[發(fā)明專利]蠕動(dòng)式管道機(jī)器人爬行機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310656981.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103672295A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉相權(quán);李天劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F16L55/34
• 分類號(hào): F16L55/34
• 代理公司: 北京金恒聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11324
• 代理人: 李強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種蠕動(dòng)式管道機(jī)器人爬行機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

目前，管道在石油、化工、給排水等許多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，這些管道在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后，容易發(fā)生腐蝕、疲勞破壞或者破損而引起泄漏事故等。因此，需要定期地對(duì)管道進(jìn)行維護(hù)和檢修，然而由于管道所處的環(huán)境往往是人力所限或人所不及，檢修難度很大。管道機(jī)器人的研究為管道的檢測(cè)、維護(hù)提供了新的技術(shù)手段，改變了傳統(tǒng)管道開(kāi)挖抽檢的單一模式。國(guó)內(nèi)對(duì)于管道機(jī)器人的研究已有了一定基礎(chǔ)，但與國(guó)外相比還有一定的差距。

目前國(guó)內(nèi)外研制的機(jī)器人按移動(dòng)方式可分為輪式、履帶式、蠕動(dòng)式等類型，輪式管道機(jī)器人牽引力大，有很高的承載能力，容易設(shè)計(jì)與制造。但其越障能力較弱，管道適應(yīng)性差。履帶式管道機(jī)器人，克服了輪式管道機(jī)器人的缺點(diǎn)，但履帶與管道壁之間過(guò)大的摩擦力會(huì)對(duì)管道內(nèi)壁產(chǎn)生沖擊，容易損傷管道。蠕動(dòng)式機(jī)器人越障能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定，但采用形狀記憶合金、壓電金屬和電磁驅(qū)動(dòng)的蠕動(dòng)機(jī)器人對(duì)管道的要求過(guò)高，適應(yīng)能力差，運(yùn)行速度比較慢，承載能力弱。

因此，在克服以上三種管道機(jī)器人缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種新型的蠕動(dòng)式管道機(jī)器人爬行機(jī)構(gòu)。具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種蠕動(dòng)式管道機(jī)器人爬行機(jī)構(gòu)，采用模塊化設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)160-220mm之間的管道直徑。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

蠕動(dòng)式管道機(jī)器人爬行機(jī)構(gòu)，包括前鎖緊機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)、后鎖緊機(jī)構(gòu)，其特征在于：前鎖緊機(jī)構(gòu)通過(guò)聯(lián)軸器安裝在伸縮機(jī)構(gòu)的前端，后鎖緊機(jī)構(gòu)通過(guò)聯(lián)軸器安裝在伸縮機(jī)構(gòu)的后端。

當(dāng)管道機(jī)器人前進(jìn)時(shí)，首先前鎖緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)，后鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊，伸縮機(jī)構(gòu)伸長(zhǎng)時(shí)，帶動(dòng)前鎖緊機(jī)構(gòu)向前移動(dòng)，隨后前鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊，后鎖緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)，伸縮機(jī)構(gòu)收縮時(shí)，帶動(dòng)后鎖緊機(jī)構(gòu)向前移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)管道機(jī)器人的一個(gè)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)周期；

當(dāng)管道機(jī)器人后退時(shí)，首先前鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊，后鎖緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)，伸縮機(jī)構(gòu)伸長(zhǎng)時(shí)，帶動(dòng)后鎖緊機(jī)構(gòu)向后移動(dòng)，隨后前鎖緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)，后鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊，伸縮機(jī)構(gòu)收縮時(shí)，帶動(dòng)前鎖緊機(jī)構(gòu)向后移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)管道機(jī)器人的一個(gè)后退運(yùn)動(dòng)周期；

