一種蠕動式管道行走機(jī)器人制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種蠕動式管道行走機(jī)器人，包括前機(jī)體、后機(jī)體、中間機(jī)體、第一傳動軸、第二傳動軸、套筒、傳動齒輪機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑桿機(jī)構(gòu)、支撐輪機(jī)構(gòu)、電機(jī)等組成部分，電機(jī)軸與第一傳動軸相連，將動力傳輸?shù)降谝粋鲃虞S上，第一傳動軸與第二傳動軸通過套筒半分對接，實現(xiàn)整個機(jī)構(gòu)的動力傳輸；通過齒輪傳動控制凸輪的旋轉(zhuǎn)，再通過凸輪與彈簧配合，可實現(xiàn)在半周期支撐足伸出并鎖定，在另一半周期支撐足縮回；第一傳動軸通過蝸桿帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪與大齒輪固連，小齒輪、連接盤、連桿與滑桿構(gòu)成曲柄滑桿機(jī)構(gòu)，滑桿的另一端與后機(jī)體固連，可實現(xiàn)后機(jī)體的往復(fù)運動。本發(fā)明專利技術(shù)可實現(xiàn)機(jī)器人在管道中的前進(jìn)運動。反之可實現(xiàn)機(jī)器人周期性的后退運動。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種蠕動式管道行走機(jī)器人，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)管道內(nèi)運行的管道機(jī)器行走裝置。
技術(shù)介紹
管道作為現(xiàn)今重要的運輸工具之一，在石油、天然氣、化工原料及市政給排水工程等各個方面發(fā)揮著重要的作用。在線運行管道隨著使用時間的增長，會出現(xiàn)各種問題如腐蝕、裂縫、淤積等，對管道的正常使用會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。為了提高管道的使用效率和延長管道的壽命，需要經(jīng)常對在線運行管道進(jìn)行定期的檢測或其它作業(yè)。檢測裝置自身沒用動力，現(xiàn)有的技術(shù)中，最常用的是通過機(jī)器人進(jìn)入到管道內(nèi)部，運用各種無損檢測方法對管道進(jìn)行檢測。管道機(jī)器人作為一種管道內(nèi)移動的智能載體，通常可攜帶有各種檢測設(shè)備或作業(yè)工具，近年來，隨著研究的不斷深入，管道機(jī)器人領(lǐng)域進(jìn)入嶄新的階段。管道機(jī)械人主要應(yīng)用在石油、化工、天然氣及核工業(yè)等領(lǐng)域中，以完成檢測探傷、清理和維護(hù)管道的工作。現(xiàn)有的管道機(jī)器人有輪式、履帶式、蠕動式、螺旋式等等。在進(jìn)行作業(yè)過程中，機(jī)器人運行會遇到很多障礙。一般蠕動式管道機(jī)器人中間蠕動部分采用絲杠結(jié)構(gòu)，在一個周期中需電機(jī)正反轉(zhuǎn)交替使得運動緩慢，并且運動過程中振動大，如專利號CN202708464U所述，該專利需要在一個周期內(nèi)電機(jī)正反轉(zhuǎn)交替，機(jī)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動絲杠正反轉(zhuǎn)，使前后兩組撐壁交替支撐在管壁導(dǎo)致機(jī)器人蠕動前行，該機(jī)構(gòu)運動緩慢行程小，運行中振動大，并且需要較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，機(jī)構(gòu)的頻繁換向?qū)е戮冉档汀楸ＷC機(jī)器人管內(nèi)的正常運行，需要提供一種易于驅(qū)動、柔性化、移動平穩(wěn)、運行速度快、行程較遠(yuǎn)的管道內(nèi)行走裝置。管道內(nèi)部運行裝置的研究在實際應(yīng)用中具有重要的價值和意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了提供一種蠕動式管道行走機(jī)器人，具有速度可調(diào)、結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、行程遠(yuǎn)、使用范圍廣、壽命長的特點。