[发明专利]复杂工况下自适应管道机器人

说明书

复杂工况下自适应管道机器人，包括保持单元体和旋转单元体；使用时，旋转单元体和保持单元体上可搭载一种或多种传感器以及操作装置，如超声传感器、涡流传感器、管道清理装置；保持单元体的内部设置有螺旋驱动电动机提供动力，太阳轮作为轮系的一个输出端；太阳轮二和环齿轮二是轮系的另外两个输出；两组行星轮系组成一个三轴差速机构，行星架是三轴差速轮系的输入，直齿轮一与直齿轮二啮合，并通过锥齿轮变换旋转方向，锥齿轮与弹性机构杆相连，从而控制螺旋轮倾角；本发明具有自适应管径可转弯，可适应不同管径的优点。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及复杂工况下自适应管道机器人。

背景技术

随着石油天然气工业的发展，油气管道逐步成为重要的运输方式之一。由于管道自身材料缺陷或长期服役状态下受到的腐蚀、重压、外部力的冲击等原因，管道内壁会有不同程度的结垢造成管输效率降低，并出现不可避免的老化，产生裂纹、漏孔等现象造成安全隐患。而油气管道输送的介质易燃易爆，一旦油气管道失效，极易引发重大安全事故，危机当地人民的生命财产安全，造成巨大的经济损失，并可能对当地生态环境造成严重后果。所以针对管道状况的定期检查和维护十分必要，但是管道所处环境往往狭隘为工作人员所不易或不能直接接触，以往最多采用挖掘法及抽样检测法等。这种人工挖掘方式存在着工程量大、随机性强、效率低等缺点。

管道机器人是一种可沿管道的内部或外部自动行走的机、电、仪一体化系统，并可携带一种或多种传感器以及操作装置，如超声传感器、涡流传感器、管道清理装置等，在操作人员远距离的控制下可以实现一系列的管道检测及维修作业。由管道机器人代替人工检测的技术极大的提升了检测的精度、准确度，对改善劳动条件、降低作业成本、提高工作效率有着十分重要的意义。目前管道机器人根据机械结构的不同可分为七大类，其中包括流体驱动式、轮式、履带式、支撑式、行走式、螺旋驱动式。机器人在作业工程中运行速度的平稳性，以及过弯能力、越障能力等都直接关系到作业的效果。在实际使用过程中，石油管道内的管径变化以及内壁的局部凹凸不平都会对机器人的作业效果产生影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供复杂工况下自适应管道机器人，能够自适应管径可转弯，可适应不同管径。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

复杂工况下自适应管道机器人，包括保持单元体2和旋转单元体 1；所述的保持单元体2的外部设置弹性机构一5，弹性机构一5连接螺旋轮9；保持单元体2的内部设置有螺旋驱动电动机7；旋转单元体1内设置有行星架一12，行星架一12的动力输入端通过联轴器 27连接螺旋驱动电动机7的输出轴，行星架一12的三个120°对称放置的动力输出轴上分别通过轴承设置有行星轮10，三个行星轮10 的一个动力输出端连接太阳轮13的动力输入端，三个行星轮10 的另一个动力输出端通过环齿轮14连接行星架二16的动力输入端，行星架二16的动力输出上分别设置有同轴的行星轮二17和行星轮三18；行星轮三18和太阳轮二19啮合，太阳轮二19设置在太阳轮13上，行星轮二17通过环齿轮二20连接行星架三25 的动力输入端，行星架三25的动力输出端分别连接三个直齿轮一 21，三个直齿轮一21分别啮合三个直齿轮二22，直齿轮二22与锥齿轮一24啮合，锥齿轮一24与垂直设置的锥齿轮二26啮合，锥齿轮二26连接弹性机构二3的底端；太阳轮13穿过行星架二 16、行星架三25和三个直齿轮一21的中心轴通过转轴固定在旋转单元体1上。

所述的弹性机构二3包括弹性杆32，弹性杆32的一端连接锥齿轮二26，弹性杆32设置在弹性套筒31内，弹性杆32的另一端通弹性套筒31内的弹簧8连接螺旋轮9。

所述的螺旋轮9采用双轮式。

所述的弹性机构二3设置有三个，均匀分布在旋转单元体1上。

所述的弹性机构一5设置有三个，均匀分布在保持单元体2上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：