[發明專利]一種黃土原位探測管道驅動機器人

有效

• 申請號: 201910800935.0
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110686964B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 董忠紅;蘭恒星;穆飛;楊浩奕;宴長根;劉鑫
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷;祁凡雨

本發明公開了一種黃土原位探測管道驅動機器人，屬于黃土力學性能探測領域，本發明的管道機器人，通過對輪式管道機器人的結構進行優化，在不影響機器人穩定運行的條件下，設計出一種較為緊湊的機械結構，大大縮短機器人的整體長度。該機器人對黃土孔洞內壁局部缺陷具有良好適應性，能夠攜帶各種各樣檢測設備在黃土孔洞內自行行走，為檢測儀器提供工作平臺。

技術領域

本發明屬于黃土力學性能探測技術領域，涉及探測驅動裝置，具體涉及一種用于黃土原位探測的管道驅動機器人。

背景技術

近年出現了大量的挖山造城、置溝造地、平原造田等重大黃土工程，人為地對黃土高原產生較大擾動，在陜西、山西、甘肅尤為突出，導致滑坡和地裂縫等地質災害時有發生。因此，如何有效預防人為擾動引起的地質災害，是一個亟待解決的問題。

采用孔洞方法進行原位探測是當前國內外廣泛認可的進行土壤力學行為研究的試驗方法，但受其力學性質復雜性和研究手段局限性的限制，目前對其認識還很有限。另外，黃土受其水敏性和濕陷性影響，至今少有進行黃土孔洞原位試驗研究的報道。目前進行孔洞內部土壤力學性能原位探測的儀器設備還很少，國際上著名的方法有愛荷華州立大學研發的BST剪切儀和劍橋大學研發的自轉旁壓儀。這些儀器都是采用拉繩拉動儀器上下運動，結構簡單但試驗位置的選擇存在嚴重盲目性。現有的孔洞內部土壤性能原位探測技術無法對儀器測試位置精準定位，也無法使得儀器設備在孔洞內自行行走。即使是管道機器人技術，大多數的螺旋管道機器機械結構是通過電機輸出端連接前面一個旋轉體帶動輪子在管道內壁上進行螺旋滾動，在機械結構方面，設計復雜，環節較多，機器人整體較為冗長。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于黃土原位探測的管道驅動機器人，主要解決現有的用于黃土原位探測的管道機器人無法精準定位、機器人設計復雜的技術問題。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種黃土原位探測管道驅動機器人，包括外圈旋轉體和內圈保持體，內圈保持體套于外圈旋轉體內并與外圈旋轉體滾動連接，外圈旋轉體和內圈保持體的水平中心軸線重合；

沿著所述的外圈旋轉體的外壁設置有爬壁機構，所述的爬壁機構與外圈旋轉體的外壁之間彈性連接，用于適應不同的管道管徑；

外圈旋轉體旋轉同時帶動爬壁機構行走，內圈保持體保持不動。

進一步，所述的爬壁機構包括多個輪子支撐平臺，所述的輪子支撐平臺沿著外圈旋轉體管壁水平軸向方向設置，并且所有輪子支撐平臺繞水平中心軸線對稱；

在每個所述的輪子支撐平臺上設置有兩個輪子支架，每個輪子支架上彈性連接有輪子，其中一個輪子支架及其輪子的軸線與另一個輪子支架及其輪子的軸線重合，并且該軸線與管道的縱向軸線不重合，為管道驅動機器人在旋轉時提供水平軸向的驅動力。

進一步，所述的內圈保持體與外圈旋轉體滾動連接，包括內圈保持體的外壁以及外圈旋轉體的內部之間采用滾珠連接，電機輸出軸固連在外圈旋轉體上。

更進一步，在所述的內圈保持體一側設置有內圈蓋子，用于管道驅動機器人與外部裝置的連接。

本發明同時還提供一種黃土原位探測裝置，該黃土原位探測裝置包括電源裝置、探測裝置以及上述的管道驅動機器人，電源裝置與探測裝置均與管道驅動機器人連接，所述的電源裝置為管道驅動機器人提供電源，所述的管道驅動機器人配合探測裝置進行原位探測。

進一步，所述的電源裝置與探測裝置均與管道驅動機器人的內圈蓋子連接，電源裝置與探測裝置及其連接的內圈蓋子、內圈保持體均不會發生軸向旋轉。

與現有技術相比，本發明的效果在于：

本發明在不影響機器人穩定運行的條件下，設計出一種較為緊湊的機械結構，大大縮短機器人的整體長度，尺寸較小，尤其可用于小管徑黃土孔洞檢測需要，應用范圍廣。