[发明专利]管径自适应螺旋管道机器人

说明书

技术领域

本发明涉及管道机器人领域，具体是一种管径自适应螺旋管道机器人，主要用于在管径变化、障碍较大等情况时，机器人自动改变自身尺寸，便于顺利通过障碍，进行管道检测。

背景技术

管道作为主要的流体输送工具,在人类生产、生活中发挥着巨大作用。管道在长期的使用过程中难免会出现破裂、堵塞等，这就要求我们必须定期的对管道进行勘察和维护，管道机器人在这方面具有得天独厚的优势。在众多的管道机器人当中，轮式管道机器人由于速度快,运动平稳、负载能力强,被广泛应用于管道检测中。现有管道机器人的变径方法有弹簧预紧变径、蜗杆预紧变径和升降机预紧变径等。弹簧预紧变径在小范围内具有自适应能力,但随着弹簧尺寸变化预紧力也发生变化，且弹簧预紧力较小容易导致机器人驱动力过小。升降机预紧变径机构在轴向和径向结构比较紧凑,使机器人的空间尺寸大大缩小,但当管道直径较大时所需的推动力较大,对机构的强度的要求较高。蜗杆预紧变径方法可以实现较大范围变径,但所需驱动力较大。所以对于可变径管道机器人,尤其是可变径轮式管道机器人,缺少较好的执行方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种结构简单，效果良好的管径自适应螺旋管道机器人。

本发明是以如下技术方案实现的：一种管径自适应螺旋管道机器人，包括行星减速机，所述行星减速机的输入端连接有驱动叶轮；所述行星减速机的输出端通过万向节连接有固定导向机构，所述行星减速机与万向节之间设有安全离合器；所述行星减速机的外壳设有若干两端螺向相反的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的两端套有螺母副，所述螺母副通过拉力弹簧连接在一起；两端的所述螺母副通过连杆连接有轮座，所述轮座上设有旋转轴向与行星减速机的旋转轴向不平行的驱动轮；所述行星减速机的输出端与滚珠丝杠的输入端通过齿轮系连接在一起。

其进一步是：所述固定导向机构由支撑架和导向轮组成，所述支撑架为十字型支架，所述导向轮设置在支撑架的四个端部，所述导向轮与支撑架的端部之间设有压力弹簧。

所述支撑架所在的平面与行星减速机的旋转轴向垂直。

所述导向轮的旋转轴向与行星减速机的旋转轴向垂直。

所述驱动轮与轮座之间设有压力弹簧。

所述轮座的两侧设有导向孔，所述行星减速机上设有与导向孔配合使用的导向柱。

所述齿轮系由主动轮和若干从动轮组成，所述主动轮固定在行星减速机的输出端，所述从动轮与滚珠丝杠的输入端连接在一起。

本发明具有以下优点：本发明的管径自适应螺旋管道机器人结构简单，加工成本较低，可根据障碍大小自动调节自身尺寸，便于越过障碍，无需人工调节；越过障碍之后，该驱动轮又可自动增大自身尺寸，便于在管道内前进。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的变径机构的结构示意图；

图中：1、驱动叶轮，2、行星减速机，3、螺母副，4、滚珠丝杠，5、轮座，6、驱动轮，7、拉力弹簧，8、连杆，9、齿轮系，10、安全离合器，11、万向节，12、导向轮，13、支撑架，14、导向柱，15导向孔。

具体实施方式

如图1至图2所示的管径自适应螺旋管道机器人，包括行星减速机2，所述行星减速机2的输入端连接有驱动叶轮1；所述行星减速机2的输出端通过万向节11连接有固定导向机构，所述行星减速机2与万向节11之间设有安全离合器10；所述行星减速机2的外壳设有若干两端螺向相反的滚珠丝杠4，所述滚珠丝杠4的两端套有螺母副3，所述螺母副3通过拉力弹簧7连接在一起；两端的所述螺母副3通过连杆8连接有轮座5，所述轮座5上设有旋转轴向与行星减速机2的旋转轴向不平行的驱动轮6；所述行星减速机2的输出端与滚珠丝杠4的输入端通过齿轮系9连接在一起。本发明的管径自适应螺旋管道机器人由旋转驱动机构、变径机构及固定导向机构组成；

其中，旋转驱动机构主要由驱动叶轮、行星减速机和安装在其外壁的驱动轮组成，行星减速机的输入端与驱动叶轮连接，利用驱动叶轮吸收管道内流体的能量，输出的扭矩传递到行星减速机的输入轴；行星减速机的输出轴通过安全离合器、万向节连接到固定导向机构上，固定导向机构只能沿着管道前进或后退，不能旋转，从而保证了行星减速机的扭矩只能由外壳输出，输出端通过固定导向机构制动，同时驱动轮的转动轴线与管道轴线存在一定的偏转角，因此驱动轮在行星减速机的外壳带动下做空间螺旋运动，并带动整个机器人在管道中前进，行星减速机的外壁至少设有三个方向的驱动轮；