本專利技術(shù)的目的是這樣實現(xiàn)的：包括前機(jī)體、后機(jī)體、位于前機(jī)體和后機(jī)體之間的中間機(jī)體、依次穿過前機(jī)體和中間機(jī)體以及后機(jī)體的傳動軸、傳動齒輪機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑桿機(jī)構(gòu)、支撐輪機(jī)構(gòu)、電機(jī)，所述傳動軸包括第一傳動軸、第二傳動軸且第一傳動軸、第二傳動軸通過套筒半分對接，電機(jī)的輸出端與第一傳動軸的一端連接，所述蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在第一傳動軸上的蝸桿和同時與蝸桿嚙合的四個蝸輪，四個蝸輪分別安裝在中間機(jī)體上且對稱設(shè)置在蝸桿的四周，所述傳動齒輪機(jī)構(gòu)包括分別與四個蝸輪同軸安裝的四個大齒輪C、分別與大齒輪C嚙合的四個小齒輪D，四個小齒輪D也分別安裝在中間機(jī)體上，所述曲柄滑桿機(jī)構(gòu)包括分別與四個小齒輪D同軸安裝的四個連接盤、四個連桿和四個滑桿，每個連桿的一端鉸接在對應(yīng)的連接盤上、另一端與對應(yīng)的滑桿的一端鉸接，滑桿的另一端穿過中間機(jī)體上設(shè)置的滑桿導(dǎo)軌后與后機(jī)體固連，支撐輪機(jī)構(gòu)有四個且分別設(shè)置在中間機(jī)體的上下左右四個面上，所述前機(jī)體與后機(jī)體結(jié)構(gòu)相同，在傳動軸的兩個端部分別安裝有大齒輪A，前機(jī)體和后機(jī)體上分別安裝有四個小齒輪B，且大齒輪A同時與四個小齒輪B嚙合，每個小齒輪的齒輪軸上還安裝有一凸輪，前機(jī)體和后機(jī)體上還分別設(shè)置有四個帶有彈簧的支撐足，且每個支撐足的平底的一端與對應(yīng)的凸輪相切、另一端設(shè)置有聚氨酯墊。本專利技術(shù)還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：1.支撐輪機(jī)構(gòu)包括支撐輪主體、通過轉(zhuǎn)軸與支撐輪主體端部鉸接的輪、設(shè)置在輪與支撐輪主體之間的彈簧。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)的技術(shù)方案提出了一種新的蠕動式行走機(jī)構(gòu)，本設(shè)計采用凸輪機(jī)構(gòu)控制腿部支撐，垂直伸出的支撐足鎖定更加牢固，大大提高了可靠性；蠕動部分采用蝸輪蝸桿、曲柄連桿機(jī)構(gòu)，組成部件相對較少且簡單，有效降低成本；本專利技術(shù)中，電機(jī)的單向轉(zhuǎn)動即可實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的整周期行走運動，避免了頻繁換向的缺點；電機(jī)的正反轉(zhuǎn)可實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的周期性前進(jìn)或后退；支撐輪彈簧機(jī)構(gòu)的設(shè)置，使得機(jī)構(gòu)更加柔性化，運行過程中振動較小，有利于延長機(jī)體壽命。本專利技術(shù)裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單緊湊、行程較大、速度可調(diào)、運行穩(wěn)定、工作效率高、安全可靠，為管道機(jī)器人的發(fā)展提供了一種新的設(shè)計思維，擁有廣闊的應(yīng)用前景。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)的中間機(jī)體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本專利技術(shù)的支撐輪結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本專利技術(shù)的渦輪蝸桿和曲柄滑桿結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本專利技術(shù)的前機(jī)體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本專利技術(shù)的后機(jī)體結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本專利技術(shù)的傳動軸對接后的示意圖。