[發明專利]一種柔性自驅動螺旋管道機器人

有效

• 申請號: 201710490935.6
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107084297B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 李磊;范金龍;徐程楠;任帥;周宏根;景旭文
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: F16L55/34
• 分類號: F16L55/34;F16L55/40
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

本發明公開了一種柔性自驅動螺旋管道機器人，包括張緊機構、行走機構、若干個主體機構和連接裝置，相鄰的主體機構通過連接裝置連接，在主體機構的一側連接有行走機構，行走機構內設有張緊裝置；所述主體機構的一端連接有減速器，減速器與行走機構連接；所述張緊機構包含中心桿、滑塊機構和連桿，所述中心桿與減速器連接，在中心桿上套有滑塊機構和壓縮彈簧，壓縮彈簧通過調整螺母安裝在中心桿上，所述滑塊機構通過連桿與行走機構連接。本發明通過張緊裝置調節驅動輪軸之間的夾角，從而調整多個驅動輪形成的外接圓半徑，從而適應不同半徑的管道，依靠驅動輪主動螺旋方式前進，擴大了管道機器人的使用范圍。

技術領域

本發明涉及柔性自驅動螺旋管道機器人，屬于機器人領域。

背景技術

現如今，管道的廣泛應用給工業、農業以及日常生活提供了許多的便捷，特別是管道在石油、化工、冶金和城市供暖等氣體或液體輸送方面發揮巨大的作用，但由于這些管道系統的工作環境非常惡劣，管道的長期使用過程中會出現銹蝕、老化、漏孔、淤積堵塞等問題。因此，管道的監測、診斷、清理和維護就成為保障管道系統安全、暢通和高效運營的關鍵，由于管道的外形尺寸，所處的地理環境等客觀因數的制約，人類無法直接介入進行勘測和修復已經破壞的管道。為了更加經濟地完成管道的檢測、故障診斷、修復，特種管道機器人成為一種極其有效可行的工程方案，從而極大地降低工程成本、工人作業的勞動強度以及危險系數。雖然管道機器人在近年來得到飛速的發展，但是管道機器人仍然存在很多技術問題，制約其在實際工程中的應用，首先，在能源供給方式上，傳統依靠線纜方式供電，導致管道機器人無法長距離的作業。其次，在行走方式上，輪式、腿式、蠕動式通過摩擦方式傳遞動力，受機器人與管道內壁摩擦因數制約，被動螺旋機器人其前移速度和牽引力受螺旋寬度系數影響大。再次，在自適應方面，傳統的管道機器人只能適應某一直徑的管道，無法根據管徑的變化進行自適應調整，同時在越障能力和可靠性方面也存在諸多的不足。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種柔性自驅動螺旋管道機器人，可滿足在一定范圍內不同管徑下的自適應和越障能力，依靠本身主動螺旋方式前進，擴大了管道機器人的使用范圍。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的一種柔性自驅動螺旋管道機器人，包括張緊機構、行走機構、若干個主體機構和連接裝置，相鄰的主體機構通過連接裝置連接，在主體機構的一側連接有行走機構，行走機構內設有張緊裝置；所述主體機構的一端連接有減速器，減速器與行走機構連接；所述張緊機構包含中心桿、滑塊機構和連桿，所述中心桿與減速器連接，在中心桿上套有滑塊機構和壓縮彈簧，壓縮彈簧通過調整螺母安裝在中心桿上，所述滑塊機構通過連桿與行走機構連接。

作為優選，所述減速器包含太陽輪、行星輪、外齒輪圈和行星架，所述太陽輪與驅動電機連接，太陽輪同時與三個行星輪嚙合，三個行星輪同時與外齒輪圈嚙合，行星輪驅動行走機構移動。

作為優選，所述行走機構包含三個驅動輪軸，所述驅動輪軸通過萬向節與行星輪軸連接，行星輪軸與行星輪固定連接，驅動輪軸的端部連接有驅動輪，通過行星輪帶動驅動輪轉動，驅動輪軸上套有第一滑塊，第一滑塊與連桿連接。

作為優選，所述驅動輪為齒輪狀的橡膠輪。

作為優選，所述主體機構設有三個側面，在相鄰的側面通過連接板連接，在連接板上設有螺栓槽，在螺栓槽內安裝有兩個第二滑塊，第二滑塊上安裝有可伸縮輪腿，在可伸縮輪腿上安裝有導向輪，兩個可伸縮輪腿之間設有自適應彈簧。

作為優選，所述可伸縮輪腿包含外筒和支撐腿，所述外筒上設有多個定位孔，支撐腿插入到外筒內，通過定位銷釘插入定位孔中固定支撐腿，從而調節可伸縮輪腿的長度。

作為優選，所述主體機構的另一側也設有減速機構，減速器與行走機構連接，行走機構內設有張緊裝置。