[發(fā)明專利]一種管道機器人驅(qū)動行走機構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010123851.7
• 申請日: 2010-03-10
• 公開（公告）號: CN101788093A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許馮平;朱新忠;鄒龍慶;王錫名
• 申請（專利權(quán)）人: 大慶石油學(xué)院
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L101/12;F16L101/30
• 代理公司: 大慶知文知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23115
• 代理人: 李建華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及管道機器人領(lǐng)域中所應(yīng)用到的一種驅(qū)動行走機構(gòu)，具體地說，是涉及一種在較大直徑管道內(nèi)工作的管道機器人驅(qū)動行走機構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進(jìn)步，管道輸送技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在石油、天然氣、化工原料及生活用水等各個方面。常年的應(yīng)用使得管道的腐蝕和堵塞等情況越來越嚴(yán)重，這極易引起輸送效率低下及管道損壞等各種危險。管道機器人正是為了解決以上的問題，由科研人員研發(fā)的一種管內(nèi)爬行載體，用來拖動管內(nèi)檢測和清洗儀器完成各種管內(nèi)作業(yè)。近幾年，伴隨著計算機技術(shù)、機電技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)外的管道機器人技術(shù)不斷有新的技術(shù)突破。各研究機構(gòu)開發(fā)設(shè)計了各種管道機器人，其行走方式主要為輪式、履帶式、蠕動式、螺旋式等。應(yīng)用環(huán)境也是從幾十毫米的微小管道到大至幾百乃至上千毫米的大直徑管道。無論行走方式如何，對管道機器人的綜合技術(shù)要求主要是具有大拖動力、較好的管徑適應(yīng)性、越障性和可靠性。目前，應(yīng)用于較大直徑(Φ300-Φ500mm)管道中的主要是輪式管道機器人，但這種管道機器人由于受其驅(qū)動行走機構(gòu)的限制，普遍具有拖動力較小、管徑適應(yīng)性較差以及越障能力不足等缺點，難以主動適應(yīng)管徑的變化。并且，這種管道機器人的驅(qū)動行走機構(gòu)在工作時，控制調(diào)節(jié)電機始終處于上電狀態(tài)，縮短了電機壽命，在一定程度上限制了管道機器人的工程化應(yīng)用。因此，目前管道機器人領(lǐng)域中迫切需要一種新的驅(qū)動行走機構(gòu)，該種驅(qū)動機構(gòu)能夠具有大拖動力、管徑適應(yīng)性好并具有一定的越障性等優(yōu)點，并且使用壽命較長，可以長時間應(yīng)用于較大直徑的管內(nèi)檢測或各種工程作業(yè)管道機器人中。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的管道機器人驅(qū)動行走機構(gòu)拖動力較小、管徑適應(yīng)性較差以及越障能力不足等問題，本發(fā)明提出了一種新的管道機器人驅(qū)動行走機構(gòu)，該種管道機器人驅(qū)動行走機構(gòu)能夠產(chǎn)生較大的拖動力，并且具有較大的管徑調(diào)節(jié)范圍以及良好的越障性。與以往的設(shè)計相比，該行走機構(gòu)傳動效率高，傳動系統(tǒng)效率能夠達(dá)到90％左右，較之同類設(shè)計，綜合技術(shù)指標(biāo)得到了較大的提高。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：該種管道機器人驅(qū)動行走機構(gòu)，具有本體，在本體中放置電氣控制單元。其獨特之處在于：所述驅(qū)動行走機構(gòu)還包括有一個位于本體中的輪腿調(diào)節(jié)電機，以及三組位于本體外的行走驅(qū)動單元，以及三組由前支撐連桿、后支撐連桿和調(diào)節(jié)連桿組合后構(gòu)成的彈性輪腿支架單元，以及一個管徑適應(yīng)調(diào)節(jié)單元。其中，所述管徑適應(yīng)調(diào)節(jié)單元由調(diào)節(jié)大筒體、圓柱螺旋彈簧、調(diào)節(jié)小筒體、壓緊螺母、壓力傳感器、調(diào)節(jié)螺母以及調(diào)節(jié)螺母配件、調(diào)節(jié)絲杠、調(diào)節(jié)單元本體以及聯(lián)軸器等構(gòu)成。其中，所述調(diào)節(jié)單元本體上沿軸向開有條形槽；每個條形槽間隔120度，均勻分布在同一圓周上；所述調(diào)節(jié)螺母的外表面亦間隔120度圓周均布開有圓孔，與此圓孔相配合的圓柱銷安裝于其中；所述調(diào)節(jié)螺母配件的內(nèi)外表面均為圓弧面，其中，內(nèi)表面的圓弧直徑等于調(diào)節(jié)螺母的外徑，在此面上開有與所述圓柱銷相?配合的圓孔，以備圓柱銷安放于其中，而外表面的圓弧直徑等于調(diào)節(jié)小筒體的內(nèi)徑，在此面上開有螺紋孔，以備通過緊固螺釘將調(diào)節(jié)小筒體與調(diào)節(jié)螺母配件相連接；所述調(diào)節(jié)螺母與調(diào)節(jié)絲杠連接后位于調(diào)節(jié)單元本體內(nèi)；所述調(diào)節(jié)螺母配件通過圓柱銷和緊固螺釘固定后，限位于調(diào)節(jié)單元本體上的條形槽中；所述調(diào)節(jié)大筒體通過與調(diào)節(jié)小筒體采用螺旋副連接的壓緊螺母固定于調(diào)節(jié)小筒體的外側(cè)，兩者之間的環(huán)形空間內(nèi)安放圓柱螺旋彈簧；所述調(diào)節(jié)小筒體的內(nèi)徑大于調(diào)節(jié)單元本體的外徑，兩者之間可實現(xiàn)相對移動；所述壓緊螺母的外表面與調(diào)節(jié)大筒體的內(nèi)表面為配合表面，兩者亦可相對移動；所述調(diào)節(jié)絲杠通過聯(lián)軸器與位于本體內(nèi)的輪腿調(diào)節(jié)電機相連接；所述行走驅(qū)動單元由前后兩組行走輪、驅(qū)動單元筒體、前后兩臺驅(qū)動減速電機以及相應(yīng)的圓錐齒輪減速器等構(gòu)成，所述驅(qū)動減速電機通過圓錐齒輪減速器換向后分別驅(qū)動前后兩組行走輪；所述行走驅(qū)動單元的前、后端通過彈性輪腿支架單元中的前支撐連桿和后支撐連桿分別連接到本體的首、末端，所述后支撐連桿與前支撐連桿的長度相等且平行，所述行走驅(qū)動單元與本體的長度相等且平行；所述調(diào)節(jié)連桿連接至所述調(diào)節(jié)大筒體上。上述三組行走驅(qū)動單元與調(diào)節(jié)單元本體上所開的條形槽相對應(yīng)，間隔120度圓周均勻分布于本體外。

本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明所提出的管道機器人驅(qū)動行走機構(gòu)采用模塊化組成，概括的說由行走驅(qū)動單元、彈性輪腿支架單元、管徑適應(yīng)調(diào)節(jié)機構(gòu)以及本體四部分組成，該種管道機器人驅(qū)動行走機構(gòu)能夠產(chǎn)生較大的拖動力，并且具有較大的管徑調(diào)節(jié)范圍以及良好的越障性。與以往的設(shè)計相比，該行走機構(gòu)傳動效率高，傳動系統(tǒng)效率能夠達(dá)到90％左右。下面進(jìn)行詳細(xì)說明：