本發明專利技術公開了一種管道機器人的主動轉向裝置，包括基體和一對二自由度關節，所述二自由度關節包括連接蓋、內齒輪托架、轉動機構和擺動機構，轉動機構和擺動機構均設置在內齒輪托架內，轉動機構包括直齒圓柱外齒輪和直齒圓柱內齒輪，直齒圓柱內齒輪固定設置在內齒輪托架上，直齒圓柱外齒輪與直齒圓柱內齒輪相嚙合；擺動機構包括第一斜齒輪和第二斜齒輪，第二斜齒輪固定設置在所述連接蓋上，且第一斜齒輪與第二斜齒輪相嚙合。由于機器人單個模塊在管道內可主動繞自身軸線的轉動，也可擺動，因而可增強管道機器人對小曲率半徑、任意方向彎管的適應能力，具有較強的實用性和靈活性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種管道機器人，尤其涉及一種管道機器人的主動轉向裝置。
技術介紹
城市燃氣管道作為城市燃氣介質的主要輸送方式，隨著城市燃氣的飛速發展也進入大規模建設、維護新階段，然而在管道建成使用過程中，受長期腐蝕老化、工程質量、運行維護不及時等因素的影響，將出現裂紋、腐蝕等缺陷。就當前我國已建成使用的城市燃氣管道而言，絕大部分運行時間較長，已進入了故障頻發的“老齡期”。如果缺陷管道不能及時加以檢修，就會存在管壁減薄、燃氣泄露等安全隱患，而泄露形成的燃空混合氣極易發生火災或爆炸。城市燃氣管網事故對于人口密集、生產生活資料相對集中的城市，不可避免將會造成巨大損失。因此，從加強管道安全生產與管理、提高管道運營效益與使用安全等方面考慮，必須對城市燃氣管道系統進行定期檢測，由于我國城市燃氣管網具有環境復雜、管內空間有限、管徑尺寸變化大、多彎管和T型管接頭等特點，而這些特點成為限制管道機器人載體在管道內順利行進的主要障礙，最終影響燃氣管道缺陷檢測系統的功能實現。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種結構簡單緊湊、彎道及T型管接頭通過能力強，能主動適應管道彎曲方向變化的管道機器人的主動轉向裝置。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：本專利技術的管道機器人的主動轉向裝置，包括基體和一對分別設置在所述基體的兩端的二自由度關節；所述二自由度關節包括連接蓋、內齒輪托架、轉動機構和擺動機構，其中：所述轉動機構包括旋轉電機、直齒圓柱外齒輪和直齒圓柱內齒輪，所述旋轉電機固定設置在所述基體上，所述旋轉電機的輸出軸與所述直齒圓柱外齒輪固定連接，所述直齒圓柱內齒輪固定設置在所述內齒輪托架上，且所述直齒圓柱外齒輪與所述直齒圓柱內 齒輪相嚙合；所述擺動機構包括擺動電機、第一斜齒輪和第二斜齒輪，所述擺動電機固定設置在所述內齒輪托架上，所述擺動電機的輸出軸與所述第一斜齒輪固定連接，所述第二斜齒輪固定設置在所述連接蓋上，且所述第一斜齒輪與所述第二斜齒輪相嚙合。由上述本專利技術提供的技術方案可以看出，本專利技術實施例提供的管道機器人的主動轉向裝置，結構簡單緊湊、彎道及T型管接頭通過能力強，能主動適應管道彎曲方向變化。依靠步進電機輸出的扭矩為管道機器人提供轉向力的主動轉向裝置，特別適用于各類管道機器人在管道轉彎的主動轉向裝置。附圖說明圖1為本專利技術實施例提供的管道機器人的主動轉向裝置的結構示意圖。圖2為本專利技術實施例中二自由度關節的立體結構示意圖；圖3為本專利技術實施例中二自由度關節的結構示意圖；圖4為本專利技術實施例中旋轉電機組件的結構示意圖；圖5為本專利技術實施例中轉軸架的立體結構示意圖；圖6為本專利技術實施例中連接蓋的立體結構示意圖。具體實施方式下面將對本專利技術實施例作進一步地詳細描述。