[發明專利]一種輪履復合徑向可調式管道機器人

有效

• 申請號: 201310505698.8
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN103697285A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 陸飛;胡明;撖亞頔;李文娟;章斌;馮軍;孫寶龍;周健
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: F16L55/28
• 分類號: F16L55/28;F16L101/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，涉及一種管道機器人，尤其涉及一種輪履復合徑向可調式管道機器人。

背景技術

目前，隨著交通、能源、石油、化工及城市建設的高速發展，管道的應用也日益廣泛。管道機器人在管內外作業中得到了廣泛的應用。但目前已有的管道機器人主要為仿生運動式、履帶式、螺旋驅動式、車型式和支撐輪式，存在如下缺陷：

仿生式管道機器人運用仿生學原理，通過機器人本體伸縮來運動，其在管道內的移動速度慢且波動大，平穩性差，驅動能力和移動速度有限，運動效率不易提高，實際應用較少。

履帶式管道機器人可以在油污、泥濘、障礙等惡劣條件下保持良好的行走姿態，具有良好的越障性能。但這類管道機器人結構復雜，外形尺寸比較大，且不夠靈活，一般用于管徑較大、通過環境比較復雜的管道。

車型式管道機器人模仿普通汽車機構，依靠差速實現靈活轉向。其結構簡單，尺寸較小，但運行環境受到重力作用方向的限制。若無附加封閉力，僅靠機器人自身的重力提供封閉力，則只能滿足水平管道的底部運動，其牽引力小，爬坡能力極其有限，不能進入垂直管道。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種輪履復合徑向可調式管道機器人，該管道機器人運動穩定性較好，其履帶對管壁具有較強的附著力，適用于各種復雜的管道。

本發明包括通過萬向節串聯的多個輪履復合機構，每個輪履復合機構包括主殼體、徑向調節機構、履帶驅動行走機構和輪式支撐機構；所述的主殼體為兩端均固定設置有端蓋的圓筒，側壁開設有沿圓周均布的三個槽口；相鄰兩個輪履復合機構通過萬向節連接，萬向節的兩端分別與相鄰兩個輪履復合機構的端蓋連接；所述的徑向調節機構整體設置在主殼體內部，履帶驅動行走機構和兩個輪式支撐機構沿周向均布設置在主殼體外。

所述的徑向調節機構包括徑向調節電機、徑向調節主動圓柱齒輪、徑向調節從動圓柱齒輪、徑向調節主動錐齒輪、徑向調節從動錐齒輪、蝸桿、蝸輪、絲杠和絲杠螺母；所述的徑向調節電機固定在主殼體的內壁上，輸出軸與徑向調節主動圓柱齒輪固定，徑向調節從動圓柱齒輪與徑向調節主動錐齒輪均固定在從動軸上，徑向調節從動錐齒輪固定在蝸桿上，蝸輪固定在絲杠上；從動軸、蝸桿和絲杠均與主殼體通過軸承相連。所述的徑向調節主動圓柱齒輪與徑向調節從動圓柱齒輪嚙合，徑向調節主動錐齒輪與徑向調節從動錐齒輪嚙合，蝸桿與蝸輪嚙合；所述的絲杠螺母套置在絲杠和滑動桿上，且與絲杠螺紋連接，絲杠螺母沿周向均布有三個支座，每個支座與一根主動擺桿的一端鉸接，每根主動擺桿伸出對應的槽口外。所述的滑動桿固定在主殼體的內壁上。

所述的履帶驅動行走機構包括安裝側板、驅動帶輪安裝軸、從動帶輪安裝軸、驅動帶輪、從動帶輪、履帶、履帶驅動電機和減速齒輪組；兩塊安裝側板的一端均與驅動帶輪安裝軸通過軸承連接，另一端均與從動帶輪安裝軸通過軸承連接；所述每塊安裝側板的兩端均通過從動擺桿與主殼體鉸接，一端的從動擺桿與一根主動擺桿的另一端鉸接；所述的驅動帶輪安裝軸上固定設置有兩個驅動帶輪，從動帶輪安裝軸上固定設置有兩個從動帶輪，每個驅動帶輪與對應的從動帶輪通過履帶連接；所述的履帶驅動電機固定設置在一塊安裝側板上，且通過減速齒輪組帶動驅動帶輪轉動。

所述的減速齒輪組包括三級圓柱齒輪副和三級錐齒輪副；履帶驅動電機的輸出軸上固定設置有第一級主動圓柱齒輪，第一級從動圓柱齒輪與第一級主動錐齒輪固定在同一根齒輪安裝軸上，第一級從動錐齒輪與第二級主動圓柱齒輪固定在同一根齒輪安裝軸上，第二級從動圓柱齒輪與第三級主動圓柱齒輪固定在同一根齒輪安裝軸上，第三級從動圓柱齒輪與第二級主動錐齒輪固定在同一根齒輪安裝軸上，第二級從動錐齒輪與第三級主動錐齒輪固定在同一根齒輪安裝軸上，第三級從動錐齒輪固定在驅動帶輪安裝軸上；所有齒輪安裝軸與安裝側板均為軸承連接。

所述的輪式支撐機構包括底板和滑輪；所述底板的兩端均通過從動擺桿與主殼體鉸接，一端的從動擺桿與一根主動擺桿的另一端鉸接，另一端的從動擺桿通過彈簧與主殼體連接；兩個滑輪分別與底板的底部兩端鉸接。與兩個輪式支撐機構鉸接的主動擺桿及與履帶驅動行走機構鉸接的主動擺桿朝向主殼體的同一端；與履帶驅動行走機構鉸接及與兩個輪式支撐機構鉸接的主動擺桿長度均相等，所有與履帶驅動行走機構鉸接及與輪式支撐機構鉸接的從動擺桿長度均相等。

本發明的有益效果：