；圖8為本專利技術(shù)的傳動軸對接示意圖(去除套筒后)。具體實施方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本專利技術(shù)的工作原理是：在前半周期中，前機(jī)體支撐足伸出并鎖定(此時后機(jī)體支撐足縮回)，通過曲柄滑桿機(jī)構(gòu)向前拖動后機(jī)體；在后半個周期中，前機(jī)體支撐足在彈簧力的作用下縮回，后機(jī)體支撐足伸出鎖定，曲柄滑桿機(jī)構(gòu)將前機(jī)體向前推動，如此交替循環(huán)，即可實現(xiàn)機(jī)器人在管道中的前進(jìn)運動。反之可實現(xiàn)機(jī)器人周期性的后退運動。具體的說是本專利技術(shù)通過齒輪傳動控制凸輪的旋轉(zhuǎn)，以及與彈簧的配合，可實現(xiàn)在一半周期支撐足伸出并鎖定，在另一半周期支撐足縮回；第一傳動軸通過蝸桿帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪于小齒輪同軸固連、大齒輪、連接盤、連桿與滑桿構(gòu)成曲柄滑桿機(jī)構(gòu)，滑桿的另一端與后機(jī)體固連，可實現(xiàn)后機(jī)體的前進(jìn)運動。所述蝸桿與渦輪配合，將動力從第一傳動軸上傳至曲柄滑桿機(jī)構(gòu)。渦輪與大齒輪同軸，兩者同步轉(zhuǎn)動。大齒輪與小齒輪嚙合。小齒輪與連接盤同軸，兩者同步轉(zhuǎn)動。滑桿與連接盤連接。設(shè)置齒輪嚙合傳動、連接盤的目的是：渦輪蝸桿傳動比較大，通過齒輪傳動增速，連接盤可以調(diào)整連桿的長度，進(jìn)而可以調(diào)整滑桿與后機(jī)體的前進(jìn)距離。反之可實現(xiàn)機(jī)器人周期性的后退運動。結(jié)合圖1，本專利技術(shù)是一種蠕動式管道行走機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)管道內(nèi)行走的管道機(jī)械裝置。圖1具體包括：前機(jī)體1、中間機(jī)體2、后機(jī)體3、支撐輪機(jī)構(gòu)4、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)5、曲柄滑桿機(jī)構(gòu)6、第一傳動軸7、第二傳動軸8、套筒9以及電機(jī)，所述電機(jī)安裝于前機(jī)體，電機(jī)軸與第一傳動軸相連，將動力輸入到第一傳動軸，第一傳動軸與第二傳動軸通過套筒半分對接，實現(xiàn)整個機(jī)構(gòu)的動力傳輸。且所述電機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)，可以通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制整個裝置的運行速度和方向。所述中間機(jī)體2，如圖2所示，中間機(jī)體設(shè)置通孔2-1，方便第一傳動軸中穿過；設(shè)置大渦輪、小齒輪的安裝位置，分別為2-5、2-4；設(shè)置滑桿導(dǎo)軌2-2，目的是實現(xiàn)滑動導(dǎo)桿的往復(fù)運動，從而帶動后機(jī)體3做與導(dǎo)桿的同步的前進(jìn)運動；設(shè)置支撐輪4的安裝位置2-3，以保證機(jī)器人整體的平穩(wěn)運行。特別需要合理安排空間位置，使得整個裝置結(jié)構(gòu)合理。所述支撐輪4，如圖3所示，由支撐輪主體4-1、轉(zhuǎn)軸4-2、輪4-3、彈簧4-4以及與中間機(jī)體連接的孔4-5組成。通過在輪4-3與支撐輪主體4-1之間設(shè)置彈簧4-4，使輪的伸長量柔性化，可以適應(yīng)一定范圍內(nèi)不同內(nèi)徑的管道。支撐輪4主要起到穩(wěn)定裝置運行、輔助支承機(jī)體的作用，四個完全相同的支撐輪機(jī)構(gòu)沿中軸線均勻分布互成90°。