[發明專利]一種具有自適應功能的管道移動機構

有效

• 申請號: 201410143469.0
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN104976485B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 李斌;王聰;李志強;鄭懷兵;張國偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;F16L55/28;B62D55/065;F16L101/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 白振宇

技術領域

本發明屬于機械自動化工程領域，具體地說是一種具有自適應功能的管道移動機構。

背景技術

隨著經濟和社會的發展，管道作為流體的主要輸送設施，因其便捷性、經濟性而得到廣泛的應用。我國建設了大量的地下管道系統，用來輸送天然氣、石油和其它的流體。保障這些管道系統的安全性和有效性對我們國家的能源安全至關重要。但是隨著使用年限的增加，管道不可避免的會出現老化、裂縫、腐蝕或者受到外來施工的破壞。如果不及時處理，一旦發生事故對國家、環境都會帶來巨大的損失。因此定期對管道進行勘察和維護，就顯得非常必要。

管道機器人作為一種有效的探測設備，可以深入人類無法到達的狹小空間內執行勘察任務。國內外均對管道機器人開展了相關研究。東京工業大學Sohichi Hirose教授等開發出用于中小管徑的Thes系列輪式管道機器人。韓國CHOI等對多關節輪式管道機器人和差動驅動的輪式管道機器人進行了深入研究，研制出MRINSPECT系列管道機器人。國內哈爾濱工業大學鄧宗全等人針對海底管道系統開發出六輪驅動的輪式管道機器人。上海大學錢晉武等人針對微小管道也開發出螺旋輪驅動的機器人。

輪式管道機器人大多存在結構尺寸大、轉彎半徑大等特點，適用于大直徑管道的維護與檢修。目前，國內外各種管道機器人存在轉彎半徑大、無法自適應各種不同直徑管道等問題。

發明內容

為了解決現有管道機器人無法自適應不同直徑管道的問題，本發明的目的在于提供一種具有自適應功能的管道移動機構。該管道移動機構能夠實現在直管道、“L”形或“T”形等絕大多數管道中自由前進、后退。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明包括中心固定組件、彈簧折疊機構、電機驅動機構及驅動模塊履帶輪系，其中中心固定組件的周向均布有多個電機驅動機構，每個電機驅動機構分別通過所述彈簧折疊機構與中心固定組件相連，所述電機驅動機構的兩側均安裝有驅動模塊履帶輪系；所述電機驅動機構與中心固定組件之間的徑向距離通過彈簧折疊機構的伸縮改變、以適應不同直徑的管道，所述管道移動機構通過電機驅動機構的驅動在不同直徑的管道內移動，至少一個電機驅動機構兩側的驅動模塊履帶輪系在移動過程中始終與管道內壁抵接。

其中：所述彈簧折疊機構包括兩組內折疊桿、外折疊桿、彈簧桿固定座及彈簧，所述電機驅動機構的兩端分別安裝有彈簧桿固定座，每組中外折疊桿的一端分別鉸接于所述彈簧桿固定座，每組中外折疊桿的另一端與該組中內折疊桿的一端鉸接，每組中內折疊桿的另一端鉸接于所述中心固定組件上，每組中的彈簧纏繞在該組中所述內、外折疊桿的鉸接處，所述彈簧的一端由所述彈簧桿固定座穿過、并連接于所述電機驅動機構上，彈簧的另一端由所述內折疊桿與中心固定組件的鉸接處繞過、并連接于所述中心固定組件上；

每組中的內、外折疊桿各兩根，兩根內折疊桿相互平行，兩根外折疊桿相互平行；所述兩根內折疊桿的一端通過銷軸與兩根外折疊桿的另一端鉸接，所述彈簧纏繞在所述銷軸上；所述兩根內折疊桿的另一端通過銷軸與中心固定組件鉸接，所述彈簧的另一端由該銷軸繞過，連接于所述中心固定組件上；

所述中心固定組件包括軀干、身座及內彈簧固定螺釘，該軀干的兩端分別安裝有身座，每端的身座分別與各彈簧折疊機構每組中內折疊桿的另一端鉸接；所述軀干上設有內彈簧固定螺釘，每組中彈簧的另一端分別固定在所述內彈簧固定螺釘上；所述軀干為中空圓柱，兩端的身座為圓環形，在所述軀干中間的圓周面上均布有多個內彈簧固定螺釘；

所述電機驅動機構包括驅動電機、固定箱、傳動機構及彈簧固定螺釘，該固定箱的兩端分別安裝有所述彈簧桿固定座，并在固定箱的兩側分別設有驅動模塊履帶輪系；所述驅動電機位于固定箱內，通過所述傳動機構驅動兩側的驅動模塊履帶輪系移動；所述彈簧固定螺釘安裝在固定箱上，所述彈簧的一端固定在彈簧固定螺釘上；

所述傳動機構包括錐齒輪軸、第一錐齒輪及第二錐齒輪，該錐齒輪軸轉動安裝在所述固定箱上，錐齒輪軸的兩端分別與固定箱兩側的驅動模塊履帶輪系相連；所述第一錐齒輪與所述驅動電機的輸出端相連，所述第二錐齒輪安裝在錐齒輪軸上，并與所述第一錐齒輪相嚙合；

所述驅動模塊履帶輪系包括履帶輪、履帶及履帶輪擋板，所述固定箱每側的履帶輪數量相同、均為多個，每側的各履帶輪之間通過位于每側各履帶輪外側的履帶輪擋板相連，每側的第一個履帶輪分別與所述錐齒輪軸相連，所述履帶套在各履帶輪上。

本發明的優點與積極效果為：