[發(fā)明專利]一種可適應不同管徑變化的履帶輪式管道清潔機器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610047373.3
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105465549A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 屈春雷;李喜艷;肖力凡;陳俊;盧昱華;陳建友
• 申請（專利權）人: 李超
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L55/40;F16L101/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明專利涉及一種工業(yè)領域使用管道內(nèi)機器人，尤其是涉及一種可適應不同管徑變化的履帶輪式管道清潔機器人。

背景技術

管道如電站管道，輸油管道，天然氣、煤氣等輸氣管道，輸、排水管道，樓宇中央空調管道等，經(jīng)過長期應用，管道內(nèi)壁不再像新鋪設的管道一樣光滑和形狀規(guī)則，會出現(xiàn)不同程度的結垢和雜質的粘附，從而造成管道內(nèi)壁的凹凸不平。如輸水管道內(nèi)壁會產(chǎn)生水垢、銹斑等形式多樣的沉淀物，輸油管道出現(xiàn)內(nèi)徑堵塞，這樣大大增加流體輸送過程中的阻力，使得管道的輸送能力大為降低，而且還會對管道材料造成腐蝕和傷害，嚴重時會使管道破裂，造成運輸流體的外泄，甚至爆裂的危險情況。因此從經(jīng)濟角度和安全角度考慮，需要研發(fā)管道機器人解決以上狀況。

管道機器人作為一種高智能、高自動化的管內(nèi)爬行設備因需要逐步發(fā)展起來，這種新型的設備在管道作業(yè)中起著運載各種作業(yè)工具的作用。管道機器人是一種可沿管道內(nèi)行走的機械裝置，能進入人所不及、復雜多變的非結構管道環(huán)境中，通過攜帶一種或多種傳感器及操作裝置如超聲傳感器、渦流傳感器、管道清理裝置、管道裂紋及管道接口焊接裝置、防腐噴涂裝置等，在遠程控制下完成管道檢測、清理和焊接等作業(yè)，以保障管道安全和暢通無阻地工作。目前工業(yè)領域使用的管道內(nèi)機器人多種多樣，按功能不同大致可分為：管道清潔機器人、管道檢測機器人和管道補口機器人。

大部分管道機器人還只能在特定管徑的管道運行，而實際工況是管道機器人需要爬行的管徑不是單一不變的。比如，第一次需要清洗的管道為400mm，第二次清洗的管道為500mm或者600mm。由于長期使用的管道會出現(xiàn)凹凸，因此需在不同的管徑的管道中收縮和張開行走機構，使得管道機器人能夠在不同的管徑中行走，遇到障礙時能夠順利通過。為使管內(nèi)機器人欲在管內(nèi)平穩(wěn)、可靠的啟停、行走，行走機構需要以適當?shù)恼龎毫壕o在管壁上，為管道機器人的爬行提供足夠的摩擦力；當管徑變化時，行走機構與管壁之間的壓緊力保持穩(wěn)定。為實現(xiàn)適應管徑變化的功能，主要采用彈簧封閉力機構，當管徑變化范圍較大時，易失去常封閉力的特性，管道機器人的牽引力將不再穩(wěn)定，機器人的工作可靠性將受到很大的限制；目前所研制的管道機器人基本上還是實驗樣機，負載低，越障能力差，只能從事管道除塵、檢測等負載能力較低的單一作業(yè)。

目前對管道清潔機器人的研究較多，如申請?zhí)枮镃N201320854277.1的中國實用新型專利，公告日為2014-07-30，記載了一種由主機、吸附機構和導管組成的復合履帶管道機器人裝置，主機通過傳動軸帶動兩側的復合履帶機構，同時主機上的吸附機構與導管接口連通，保證其吸附于管壁，無需借助吸盤產(chǎn)生負壓，僅通過履帶上強力磁鐵的磁力作用，即可實現(xiàn)行進作業(yè)。但是該機器人不能適應管徑變化，負載能力和越障能力不強，不能有效吸附對于垂直或者傾斜角度較大的非磁性材料。再如申請?zhí)枮镃N105135151A的中國發(fā)明專利，公告日為2015-12-09，記載了一種由螺旋機構、搖桿滑塊機構、平行四邊形機構組成的具有主動適應和自適應功能的履帶式管道機器人，能夠主動適應不同管道直徑的變化并保持履帶與管道內(nèi)壁之間有一定的壓力，可越過管道表面凹凸不平的局部障礙，但是該機器人外形過長，彎道通過性較差，且采用搖桿滑塊機構、平行四邊形機構實現(xiàn)適應管徑變化，機構在調整過程中容易出現(xiàn)運動死點，即卡死現(xiàn)象，在管道中較難處理，且機器人的負載能力不強，無法攜帶更多的檢測或清洗裝置等。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術中提到的諸多問題，本發(fā)明專利提供一種可適應不同管徑變化，負載能力強，越障能力強，可適應管道的彎道和任意坡度的履帶輪式管道清潔機器人。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明專利為一種可清潔帶有不規(guī)則轉角和任意坡度范圍的管道的履帶輪式機器人。包括：履帶輪行走機構為4個履帶輪，均由中心齒輪、3個均布二級齒輪、3個三級齒輪和履帶對應嚙合而成，帶動整個機器人行走；管徑自適應調節(jié)機構，可伸縮的電動推桿控制機架與履帶輪之間的角度可變，以適應不同管徑變化；清潔裝置，兩側臂架配合彈簧伸縮桿，起到清潔時避免管壁微小障礙的作用；紅外檢測裝置，安裝在適當?shù)母叨龋l(fā)出不同的控制信號，控制機器人行走、越障和轉向。