[0001] 本发明属于清洁设备技术领域，具体涉及一种大型金属管道爬壁机器人转向机构。

[0002] 大型金属管道在生活中被广泛应用，如大型下水管道、城市电网管道、燃气大型输送管道、工业输油管道等。管道长时间使用后难免出现各种问题，需要定期对管道进行锈
蚀、堵塞、泄露、老化等检查，其中对于管道早期锈蚀可通对管道表面进行除锈、喷漆处理，
增加管道使用寿命。但由于管路的特殊性及所运输物品的多样性，多数管道内的物质不能
被人体直接接触，且管道为圆形，人工作业时不易操作。

[0003] 现有技术存在如CN 201910660695  .9，防跌落爬墙机器人及其行走方法，其中包含中间用于定位的内框架以及外部用于行走的外框架，内框架与外框架之间可相对转动以
及相对位移，行走时，内框架伸出至工作平面进行固定，外框架收回并向运动方向滑出，到
最大行程后，外框架伸出至工作平面进行固定，内框架收回并向运动方向滑出，重复上述过
程达到爬墙行走的效果；其缺点在于：为保证单次行走行程，故外框架设计的较长/较大，直
线爬行时效果好，但在管道上爬行时，针对管道弯角处，转弯时，外框架的四个支脚往往仅
有两个支脚可以落位，内框架上为一个整体吸盘，无法在弯角处调整方向时形成稳定吸附，
故需要进行改进。

[0014] 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，所描述的实施例仅仅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做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。

[0015] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限
制。

[0016] 本发明提出了一种大型金属管道爬壁机器人转向机构，该机构通过齿轮齿圈转向机构对爬壁机器人行进路线进行调整，结合可伸缩式电磁吸附机构吸附于金属管道表面，
利用机械臂清洁机构，完成金属管道除锈、打磨等清理维护作业，解决不便人工作业时金属
管道清洁养护的难题
如附图1‑2所示，一种大型金属管道爬壁机器人转向机构，包括外框架2，外框架2
侧方底部设置至少二个磁足升降吸附机构4；外框架2上设置位移机构，位移机构上设置转
向机构1，通过转向机构1转动连接内框架3，内框架3上固定设置清洁机械臂5，内框架3侧方
设置至少两组可分别独立运行的小行程行走机构。

[0017] 相对于现有技术，本发明内框架3侧方设置至少两组可分别独立运行的小行程行走机构，使用时可以自由调节小行程行走机构的相对于内框架的前后位置，以在合适的位
置对管道弯角处形成更稳定的吸附。

[0018] 进一步的，述外框架2包括两根平行设置的主支杆21，位移机构是指，两根主支杆21之间的两侧分别设置一组丝杠机构，丝杠机构包括与主支杆21固定连接的第一伺服电机
202，第一伺服电机202的输出端固定连接外丝杆201，外丝杆201两端分别转动连接两根主
支杆21，外丝杆201上配合设置滚珠保持架204形成丝杠机构；每根主支杆21两端均固定连
接有一个外连接件205，两根主支杆21之间相对设置的外连接件205之间固定连接一根外连
杆203形成方形框架；外连接件205底部设置磁足升降吸附机构4。

[0019] 进一步的，转向机构1包括内框架3侧方上部转动设置至少两个小齿轮102，所有小齿轮102外啮合设置一个内齿圈103，内齿圈103两侧底部分别固定连接两组丝杠机构的滚
珠保持架204，小齿轮102数量为两个时应位于两端顶撑于内齿圈103内，优选的，小齿轮102
数量为图中所示的四个，于内框架3的四个角处设置。

[0020] 进一步的，所述小齿轮102上部转动连接齿轮齿圈固定件101，齿轮齿圈固定件101固定连接内框架3，齿轮齿圈固定件101向内齿圈103伸出延伸部，延伸部底部设置球槽，球
槽内设置滚球，滚球下端从延伸部底部伸出并抵接内齿圈103上平面，优选的，内框架3也向
内齿圈103伸出外檐，外檐顶部设置球槽，球槽内设置滚球，滚球上端从外檐顶部伸出并抵
接内齿圈103下平面，即内框架3与齿轮齿圈固定件101始终夹持内齿圈103转动，且，滚珠保
持架204与内齿圈10之间的连接不应对上述两个旋转件的旋转动作形成干涉。

[0021] 进一步的，所述内框架3侧方设置至少两组可分别独立运行的小行程行走机构是指，内框架3底部固定连接中间连接框架301，中间连接框架301两侧分别配合设置一根内丝
杆302，组成丝杠机构，每根内丝杆302两端通过轴承转动连接一个轴承座304，轴承座304一
侧固定连接第二伺服电机303，第二伺服电机303输出端固定连接内丝杆302一端；轴承座
304底部设置磁足升降吸附机构4。

[0022] 进一步的，所述磁足升降吸附机构4包括顶部的连接件，连接件下部固定连接驱动推缸405，驱动推缸405的活塞杆403固定连接磁足连接件402，磁足连接件402底部设置电磁
铁401，优选的，电磁铁401为磁足连接件402底部两侧分别铰接设置一块，以便于吸附于管
道的圆形外周，优选的，电磁铁401选用现有技术磁力可调的类型。

[0023] 常规行走方法为：爬壁机器人开始沿金属管道爬行时，与外框架2相连的磁足升降吸附机构4伸长，吸附在金属管道表面，之后第一伺服电机202转动，转向机构1连同内框架3
沿金属管道表面行进。当内框架3到达规定的行程时，与内框架3相连的磁足升降吸附机构4
伸长，吸附于金属管道表面，紧接着与外框架2相连的磁足升降吸附机构4的电磁铁401断
电，并在驱动推缸405驱动作用下收缩。之后第一伺服电机202转动，2外框架沿金属管道表
面行进，达到2外框架规定行程后，202伺服电机停止转动。之后重复上述过程，使3内框架和
2外框架交替行进，便可使机器人沿金属管道表面爬行；在内框架3的磁足升降吸附机构4的
电磁铁401脱离工作表面时，该电磁铁401优选通过低功率保持存在较低磁力的状态，使得
磁足升降吸附机构4始终朝向工作平面伸出，而非任意旋转对其他工作部件形成干涉。

[0024] 针对管道弯角处，在外框架2的至少三个磁足升降吸附机构4对管道形成吸附的状态下，通过转向机构1旋转内框架3至合适角度，之后两组可分别独立运行的小行程行走机
构分别驱动向前方或后方伸出，调节至内框架3的至少三个磁足升降吸附机构4的投影与管
道表面对应时停机，该磁足升降吸附机构4伸长，吸附于金属管道表面，再调节外框架2，使
得可以始终有三个磁足进行吸附形成稳定定位；另外也可以是一组内框架3的小行程行走
机构与外框架2的磁足吸附时，另一组小行程行走机构单独行走调节位置，即保持整机有3
个以上磁足处于吸附状态，这三个磁足可以来源于八个总磁足之间的任意搭配。

[0025] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的
保护范围。