[发明专利]一种自作用、自适应管道机器人

说明书

自作用、自适应轮式管道机器人，包括1台电动机、1个骨架、3根拉簧、1根蜗杆和6套驱动机构；骨架由前、后六边形框架，前、后轴承座及前、中、后连接杆组成；前、后六边形框架通过中间连接杆构成一个六棱柱架，其前后两端分别通过前、后连接杆与前、后轴承座相连；蜗杆通过轴承支撑在前、后轴承座上，其一端与电动机连接；前、后六边形框架各自由6段固定心轴连接而成，在其间隔、均匀分布的3段心轴上分别空套着蜗轮、主动带轮和摆杆，主动带轮与蜗轮固结而同步旋转；摆杆的另一端固结一销轴，销轴上空套着从动带轮和滚轮，从动带轮与滚轮固结；主、从动带轮上套有一同步齿形带；前、后销轴之间系有一拉簧；所述蜗杆同时与6个蜗轮啮合。

所属领域

本发明专利属于管道机器人领域，特别涉及一种具有自作用、自适应功能的直进轮式管道机器人。

背景技术

管道机器人是一种可沿细小管道内部或外部自动行走，携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的操控或自动控系统的控制下，进行一系列管道作业的机电一体化系统。管道机器人根据驱动方式不同大致可分为流动式、轮式、履带式、蠕动式、腿式及惯性振动式等。轮式管道机器人又可分为直进轮式和螺旋轮式两种。直进轮式机器人与汽车直线行驶时的运动基本原理相同，其行走轮轴线与管道轴线垂直，行走轮直接沿管道母线滚动，其行走速度可以较快；螺旋轮式机器人与扭轮摩擦传动的工作原理基本相同，其行走轮轴线相对于管道轴线偏斜一定角度，通过行走轮沿管壁的周向滚动而间接获得轴向移动，其行走速度较慢。直进轮式管道机器人正常工作的基本条件有两个：一是行走轮与管壁之间需保持足够的正压力(附着力)以避免打行走轮打滑现象的出现；二是行走机构具有适应管径变化的能力——自适应能力。为了满足以上两个条件，直进轮式管道机器人的驱动机构普遍采用了伞形结构 (CN200810122628.3)或平行四边形机构(CN200710193562.2、CN201010123851.7)获得自适应管径变化能力及利用弹簧力获得正压力之方法。这些方法基本有效，但也存在不足之处。例如，利用弹簧力获得正压力之方法，所获的正压力主要取决于弹簧的压缩量或拉伸量大小，基本是一个常值，所产生的牵引力基本也是一个常值，而管道机器人在行走过程中所需牵引力可能是变化的，例如水平行走所需牵引力远小于垂直行走时所需的牵引力，当然，机器人可根据最大牵引力的要求来设计弹簧力，但这样一来，一方面使行走轮和传动零件持续处于高压接触应力状态，容易导致行走轮和传动零件因接触疲劳而失效；另一方面一旦过载，行走轮容易出现打滑现象。如果正压力的大小能够根据机器人行走时所需牵引力大小而自动调节，那将是一种最理想的状态。

发明内容

本发明要克服现有技术中的上述缺点，提供一种具有自作用、自适应功能的直进轮式管道机器人，它可自动产生行走轮与管壁之间的正压力(附着力)，而且可随行走阻力(负载)的大小自动调节，另外还能适应管径的变化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将常规为固定的减速装置(齿轮传动装置、带传动装置和链传动装置)连同装在减速装置输出轴上的行走轮设计成可绕定轴转动的浮动结构，借助行走轮所受到的约束反力，使浮动结构产生楔入作用，从而自动产生摩擦驱动所需的正压力，即自作用功能，而且负载越大，楔入作用越强，产生的正压力也越大，即自适应功能。

一种自作用、自适应轮式管道机器人，其特征是：所述管道机器人由1台电动机1、1个骨架2、3根拉簧3、1根蜗杆4和6套驱动机构5组成；所述骨架2由前、后六边形框架2.3、2.5、前、后轴承座2.1、2.7及前、中、后连接杆 2.2、2.4、2.6组成；所述前、后六边形框架2.3、2.5通过中间连接2.4杆构成一个六棱柱架，所述六棱柱架前后两端分别通过所述前、后连接杆2.2、2.6与所述前、后轴承座2.1、2.7相连；所述蜗杆4通过轴承支撑在所述前、后轴承座 2.1、2.7上，其一端与所述电动机1连接；

6套驱动机构5分前、后两组，前后两组各有3套驱动机构，3套驱动机构分别装在骨架2的前、后六边形框架2.3、2.5上，且均呈周向均布；