[发明专利]伸缩式管道内壁攀爬机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种管道内壁攀爬机器人。

背景技术

随着石油、化工、天然气、核工业的发展以及现代城市的建设，各种类型的管道投入到了实际使用当中，于是各种管道的检测、维护、维修等的需要极大地促进了管道机器人的研究。目前对多轮支撑结构的轮式管道机器人研究较多，但是轮式管道机器人在遇到弯道或者不规则管道时会发生运动干涉，由于内耗造成驱动力不足，从而容易导致机器人在管道中偏离正确的姿态位置，发生侧翻甚至卡死的现象。目前国内外的研究人员主要是从结构上，如采用差速器、柔性连接等方面进行解决，但这会使结构非常复杂，成本大量增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以适应不同形状的管道，拓宽机器人的使用范围，降低生产成本的伸缩式管道内壁攀爬机器人。

本发明的目的是这样实现的：

包括中间连接机构、四个伸缩臂和两个伸缩机构，

所述伸缩臂包括摩擦垫、臂伸缩电机、臂伸缩电机架、臂伸缩管连架、臂伸缩丝杠、两个臂外伸缩管、两个臂内伸缩管，摩擦垫与两个臂外伸缩管的外端固连，两个臂外伸缩管的另一端通过臂伸缩管连架固连为一体，两个臂内伸缩管与臂伸缩电机固定安装在臂伸缩电机架上，两个臂内伸缩管采用滑动配合分别安装于臂外伸缩管内，臂伸缩丝杠与臂伸缩管连架采用螺纹传动配合方式安装，臂伸缩丝杠并通过联轴器与臂伸缩电机的输出轴固连；

所述伸缩机构由臂连接架、伸缩电机、伸缩电机架、伸缩管连架、伸缩丝杠、两个外伸缩管和两个内伸缩管，臂连接架与两个外伸缩管的一端固连，两个外伸缩管的另一端通过伸缩管连架固连为一体，两个内伸缩管与伸缩电机固定安装在伸缩电机架上，两个内伸缩管采用滑动配合分别安装于两个外伸缩管，伸缩丝杠与伸缩管连架采用螺纹传动配合方式安装，伸缩丝杠并通过联轴器与伸缩电机的输出轴固连；

所述中间连接机构包括中心转架I、中心转架II、转向电机I、转向电机II、中心十字轴，中心十字轴通过轴承固定安装于中心转架I与中心转架II中间，转向电机I固定安装于中心转架I上并通过联轴器将转向电机I的输出轴与中心十字轴的一端固连，转向电机II固定安装于中心转架II上并通过联轴器将转向电机II的输出轴与中心十字轴的另一端固连；

中间连接机构通过中心转架I、中心转架II分别与两个伸缩机构的伸缩电机架固定连接；

每个伸缩机构的臂连接架上固定连接一个伸缩臂的臂伸缩电机架，臂伸缩电机架上对称设置两个伸缩臂。

为了解决管道机器人在管道中出现侧翻以及卡死的现象实现机器人在管道中的灵活快速移动，本发明基于丝杠传动原理实现机器人的伸缩式前进以及机器人臂的伸缩实现机器人的位置固定，通过中间连接机构实现机器人的灵活转向。首先，应用丝杠的螺纹传动原理实现机构伸缩以及机器人臂的伸缩，令机器人能够快速地进行直线式攀爬移动，并通过机器人臂的伸缩将机器人固定在管道内的指定位置。其次，机器人中间连接机构采用十字轴转动连接设计，可以使机器人在管道内实现空间二自由度转动。再次，机器人臂端的摩擦垫采用可更换式设计，可以根据管道内壁的形状选择使用相应形状的摩擦垫，极大地拓宽了机器人的使用范围，降低了生产成本。

本发明具有如下优点：

1.应用丝杠的螺纹传动原理设计了伸缩机构，使机器人能进行快速伸缩式的直线攀爬以及机器人臂的快速伸缩实现机器人在管道内的位置固定。

2.机器人中间连接机构采用十字轴转动连接设计，可以使机器人在管道内实现空间二自由度转动，提高了机器人的灵活性，避免了机器人出现侧翻以及卡死的现象。

3.机器人臂端的摩擦垫采用可更换式设计，可以根据管道内壁的形状选择使用相应形状的摩擦垫，极大地拓宽了机器人的使用范围，降低了生产成本。

附图说明

图1：机器人传动关系全剖示意图。

图2：机器人三维示意图。

图3：机器人中心连接机构三维示意图。

图4a-图4g：机器人在管道内前进动作过程示意图。

图5a-图5g：机器人在管道内后退动作过程示意图。

图6a-图6p：机器人遇到小障碍物时动作过程示意图。

图7a-图7m：机器人通过弯道区域时转弯动作过程示意图。

图8a-图8f：机器人通过弯道区域时回正动作过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述。