[發明專利]一種新型螺旋輪式微型管道探測機器人及使用方法

在審

• 申請號: 202011212169.5
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112413281A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 何孔德;周鵬飛;方子帆;楊蔚華;劉紹鵬;彭勁波;胡季平;胡昊
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L55/40;F16L101/30
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 李登橋

1.一種新型螺旋輪式微型管道探測機器人，其特征在于：它包括機器人主體，所述機器人主體分采用分節式結構，包括前橋驅動、支撐部分、探測部分和后橋驅動；所述前橋驅動通過第二萬向節聯軸器（12）與探測部分鉸接相連，所述探測部分與支撐部分固定相連，所述支撐部分通過第一萬向節聯軸器（10）與后橋驅動鉸接相連。

2.采用權利要求1所述一種新型螺旋輪式微型管道探測機器人，其特征在于：所述前橋驅動包括前橋彈簧輪（1）、前橋旋轉輪（2）和第一電機（3），所述前橋旋轉輪（2）固定安裝在第一電機（3）的輸出軸，多組所述前橋彈簧輪（1）均布安裝在前橋旋轉輪（2）的外圓周上。

3.采用權利要求1所述一種新型螺旋輪式微型管道探測機器人，其特征在于：所述支撐部分包括支撐旋轉輪（6）和支撐彈簧輪（5），多組支撐彈簧輪（5）均布安裝在支撐旋轉輪（6）的外圓周上。

4.采用權利要求1所述一種新型螺旋輪式微型管道探測機器人，其特征在于：所述探測部分包括超聲傳感器（4）和第三電機（11），所述超聲傳感器（4）安裝在第三電機（11）的輸出軸，所述超聲傳感器（4）通過第二萬向節聯軸器（12）與第一電機（3）相連。

5.采用權利要求1所述一種新型螺旋輪式微型管道探測機器人，其特征在于：所述后橋驅動包括后橋旋轉輪（7）、后橋彈簧輪（8）和第二電機（9），所述后橋旋轉輪（7）固定安裝在第二電機（9）的輸出軸，多組所述后橋彈簧輪（8）均布安裝在后橋旋轉輪（7）的外圓周上；所述第二電機（9）和前橋驅動的第一電機（3）采用對稱安裝方式，雙電機安裝方式使得機器人主體驅動力大，當遇到障礙物時，雙電機能夠實現差速，維持行進途中的穩定。

6.采用權利要求1所述一種新型螺旋輪式微型管道探測機器人，其特征在于：所述前橋驅動的前橋彈簧輪（1）和后橋驅動的后橋彈簧輪（8）都分布在傾角為25~35度的右旋螺旋線上，多組彈簧輪對稱分布能夠很好的調心，并使得機器人在行駛過程中，整個機器人的中心始終在一條軸線上。

7.采用權利要求1所述一種新型螺旋輪式微型管道探測機器人，其特征在于：所述前橋驅動的第一電機（3）和后橋驅動的第二電機（9）都安裝在相應的電機安裝軸上，所述第一電機（3）支撐體通過第二萬向節聯軸器（12）與探測部分的超聲傳感器（4）相連，所述探測部分的第三電機（11）支撐體與支撐旋轉輪（6）相連，所述支撐旋轉輪（6）通過第一萬向節聯軸器（10）和第二電機（9）與后橋旋轉輪（7）相連，通過兩個萬向節聯軸器使得不在同一軸線或軸線折角較大或軸向移動較大的兩軸等角速連續回轉，并可靠地傳遞轉矩和運動。

8.采用權利要求1所述一種新型螺旋輪式微型管道探測機器人，其特征在于：所述前橋驅動的前橋旋轉輪（2）和后橋驅動的后橋旋轉輪（7）的圓盤中心部位加工有鍵槽（14），所述鍵槽（14）分別與第一電機（3）和第二電機（9）的主軸構成鍵配合，并傳遞扭矩。

9.采用權利要求1所述一種新型螺旋輪式微型管道探測機器人，其特征在于：所述前橋驅動的前橋彈簧輪（1）和后橋驅動的后橋彈簧輪（8）上都分別設置有壓力感應器（13），所述前橋彈簧輪（1）和后橋彈簧輪（8）根據壓力感應器（13）傳回的壓力變化，主動調整第一電機（3）和第二電機（9）的輸出功率實現差速前進，使得在不卡車的情況下最大程度的保證探測器探測條件的穩定。

10.采用權利要求1-9任意一項所述新型螺旋輪式微型管道探測機器人進行管道內部檢測的使用方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：啟動前橋驅動和后橋驅動的第一電機（3）和第二電機（9），驅動連桿會將轉矩傳給前橋旋轉輪（2）和后橋旋轉輪（7），通過前橋旋轉輪（2）和后橋旋轉輪（7）同步帶動其外圓周上的前橋彈簧輪（1）和后橋彈簧輪（8）與管道內壁相接觸，使的機器人越過管道內出現的障礙，也可以及時補充正壓力，如果想讓機器人后退，只需要改變施加給電機的電流方向，這樣能夠讓機器人反向運動；

步驟二：當螺旋輪式微型管道探測機器人遇到由于運輸殘留物，管道老化內壁殘屑脫落的情況時，會根據驅動上壓力感應器（13），傳回的壓力變化，主動調整第一電機（3）和第二電機（9）的輸出功率，實現差速前進，這樣能夠在不卡車的情況下最大程度的保證探測器探測條件的穩定，以保證很好的完成對管道內部情況的勘探工作；

步驟三：螺旋輪式微型管道探測機器人在管道前進的過程中，探測部分的第三電機（11）開始運轉，啟動超聲傳感器（4），通過超聲傳感器（4）的探測頭對管道內部情況進行探測并通過傳感器將信號傳遞給操縱人員，能夠實時對管道內部情況進行勘測。