本專利技術的管道機器人的主動轉向裝置，其較佳的具體實施方式是：包括基體和一對分別設置在所述基體的兩端的二自由度關節；所述二自由度關節包括連接蓋、內齒輪托架、轉動機構和擺動機構，其中：所述轉動機構包括旋轉電機、直齒圓柱外齒輪和直齒圓柱內齒輪，所述旋轉電機固定設置在所述基體上，所述旋轉電機的輸出軸與所述直齒圓柱外齒輪固定連接，所述直齒圓柱內齒輪固定設置在所述內齒輪托架上，且所述直齒圓柱外齒輪與所述直齒圓柱內齒輪相嚙合；所述擺動機構包括擺動電機、第一斜齒輪和第二斜齒輪，所述擺動電機固定設置在所述內齒輪托架上，所述擺動電機的輸出軸與所述第一斜齒輪固定連接，所述第二斜齒輪固定設置在所述連接蓋上，且所述第一斜齒輪與所述第二斜齒輪相嚙合。所述二自由度關節還包括轉軸架、穿軸和滾針軸承，所述轉軸架一端與所述內齒輪 托架固定連接在一起，所述轉軸架的另一端通過所述穿軸與所述連接蓋活動連接，所述滾針軸承套設在所述內齒輪托架上，且所述滾針軸承的外圈抵擋在所述基體的內壁上。所述轉動機構還包括銜接塊和旋轉電機支架，所述旋轉電機和銜接塊均固定設置在所述旋轉電機支架上，且所述銜接塊固定連接在所述基體上。所述擺動機構還包括減速器，所述減速器的輸入軸與所述擺動電機的輸出軸固定連接，所述減速器的輸出軸與所述第一斜齒輪固定連接。所述連接蓋上至少設有一個第一凸耳，所述轉軸架上至少設有一個第二凸耳，且所述穿軸依次穿過所述第一凸耳和所述第二凸耳。本專利技術的管道機器人的主動轉向裝置，結構簡單緊湊、彎道及T型管接頭通過能力強，能主動適應管道彎曲方向變化。本專利技術的原理是：如圖3所示，旋轉電機組件通過直齒圓柱外齒輪驅動直齒圓柱內齒輪轉動，從而帶動轉軸架一同旋轉，實現轉軸架周向旋轉運動；擺動電機通過減速器驅動第一斜齒輪轉動，通過驅動固連在連接蓋上的第二斜齒輪旋轉，進而帶動連接蓋繞著轉軸架上的穿軸擺動，最終實現二自由度關節的轉動和擺動，主動適應管道任意方向的彎曲變化。本專利技術與現有技術相比優點在于：采用本專利技術的管道機器人的各個模塊可以在管道內主動繞自身軸線的轉動，也可以在管道內主動擺動，使得本專利技術能夠主動適應管道彎曲方向的變化，具有較強的實用性和靈活性。具體實施例：如圖1所示的一種管道機器人的驅動裝置，包括基體1和一對分別設置在所述基體1的兩端的二自由度關節2，所述二自由度關節2可以旋轉，可以擺動。如圖2所示，所述二自由度關節2包括連接蓋21、轉軸架22、內齒輪托架23、滾針軸承24、轉動機構25和擺動機構26，所述轉軸架22一端與所述內齒輪托架23固定連接在一起，所述轉軸架22的另一端與所述連接蓋21可擺動連接，所述內齒輪托架23與所述轉軸架22同軸固定連接，所述滾針軸承24套設在所述內齒輪托架23上，且所述滾針軸承24的外圈抵擋在所述基體1的內壁上，所述轉動機構25和所述擺動機構均位于所述內齒輪托架23內。如圖3和圖4所示，所述轉動機構25包括旋轉電機251、銜接塊252、旋轉電機支架 253、直齒圓柱外齒輪254和直齒圓柱內齒輪255，所述旋轉電機251和銜接塊252均固定設置在所述旋轉電機支架253上，且所述銜接塊252固定連接在所述基體1上，所述旋轉電機251的輸出軸與所述直齒圓柱外齒輪254固定連接，所述直齒圓柱內齒輪255固定設置在所述內齒輪托架23上，且所述直齒圓柱外齒輪254與所述直齒圓柱內齒輪255相嚙合，所述旋轉電機251通過所述直齒圓柱外齒輪254與所述直齒圓柱內齒輪255的嚙合來帶動所述內齒輪托架23旋轉，進而帶動所述連接蓋21進行旋轉，使機器人單個模塊在管道橫向截面內能夠實現主動繞自身軸線的轉動。