管壁;当管径减小时,管壁通过下压驱动轮,使后“U”型轮架和花键轴收回,通过第一后连杆和第二后连杆带动后伸缩杆缩回,并压缩后弹簧,通过后限位销与后伸缩杆套的限位槽控制后弹簧形变量,使后弹簧弹力稳定,从而使管道巡检机器人具有自适应能力;
第四锥齿轮与第三锥齿轮啮合,将驱动电机的动力依次传递至花键轴套、花键轴,再通过第二锥齿轮与第一锥齿轮的啮合和传动轴将动力传递至驱动轮,从而带动管道巡检机器人运动。