[發明專利]一種管道機器人及其應用

有效

• 申請號: 201610937663.5
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN106439383B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 周軍;韓猛;桑迪;趙峰;翟科棟
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F16L55/28
• 分類號: F16L55/28;F16L101/30;F16L101/10
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 顏洪嶺

1.一種管道機器人，包括一個或多個依次連接的機器人單元，其特征在于，所述機器人單元包括爬行機構和擺動機構，所述擺動機構前后分別連接一個所述的爬行機構；

所述爬行機構包括機架和驅動裝置，在所述機架的上頂面、下底面、左側面和右側面各設置有兩個轉動軸，所述驅動裝置包括驅動電機、帶傳動系、齒輪組系和驅動輪，所述驅動輪設置在轉動軸上，轉動軸通過齒輪組系連接，其中上頂面的轉動軸一端與帶傳動系連接，所述驅動電機連接帶傳動系并通過帶傳動系驅動轉動軸轉動，最終借助驅動輪使爬行機構移動；

所述擺動機構包括擺動電機、擺動架、擺動連接體、擺動軸和擺動錐齒輪系，所述擺動架與機架固定連接，所述擺動軸與擺動錐齒輪系連接且擺動軸的兩端設置在擺動架上，所述擺動電機設置在機架上且擺動電機與擺動錐齒輪系傳動連接，所述擺動連接體的兩端分別連接前后兩個擺動軸，其中，一個擺動錐齒輪系橫向設置，一個擺動錐齒輪系豎向設置；

所述機架包括支撐架和角鋼架，所述角鋼架通過螺釘固定安裝在支撐架上組成長方體架構；

所述帶傳動系包括同步帶輪和同步帶，所述同步帶輪設置在驅動電機的輸出軸上以及上頂面兩個轉動軸的一端，所述同步帶纏繞設置在同步帶輪上。

2.如權利要求1所述的管道機器人，其特征在于，所述帶傳動系還包括漲緊機構，所述漲緊機構包括兩個漲緊軸和兩個漲緊輪，所述兩個漲緊軸滑動設置在機架上，兩個漲緊輪分別設置在兩個漲緊軸的一端，所述同步帶繞過兩個漲緊輪。

3.如權利要求1所述的管道機器人，其特征在于，所述齒輪組系包括兩個相互嚙合的錐齒輪，兩個錐齒輪分別設置在相鄰的兩個轉動軸的端部。

4.如權利要求1所述的管道機器人，其特征在于，所述驅動輪與轉動軸之間通過鍵連接。

5.如權利要求1所述的管道機器人，其特征在于，所述轉動軸通過軸承固定設置在機架上。

6.如權利要求1所述的管道機器人，其特征在于，所述擺動錐齒輪系包括兩個相互嚙合的擺動錐齒輪，其中一個擺動錐齒輪為主動擺動錐齒輪，另一個擺動錐齒輪為從動擺動錐齒輪，所述擺動電機的輸出軸與主動擺動錐齒輪傳動連接。

7.一種如權利要求1-6任一項所述的管道機器人的工作方法，包括以下步驟，

將管道機器人放置在待作業的管道內，驅動電機運行，通過帶傳動系帶動轉動軸轉動，轉動軸轉動的同時，驅動輪驅使管道機器人行進；

當管道機器人需要轉彎時，與管道接觸的驅動輪受到管道內壁的約束作用，導引驅動輪按照管道彎道的方向轉彎前進；轉彎時，管道機器人擺動機構不受擺動電機控制，可以自由擺動，從而避免轉彎過程中管道機器人各爬行機構之間相互約束和影響；

當管道機器人需要在垂直管道運動時，管道機器人相鄰兩個爬行機構之間通過擺動機構的上下擺動實現相對轉動，此時，相鄰的兩個爬行機構的上頂面和下底面的驅動輪會受到管道內壁的約束產生的封閉支撐力，從而使上頂面和下底面兩側的驅動輪與管道內壁之間產生向上運動的摩擦驅動力，驅動管道機器人各爬行機構垂直向上爬行。