所述蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)5，如圖4所示，渦輪5-1與大齒輪C5-2同軸，兩者同步轉(zhuǎn)動。大齒輪C5-2與小齒輪D6-4嚙合，達(dá)到增速的目的。小齒輪D6-4與連接盤6-1同軸，兩者同步轉(zhuǎn)動。蝸桿7-1處于第一傳動軸7上，需要特別設(shè)計的是蝸桿7-1最后與小齒輪D6-4的傳動比。蝸桿與小齒輪D的傳動比應(yīng)與前后機(jī)體上的齒輪傳動傳動比相同，目的是保證整個裝置的同步運行。所述曲柄滑桿機(jī)構(gòu)6，如圖4所示，連接盤6-1、連桿6-2、滑桿6-3以本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種蠕動式管道行走機(jī)器人，其特征在于：包括前機(jī)體、后機(jī)體、位于前機(jī)體和后機(jī)體之間的中間機(jī)體、依次穿過前機(jī)體和中間機(jī)體以及后機(jī)體的傳動軸、傳動齒輪機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑桿機(jī)構(gòu)、支撐輪機(jī)構(gòu)、電機(jī)，所述傳動軸包括第一傳動軸、第二傳動軸且第一傳動軸、第二傳動軸通過套筒半分對接，電機(jī)的輸出端與第一傳動軸的一端連接，所述蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在第一傳動軸上的蝸桿和同時與蝸桿嚙合的四個蝸輪，四個蝸輪分別安裝在中間機(jī)體上且對稱設(shè)置在蝸桿的四周，所述傳動齒輪機(jī)構(gòu)包括分別與四個蝸輪同軸安裝的四個大齒輪C、分別與大齒輪C嚙合的四個小齒輪D，四個小齒輪D也分別安裝在中間機(jī)體上，所述曲柄滑桿機(jī)構(gòu)包括分別與四個小齒輪D同軸安裝的四個連接盤、四個連桿和四個滑桿，每個連桿的一端鉸接在對應(yīng)的連接盤上、另一端與對應(yīng)的滑桿的一端鉸接，滑桿的另一端穿過中間機(jī)體上設(shè)置的滑桿導(dǎo)軌后與后機(jī)體固連，支撐輪機(jī)構(gòu)有四個且分別設(shè)置在中間機(jī)體的上下左右四個面上，所述前機(jī)體與后機(jī)體結(jié)構(gòu)相同，在傳動軸的兩個端部分別安裝有大齒輪A，前機(jī)體和后機(jī)體上分別安裝有四個小齒輪B，且大齒輪A同時與四個小齒輪B嚙合，每個小齒輪的齒輪軸上還安裝有一凸輪，前機(jī)體和后機(jī)體上還分別設(shè)置有四個帶有彈簧的支撐足，且每個支撐足的平底的一端與對應(yīng)的凸輪相切、另一端設(shè)置有聚氨酯墊。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種蠕動式管道行走機(jī)器人，其特征在于：包括前機(jī)體、后機(jī)體、位于前機(jī)體和后機(jī)體之間的中間機(jī)體、依次穿過前機(jī)體和中間機(jī)體以及后機(jī)體的傳動軸、傳動齒輪機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑桿機(jī)構(gòu)、支撐輪機(jī)構(gòu)、電機(jī)，所述傳動軸包括第一傳動軸、第二傳動軸且第一傳動軸、第二傳動軸通過套筒半分對接，電機(jī)的輸出端與第一傳動軸的一端連接，所述蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在第一傳動軸上的蝸桿和同時與蝸桿嚙合的四個蝸輪，四個蝸輪分別安裝在中間機(jī)體上且對稱設(shè)置在蝸桿的四周，所述傳動齒輪機(jī)構(gòu)包括分別與四個蝸輪同軸安裝的四個大齒輪C、分別與大齒輪C嚙合的四個小齒輪D，四個小齒輪D也分別安裝在中間機(jī)體上，所述曲柄滑桿機(jī)構(gòu)包括分別與四個小齒輪D同軸安裝的四個連接盤、四個連桿...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：史冬巖，任宏喜，滕曉艷，趙賀桃，徐陽，王鴻超，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱工程大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：黑龍江;23