[發(fā)明專利]具有自適應(yīng)變徑機構(gòu)的管道機器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110450906.3
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113108157A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 包瑞新;栗佳;潘振;馬貴陽;佟禹欣;蔡秀全;高裕鵬;彭啟強;王宏臣;吳迪;陳首至;胡正興;張輝;張文濤;李樹東
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧石油化工大學
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;H02K7/116;F15B21/02
• 代理公司: 遼寧沈陽國興知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21100
• 代理人: 姜婷婷

本發(fā)明涉及一種具有自適應(yīng)變徑機構(gòu)的管道機器人，包括工作端和聯(lián)軸器，工作端之間通過聯(lián)軸器連接；聯(lián)軸器上沿軸向間隔設(shè)有兩組變徑機構(gòu)，變徑機構(gòu)單體包括控制器、液壓升降裝置、齒輪系、換向器、輪子、連桿機構(gòu)、錐齒輪、步進電機及機身，控制器殼體一端與聯(lián)軸器相連，控制器殼體的另一端與機身相連，液壓升降裝置套裝在機身上，連桿機構(gòu)的一端固定在液壓升降裝置的升降桿上，連桿機構(gòu)的另一端與齒輪系的齒輪軸鉸接，步進電機安裝于機身上，步進電機輸出軸連接錐齒輪；錐齒輪輸出軸連接齒輪系并為其提供動力；齒輪系輸出軸連接換向器；輪子安裝在換向器的末端，換向器無線連接控制器；本發(fā)明自適應(yīng)能力強，可實現(xiàn)穩(wěn)定快速變徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種管道機器人，尤其涉及一種具有自適應(yīng)變徑機構(gòu)的管道機器人，尤其適用于管道的檢測修復(fù)。

背景技術(shù)

管道機器人作為一種在特定環(huán)境中工作的智能裝備，近年來，管道機器人一直是國內(nèi)外學者的研究熱點之一。現(xiàn)在管道機器人的行走方式包括滾輪式、履帶式、支撐式、活塞式、螺旋式，其中由于輪式驅(qū)動具有高效率的動力傳遞、高平穩(wěn)性的運動能力等優(yōu)點成為管道機器人的主要驅(qū)動方式。但目前，管道機器人行走和轉(zhuǎn)彎不穩(wěn)定，無法適應(yīng)不同管徑等種類繁多的管線。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種具有自適應(yīng)變徑機構(gòu)的管道機器人，在現(xiàn)有管道機器人普通連桿機構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用了具有更好的驅(qū)動傳導(dǎo)功能和穩(wěn)定能力的齒輪傳動方式，用于解決管道機器人行走和轉(zhuǎn)彎不穩(wěn)定的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種具有自適應(yīng)變徑機構(gòu)的管道機器人，包括工作端和聯(lián)軸器，工作端之間通過聯(lián)軸器連接；所述的聯(lián)軸器上沿軸向間隔設(shè)有兩組變徑機構(gòu)，所述變徑機構(gòu)單體包括控制器、液壓升降裝置、齒輪系、換向器、輪子、連桿機構(gòu)、錐齒輪、步進電機及機身，所述控制器殼體一端與聯(lián)軸器相連，控制器殼體的另一端與機身相連，液壓升降裝置套裝在機身上，且液壓升降裝置電連接控制器，所述的連桿機構(gòu)、錐齒輪、齒輪系、換向器及輪子設(shè)置有兩套且對稱設(shè)置在液壓升降裝置的兩側(cè)，其中，所述連桿機構(gòu)的一端固定在液壓升降裝置的升降桿上，連桿機構(gòu)的另一端與齒輪系的齒輪軸鉸接，所述的步進電機安裝于機身上， 步進電機輸出軸連接錐齒輪；錐齒輪輸出軸連接齒輪系并為其提供動力；齒輪系輸出軸連接換向器；輪子安裝在換向器的末端，換向器無線連接控制器。

所述的兩組變徑機構(gòu)包括6個變徑機構(gòu)單體，每三個變徑機構(gòu)單體為一組，三個變徑機構(gòu)單體之間均勻間隔120度沿圓周設(shè)置在聯(lián)軸器上。

所述的變徑機構(gòu)單體與聯(lián)軸器拆卸式連接。

所述的齒輪系包括第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪及第五齒輪，第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪及第五齒輪為相互嚙合的直齒輪，所述的連桿機構(gòu)包括第一連桿和第二連桿，第一連桿和第二連桿安裝在第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪及第五齒輪的兩側(cè)，其中，第一連桿的一端與固定在液壓升降裝置的升降桿上，第一連桿的另一端依次與第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪的齒輪軸鉸接；第二連桿依次與第一齒輪、第四齒輪及第五齒輪的齒輪軸鉸接。

所述的錐齒輪包括相互嚙合的第一錐齒輪和第二錐齒輪，步進電機的輸出軸連接第一錐齒輪,第二錐齒輪輸出軸連接齒輪系中的第五齒輪并為其提供動力。

所述的齒輪系中的第三齒輪的輸出軸連接換向器。

所述的控制器為56點移動控制器ESX-3CM，控制器控制液壓裝置的升降及換向器的換向，控制器內(nèi)存儲有所述控制程序?qū)?yīng)的程序代碼。

本發(fā)明的優(yōu)點效果如下：

輪子與換向器的組合，使機器人整體具有了快速暫停剎車、更好的適應(yīng)性和高穩(wěn)定性；本發(fā)明采用齒輪傳動方式，一方面可以提高其負載能力，另一方面使此管道機器人解決管道機器人行走和轉(zhuǎn)彎不穩(wěn)定的問題；液壓升降桿和連桿機構(gòu)配合使用使機器人在管道中具備徑向自適應(yīng)能力，可實現(xiàn)穩(wěn)定快速變徑。