當(dāng)前鎖緊機(jī)構(gòu)和后鎖緊機(jī)構(gòu)都鎖緊時(shí)，可使管道機(jī)器人穩(wěn)定地停留在某處，為管道機(jī)器人進(jìn)行管道檢測(cè)維修等作業(yè)提供一個(gè)工作平臺(tái)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種蠕動(dòng)式管道機(jī)器人爬行機(jī)構(gòu)，其特征在于包括：

伸縮機(jī)構(gòu)；

與伸縮機(jī)構(gòu)的前端連接的前聯(lián)軸器，

與伸縮機(jī)構(gòu)的后端連接的后聯(lián)軸器，

前鎖緊機(jī)構(gòu)，其通過(guò)前聯(lián)軸器與伸縮機(jī)構(gòu)的前端連接，用于與管道內(nèi)壁鎖緊或松開(kāi)；

后鎖緊機(jī)構(gòu)，其通過(guò)后聯(lián)軸器與伸縮機(jī)構(gòu)的后端連接，用于與管道內(nèi)壁鎖緊或松開(kāi)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，提供了蠕動(dòng)式管道機(jī)器人爬行機(jī)構(gòu)的爬行方法，其特征在于包括：

A）使前鎖緊機(jī)構(gòu)中的第二電機(jī)正轉(zhuǎn)，從而通過(guò)第二聯(lián)軸器帶動(dòng)第二絲杠正轉(zhuǎn)，使第二絲杠螺母向左移動(dòng)，帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使鉸接在大導(dǎo)桿上支撐臂向內(nèi)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)前鎖緊機(jī)構(gòu)與管壁的松開(kāi)；使后鎖緊機(jī)構(gòu)中的第二電機(jī)反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)后鎖緊機(jī)構(gòu)與管壁的鎖緊；

B）使伸縮機(jī)構(gòu)中第一電機(jī)正轉(zhuǎn)，從而通過(guò)第一聯(lián)軸器帶動(dòng)第一絲杠正轉(zhuǎn)，由于后鎖緊機(jī)構(gòu)與管道處于鎖緊狀態(tài)，此時(shí)通過(guò)后聯(lián)軸器與后鎖緊機(jī)構(gòu)連接的后端蓋固定不定，進(jìn)而第一絲杠螺母、固定塊、外殼也處于固定不動(dòng)狀態(tài)，從而使第一電機(jī)、第一聯(lián)軸器、第一絲杠繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一前端蓋、第一導(dǎo)桿、第一前箱體、第一中箱體、第一后箱體、第一圓螺母，第一套筒，第一軸承作為一個(gè)整體移動(dòng)；

C）使前鎖緊機(jī)構(gòu)中的第二電機(jī)反轉(zhuǎn)，從而通過(guò)第二聯(lián)軸器帶動(dòng)第二絲杠反轉(zhuǎn)，使第二絲杠螺母移動(dòng)，帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使鉸接在大導(dǎo)桿上支撐臂向外移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)前鎖緊機(jī)構(gòu)與管壁的鎖緊；使后鎖緊機(jī)構(gòu)中的第二電機(jī)正轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)后鎖緊機(jī)構(gòu)與管壁的松開(kāi)；

D）使伸縮機(jī)構(gòu)中第一電機(jī)反轉(zhuǎn)，從而通過(guò)第一聯(lián)軸器帶動(dòng)第一絲杠反轉(zhuǎn)，由于前鎖緊機(jī)構(gòu)與管道處于鎖緊狀態(tài)，此時(shí)通過(guò)前聯(lián)軸器與前鎖緊機(jī)構(gòu)連接的第一前端蓋、第一導(dǎo)桿、第一前箱體、第一中箱體、第一后箱體、第一圓螺母、第一套筒、第一軸承作為一個(gè)整體固定不動(dòng)，而第一絲杠螺母帶動(dòng)固定塊、外殼、后端蓋、后聯(lián)軸器和后鎖緊機(jī)構(gòu)作為一個(gè)整體移動(dòng)。

本發(fā)明技術(shù)方案的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在：