[發明專利]一種輪式管道機器人彈性爬壁張緊機構及其實現方法

有效

• 申請號: 201810315192.3
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108548046B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 馮冠華;李智剛;李文皓
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L101/30
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開了一種輪式管道機器人彈性爬壁張緊機構，包括機器人本體，所述機器人本體上安裝有滑移架，所述滑移架上套裝有導向桿，所述滑移架上軸向安裝有絲杠，所述絲杠通過絲杠螺母連接有推桿，所述推桿末端連接在機器人本體上，所述滑移架底部連接有壓桿，所述機器人本體的外壁上連接有擺桿，且所述擺桿和機器人本體連接處位于推桿和機器人本體連接處的外側，所述壓桿的桿身上套裝有彈簧，所述彈簧的末端連接在擺桿的桿身上，所述擺桿的末端連接有驅動輪，從而提高了管道機器人對變徑管道和障礙物的通過性，以及提高了機器人本體在通過障礙時的整體穩定性。

技術領域

本發明涉及輪式管道機器人領域，具體為一種輪式管道機器人彈性爬壁張緊機構及其實現方法。

背景技術

輪式管道機器人是管道機器人中最常見的一類，廣泛應用于圓形管道內檢測、維護等，為更好適應復雜管道環境，管道機器人必須能夠適應變內徑管道、具備大角度(甚至是豎直)管道爬壁功能，現有輪式管道機器人大都采用多輪驅動結構，多組驅動輪與管壁接觸，靠剛性張緊機構在接觸點處產生正壓力，保證機器人運動方向與管道中心線P平行，使機器人能夠連續運行，當遇到直徑變化的管道時，其固定式的結構就不能很好的適應了。

現有的利用輪式管道機器人提供的技術方法存在以下缺陷：

(1)由于管道內徑大小不一、管壁不規則、彎道或T型管道等，導致輪式管道機器人不能在管道內長時間保持正確運行姿態，嚴重時出現卡死、側翻情況；

(2)爬行大角度管道時，一個或多個驅動輪脫離管壁，造成管道機器人牽引力不足，無法正常完成作業任務。

發明內容

為了克服現有技術方案的不足,本發明提供一種輪式管道機器人彈性爬壁張緊機構及其實現方法，提高了管道機器人對變徑管道和障礙物的通過性，以及提高了機器人本體在通過障礙時的整體穩定性，能有效的解決背景技術提出的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種輪式管道機器人彈性爬壁張緊機構，包括機器人本體，所述機器人本體上安裝有滑移架，所述滑移架上套裝有導向桿，所述滑移架上軸向安裝有絲杠，所述絲杠通過絲杠螺母連接有推桿，所述推桿末端連接在機器人本體上，所述滑移架的外壁上連接有壓桿，所述機器人本體的外壁上連接有擺桿，且所述擺桿和機器人本體連接處位于推桿和機器人本體連接處的外側，所述壓桿的桿身上套裝有彈簧，所述彈簧的末端連接在擺桿的桿身上，所述擺桿的末端連接有驅動輪。

優選的，所述絲杠螺母活動安裝在推桿上，且所述絲杠螺母通過直齒齒輪嚙合有驅動輪電機，所述絲杠和推桿的連接整體保持和導向桿平行狀態；所述滑移架上設置有若干個滑移孔，且所述滑移孔均勻分布在滑移架上，所述滑移孔的數量大于等于三個，所述導向桿穿過滑移孔固定安裝在機器人本體上；所述壓桿和擺桿在初始工作狀態時，壓桿與機器人本體的夾角和擺桿與機器人本體的夾角互余。

優選的，所述滑移架上滑移孔的數量對應固定安裝在機器人本體上的導向桿的數量；所述彈簧通過鉸接座連接在擺桿上，且所述鉸接座中間設置有貫穿槽，所述貫穿槽中間設置有定位桿，所述壓桿表面設置有條形軌槽，且所述條形軌槽貫穿壓桿，所述壓桿延伸至貫穿槽中，且所述定位桿穿過條形軌槽。

另外本發明還設計了一種輪式管道機器人彈性爬壁張緊實現方法，包括如下步驟：

步驟100、設定管道機器人的驅動輪組數，且使得驅動輪組均勻分布在管道同一圓周內壁上；

步驟200、設定擺桿的物理參數；

步驟300、選裝驅動輪電機；

步驟400、設計并安裝拉緊裝置；

步驟500、設計并安裝滑移裝置；

步驟600、設計并安裝彈性裝置。