如圖3所示，所述擺動機構26包括擺動電機261、減速器262、第一斜齒輪263和第二斜齒輪264，所述擺動電機261固定設置在所述內齒輪托架23上，所述減速器262的輸入軸與所述擺動電機261的輸出軸固定連接，所述減速器262的輸出軸與所述第一斜齒輪263固定連接，所述第二斜齒輪264固定設置在所述連接蓋21上，且所述第一斜齒輪263與所述第二斜齒輪264相嚙合，所述擺動電機261通過所述第一斜齒輪263與所述第二斜齒輪264的嚙合來帶動所述連接蓋21進行擺動，使機器人單個模塊在管道縱向截面內能夠實現擺動。如圖2至圖6所示，所述二自由度關節2還包括穿軸28，所述轉軸架22的另一端通過所述穿軸28與所述連接蓋21活動連接，所述連接蓋21上至少設有一個第一凸耳211，所述轉軸架22上至少設有一個第二凸耳221，且所述穿軸28依次穿過所述本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種管道機器人的主動轉向裝置，其特征在于，包括基體(1)和一對分別設置在所述基體(1)的兩端的二自由度關節(2)；所述二自由度關節(2)包括連接蓋(21)、內齒輪托架(23)、轉動機構(25)和擺動機構(26)，其中：所述轉動機構(25)包括旋轉電機(251)、直齒圓柱外齒輪(254)和直齒圓柱內齒輪(255)，所述旋轉電機(251)固定設置在所述基體(1)上，所述旋轉電機(251)的輸出軸與所述直齒圓柱外齒輪(254)固定連接，所述直齒圓柱內齒輪(255)固定設置在所述內齒輪托架(23)上，且所述直齒圓柱外齒輪(254)與所述直齒圓柱內齒輪(255)相嚙合；所述擺動機構(26)包括擺動電機(261)、第一斜齒輪(263)和第二斜齒輪(264)，所述擺動電機(261)固定設置在所述內齒輪托架(23)上，所述擺動電機(261)的輸出軸與所述第一斜齒輪(263)固定連接，所述第二斜齒輪(264)固定設置在所述連接蓋(21)上，且所述第一斜齒輪(263)與所述第二斜齒輪(264)相嚙合。
【技術特征摘要】
1.一種管道機器人的主動轉向裝置，其特征在于，包括基體(1)和一對分別設置在所述基體(1)的兩端的二自由度關節(2)；所述二自由度關節(2)包括連接蓋(21)、內齒輪托架(23)、轉動機構(25)和擺動機構(26)，其中：所述轉動機構(25)包括旋轉電機(251)、直齒圓柱外齒輪(254)和直齒圓柱內齒輪(255)，所述旋轉電機(251)固定設置在所述基體(1)上，所述旋轉電機(251)的輸出軸與所述直齒圓柱外齒輪(254)固定連接，所述直齒圓柱內齒輪(255)固定設置在所述內齒輪托架(23)上，且所述直齒圓柱外齒輪(254)與所述直齒圓柱內齒輪(255)相嚙合；所述擺動機構(26)包括擺動電機(261)、第一斜齒輪(263)和第二斜齒輪(264)，所述擺動電機(261)固定設置在所述內齒輪托架(23)上，所述擺動電機(261)的輸出軸與所述第一斜齒輪(263)固定連接，所述第二斜齒輪(264)固定設置在所述連接蓋(21)上，且所述第一斜齒輪(263)與所述第二斜齒輪(264)相嚙合。2.根據權利要求1所述的管道機器人的主動轉向裝置，其特征在于，所述二自由度關節(2)還包括轉軸架(22)、穿軸(2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹建樹，姬保平，羅振興，曹振，鐘君，李家政，徐寶東，張義，
申請(專利權)人：北京石油化工學院，
類型：發明
國別省市：北京;11
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