[發(fā)明專利]一種具有自適應(yīng)功能的管道機器人支撐臂同步驅(qū)動裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711471796.9
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN109990165B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張超;羅英;甕松峰;黃新東;任荷;王炳炎;安彥波;李鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 中國核動力研究設(shè)計院
• 主分類號: F16L55/28
• 分類號: F16L55/28;F16L55/32;F16L101/12
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 閆兆梅

本發(fā)明屬于特種機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有自適應(yīng)功能的管道機器人支撐臂同步驅(qū)動裝置。本發(fā)明中，中間部位安裝有第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機，中間部位的外圍均勻安裝有三個伸展式的支撐臂結(jié)構(gòu)，每一個支撐臂均為一個二連桿結(jié)構(gòu)，末端設(shè)有一對滾輪。本發(fā)明能夠針對核電、石油、化工、天然氣等領(lǐng)域中較大管道內(nèi)徑和內(nèi)徑大小變化的管道清洗作業(yè)，基于3個周向分布的伸展式支撐臂的支撐臂同步驅(qū)動裝置，能夠適應(yīng)較大范圍變化的管道內(nèi)徑。該同步驅(qū)動裝置可以保證3條支撐臂的伸展度和末端滾輪的同步運動，便于清洗作業(yè)過程中機器人的平穩(wěn)向前推進運動。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于特種機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有自適應(yīng)功能的管道機器人支撐臂同步驅(qū)動裝置。

背景技術(shù)

管道作為一種常用的物料運輸手段，在核電、天然氣，以及一般的工業(yè)設(shè)備中應(yīng)用廣泛。為提高管道的輸送效率和管道的使用壽命，需要定期對管道進行清洗和檢修維護。傳統(tǒng)的管道機器人大多針對檢修應(yīng)用，采用輪式、履帶式或蠕動式。對于管道內(nèi)壁的清洗作業(yè)，由于機器人的作業(yè)臂與管道內(nèi)壁會產(chǎn)生較大的作用力，因此，傳統(tǒng)的輪式、履帶式或蠕動式結(jié)構(gòu)均不適合。設(shè)計一種可以將機器人撐起，并固定于管道內(nèi)的結(jié)構(gòu)，是管道清洗機器人的設(shè)計難點，尤其是針對管道內(nèi)徑過大，且內(nèi)徑大小變化的場合。

如圖1所示，文獻1“一種管道清洗機器人”(實用新型專利，專利號201521050488.5)提出了一種管道清洗機器人，包括行走機構(gòu)、信號采集裝置；行走機構(gòu)與撐開桿組相連，撐開桿組與裝灰箱體相連；信號采集裝置設(shè)置于裝灰箱體上，卸料門設(shè)置于裝灰箱體的后部。該機器人可進行采樣、檢測、清洗等動作，通過設(shè)置的撐開桿組能適應(yīng)管徑為700-1000mm。該機器人由于只采用單個平行四邊形結(jié)構(gòu)，因此其展開范圍相對較小，適應(yīng)的管徑變化范圍和最大管徑均有限；管道機器人的撐開驅(qū)動設(shè)置在箱體內(nèi)部，撐開桿組的末端是行走機構(gòu)，次用履帶形式，驅(qū)動內(nèi)置的方案使得行走機構(gòu)本身相對體積較大，且履帶只能平行于管道的軸線，難以適應(yīng)管徑大小的過渡階段等工況。

如圖2所示，文獻2“管道清洗機器人”(發(fā)明專利，專利號201510484405.1)提出了一種管道清洗機器人。包括裝置主體、驅(qū)動模塊、鏈節(jié)架、壓力驅(qū)動部分，以及清洗模塊。壓力驅(qū)動部分的一側(cè)連接在所述鏈節(jié)架部位，且調(diào)節(jié)所述鏈節(jié)架的展開角度，并提供將所述驅(qū)動模塊緊貼到管道的驅(qū)動力。驅(qū)動模塊同樣采用履帶式，內(nèi)置動力驅(qū)動源，控制履帶的轉(zhuǎn)動，從而帶動機器人沿管道內(nèi)壁的運動。其不足之處在于履帶只能平行于管道的軸線，難以適應(yīng)管徑大小的過渡階段等工況，且驅(qū)動位置過多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于機器人的輕量化設(shè)計；且當(dāng)管道內(nèi)有液體時，機器人的驅(qū)動過多置于機器人本體外部，防水密封性難以保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種具有自適應(yīng)功能的管道機器人支撐臂同步驅(qū)動裝置，能夠針對核電、石油、化工、天然氣等領(lǐng)域中較大管道內(nèi)徑和內(nèi)徑大小變化的管道清洗作業(yè)，基于3個周向分布的伸展式支撐臂的支撐臂同步驅(qū)動裝置，能夠適應(yīng)較大范圍變化的管道內(nèi)徑。該同步驅(qū)動裝置可以保證3條支撐臂的伸展度和末端滾輪的同步運動，便于清洗作業(yè)過程中機器人的平穩(wěn)向前推進運動。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：

一種具有自適應(yīng)功能的管道機器人支撐臂同步驅(qū)動裝置，中間部位安裝有第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機，中間部位的外圍均勻安裝有三個伸展式的支撐臂結(jié)構(gòu)，每一個支撐臂均為一個二連桿結(jié)構(gòu)，末端設(shè)有一對滾輪，同步帶，其主動輪和對應(yīng)的支撐臂第一關(guān)節(jié)的軸線重合，但與支撐臂第一關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動相互獨立；同步帶的動力輸出輪同時又是同步帶的主動輪，輸出輪的轉(zhuǎn)動同樣和支撐臂第二關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動相互獨立，支撐臂第一關(guān)節(jié)和第二關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動對同步帶的傳動不會造成干擾，支撐臂末端滾輪的運動完全受控于相應(yīng)的第二驅(qū)動電機。

所述第一驅(qū)動電機位于安裝基座左端圓盤的內(nèi)側(cè)，第一驅(qū)動電機的輸出軸穿過圓盤的中心，通過鍵與齒輪連接；齒輪同時與均為布置在齒輪外圍的三個驅(qū)動齒輪，驅(qū)動齒輪與位于安裝基座內(nèi)部的滾珠絲杠連接。第一驅(qū)動電機驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，同時帶動驅(qū)動齒輪和滾珠絲杠，從而能夠驅(qū)動支撐臂的伸展/收回運動。