[發明專利]一種適用于管道機器人的變徑機構

在審

• 申請號: 201811586166.0
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109442139A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 胡兆吉;郭曉京;田濤;王計輝
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L55/40;F16L101/12;F16L101/30
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

一種適用于管道機器人的變徑機構，其特征是包括主軸、凸輪推桿、驅動輪架聯軸器及固定座、電動機、行走輪和凸輪；凸輪推桿連接凸輪以及驅動輪架，行走輪安裝在驅動輪架的末端；凸輪的轉動通過凸輪推桿帶動驅動輪架的伸展與收縮。本發明變徑機構占據空間小，能使管道機器人尺寸小型化；機構變徑范圍大，調節速度快；機構制造簡單，成本較低；封閉性好，減少外部對機構本身的腐蝕，使用壽命長。

技術領域

本發明涉及管道機器人領域，具體涉及一種適用于管道機器人的變徑機構。

背景技術

管道是一種在油氣運輸，城市給排水工程和大型中央空調通風等領域得到廣泛運用的物料輸送載體。然而管道在使用過程中容易受到各類外部成分影響，容易產生一系列的管道損壞與管道老化等問題，如管道破損、泄漏或者管道內部運送物質粘附沉積在管道內壁使得管道內部直徑減小甚至堵塞等，如果不能定期地對管道進行檢修與清理就可能引起重大安全事件從而造成人員傷亡與財產損失。

管道機器人的出現與研發為管道的檢修提供了全新的方法，在保證廣大人民群眾和操作人員的財產與人身安全的前提下，節約了維護成本和減少了因多次反復檢修鋪設而造成的材料浪費。

目前國內市場中已有的空間多輪結構的管道機器人結構較為復雜，可控性和密封性較差，并且在適應不同管徑方面的水平尚不成熟。大部分可以適應不同管徑的管道機器人是通過機器人的滾輪與管壁緊貼，由連接的彈簧壓緊與放松來自適應管徑的變化。還有部分管道機器人的變徑機構采用蝸輪蝸桿式、升降機式、絲桿螺母副式等方式，但上述傳統方式也存在如機構復雜，制造成本高，變徑范圍小，結構封閉性差等問題，嚴重影響了管道機器人在工程項目中的使用。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術上的缺陷，提供一種適用于管道機器人的新型的變徑機構，適用于不同內徑的管道，確保管道機器人在管道內穩定運動。

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明所述的一種適用于管道機器人的變徑機構，包括主軸、凸輪推桿、驅動輪架聯軸器及固定座、電動機、行走輪和凸輪。凸輪推桿連接凸輪以及驅動輪架，行走輪安裝在驅動輪架的末端。凸輪的轉動通過凸輪推桿帶動驅動輪架的伸展與收縮達到變徑的目的。

所述的凸輪固定于主軸上，凸輪推桿連接在凸輪與驅動輪架之間，驅動輪架末端連接車輪，這樣組成一組變徑結構。根據管道機器人的結構不同，至少應布置六組所述的變徑結構。

所述的主軸通過聯軸器與調節電機相連接，電動機將轉動力傳遞給凸輪，凸輪將通過凸輪推桿帶動驅動輪架的伸展與收縮。

所述的驅動輪架末端設置的行走輪，使管道機器人通過車輪在管道內移動。

所述的驅動輪架采用連桿結構，經過連桿機構的放大作用使行走輪擁有了較大的運動范圍，增加了管道機器人在不同管徑的管道中的適應能力。

所述的電動機為步進電機。

所述的聯軸器為剛性聯軸器。

所述的凸輪為帶有凹槽的凸輪。所述的凸輪推桿的末端可以嵌入凸輪的凹槽中，防止凸輪推桿在運動過程中脫落。

本發明的有益效果是：本發明在傳統變徑機構的基礎上，設計了一種結構更加簡單，變徑范圍更大，機構封閉性更好的新型變徑機構。本機構基于凸輪可準確實現給定運動規律的特點，利用凸輪與輪架機構相配合實現管道機器人適應不同管徑的功能。管道機器人機身內部裝有若干個凸輪機構，每個凸輪對應機身外部的輪架機構。當需要適應不同管徑的管道時，本機構只需通過電動機，使安裝在軸上的凸輪進行轉動，即可實現輪架機構伸展或收縮的功能，以達到適應不同管徑的管道的目的。

該變徑機構占據空間小，能使管道機器人尺寸小型化；機構變徑范圍大，調節速度快；機構制造簡單，成本較低；封閉性好，減少外部對機構本身的腐蝕，使用壽命長。