[發明專利]管道行經設備和方法

有效

• 申請號: 201880068701.5
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN111246974B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: K·P·韋林;B·R·杜爾費爾德;D·D·劉;G·E·范德烏森;T·D·佛迪-波爾圖
• 申請（專利權）人: 阿里克斯科技股份有限公司
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;B25J11/00;F16L55/00;F16L55/26;F16L55/32;F16L101/10;F16L101/30
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 莫戈

一種機器人設備，其包括：第一、第二和第三輪組件；以及夾持機構，所述夾持機構構造成施加力，以用促使第二輪和第三輪沿著相反方向朝向第一輪的平面樞轉，以將第一輪、第二輪和第三輪固定到管道，每個輪組件包括用于調整輪的取向以允許機器人設備在管道上沿著筆直路徑或螺旋路徑移動的對準機構。一種用于導航通過管道上的障礙物的方法，所述方法包括使機器人設備在管道上沿著螺旋路徑前進，以使機器人設備的開放側定位成與障礙物縱向對準；以及使機器人設備在管道上沿著筆直路徑前進，使得障礙物無阻礙地通過機器人設備的開放側。

相關申請的交叉引用

本申請要求2017年9月19日提交的美國臨時申請第62/560,265號、2018年1月11日提交的美國臨時申請第62/616,147號、2018年6月20日提交的美國臨時申請第62/687,753號和2018年9月19日提交的美國實用申請第16/135,413號的權益和優先權，出于所有目的通過引用其全部內容合并于此。

背景技術

許多現有的管道爬行設備被設計成要么在管道內部行進，要么沒有裝備成繞過在管道外部可能遇到的障礙物。鑒于當前技術的局限性，仍然需要有效繞過和/或越過潛在障礙物導航通過的管道爬行設備，例如，展現管道有效直徑變化、管道有效曲率變化的障礙物和/或沿著一個或多個徑向方向從管道突出的障礙物。更特別地，需要這樣的管道爬行設備，所述管道爬行設備有效地繞過和/或越過凸緣、閥、三通、彎曲部、支撐件等導航通過。另外，仍然需要這樣的管道爬行設備，所述管道爬行設備在沒有磁體力、真空力或空氣動力的情況下相對于管道有效行進。另外，仍然需要有效執行相對于管道本身的期望功能(例如，腐蝕檢測、壁厚測量)或基于沿著路徑的行進但是與管道本身獨立的期望功能(例如，成像和/或感測可以通過沿著管道行進到達的位置)的管道爬行設備和相關系統。通過本文公開的設備和系統有利地滿足了這些和其他需求。

發明內容

本公開涉及一種用于行經管道或類似結構的外表面的機器人設備。在各種實施例中，機器人設備可以包括：第一輪組件，所述第一輪組件包括輪和對準機構，并且構造成用于定位在管道的第一側上；第二輪組件和第三輪組件，所述第二輪組件和所述第三輪組件中的每個包括輪和對準機構，并且構造成用于定位在管道的相對的第二側上；以及夾持機構，所述夾持機構構造成施加力，以用于促使第二輪和第三輪沿著相反方向朝向第一輪的平面樞轉，以將第一輪、第二輪和第三輪固定到管道，其中，對準機構構造成用于可選擇地調整輪的取向，以允許機器人設備在管道上沿著筆直路徑或螺旋路徑移動。

在各種實施例中，輪中的至少一個可以具有用于接合管道的凹形表面。在各種實施例中，輪組件中的至少一個可以包括用于使對應組件的輪旋轉的馬達。在一實施例中，馬達可以位于對應組件的輪的內部。

在各種實施例中，夾持機構可以包括用于產生拉力的一個或多個偏壓構件。在一些實施例中，所述一個或多個偏壓構件可以構造成被動地產生拉力，并且在一實施例中，所述一個或多個偏壓構件可以包括張力彈簧、壓縮彈簧和扭力彈簧中的至少一者。在一些實施例中，所述一個或多個偏壓構件可以構造成主動地產生拉力。

在各種實施例中，夾持機構可以包括：第一臂構件，所述第一臂構件將第一輪組件與第二輪組件相連；第二臂構件，所述第二臂構件將第一輪組件與第三輪組件相連；以及一個或多個偏壓構件，用于施加拉力以使輪接合在管道的相對側上，所述一個或多個偏壓構件或者將第一臂構件連接到第二臂構件，或者將第一輪組件連接到第一臂構件和第二臂構件。在一實施例中，夾持機構還可以包括第三臂構件和第四臂構件，所述第三臂構件和所述第四臂構件布置成分別平行于并且鄰近于第一臂構件和第二臂構件，從而在第一輪組件和第二輪組件之間以及第一輪組件和第三輪組件之間分別形成第一平行四邊形連桿機構和第二平行四邊形連桿機構，其中，平行四邊形連桿機構保持輪組件彼此平行對準，而無論輪組件彼此之間的相對位置。