[发明专利]一种轮腿式变径管道内壁爬行机器人

说明书

本发明公开了一种轮腿式变径管道内壁爬行机器人，包括载具车身、驱动机构和行走机构，驱动机构用于驱动行走机构，行走机构远离驱动机构的一端紧贴外部管道内壁，并能绕驱动机构的中心线实现周向转动。行走机构包括变径组件和行走轮组件，变径组件的一端与从动组件固定连接，变径组件另一端与行走轮组件固定连接，变径组件用于使其自身能够自由转动从而使行走轮组件紧贴于外部管道内壁。本发明的行走机构采用轮腿结合式，提高其驱动能力、越障性、弯道通过性、运动可靠性、管径适应能力，并且可根据管道口径不同，调整与连接件与舵机角度改变行走机构伸张长度，实现变径管道内通行问题，利用动力车身与载具车身活动连接的连接杆可实现灵活转弯。

技术领域

本发明属于管道机器人领域，尤其涉及一种轮腿式变径管道内壁爬行机器人。

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，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统。能在平稳安全高效实现管内通行情况下，能通过搭载无损检测等装置，以保障管道安全畅通。管道机器人移动机构，目前根据机械结构形式的差异分为流体驱动式、轮式、履带式、支撑式、行走式、蠕动式、螺旋驱动式七大类。

流体驱动式机器人，这类机器人没有驱动装置，只是随着管内流体流动，属于不需要消耗能源的被动型机器人，但是其运动模式相当有限。轮式机器人，这一类机器人广泛运用于管道检查工作，许多的商业机器人就是这一类型。履带式机器人，即用履带代替轮子。支撑式机器人，这类机器人通过可以伸张的机械臂紧贴管道内壁，推动机器人前进。行走式机器人，这类机器人通过机械足运动，但是这类机器人需要大量驱动器，并且难以控制。蠕动式机器人，这类机器人像蚯蚓一样通过身体的伸缩前进。螺旋驱动式机器人，即驱动机构做旋转运动，螺旋前进。

然而现有的管道机器人移动机构功能单一，机构老套，结构复杂，不能满足大多数情况下的使用。因此，现需要针对小口径管道设计一款结构简单在变径管道环境下大弯道管道内通过性优良的爬行机器人。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种轮腿式变径管道内壁爬行机器人，以获得一种具有广泛应用能力的管道机器人的技术效果。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种轮腿式变径管道内壁爬行机器人包括载具车身，以及设于载具车身两侧的第一动力车身和第二动力车身，第一动力车身和第二动力车身用于提供动力，并带动载具车身实现移动；

第一动力车身和第二动力车身均包括驱动机构，以及与驱动机构固定连接的若干行走机构，驱动机构用于驱动行走机构，行走机构远离驱动机构的一端紧贴外部管道内壁用于提供前进动力，并绕驱动机构的中心线实现周向转动以躲避障碍，若干行走机构呈径向均匀分布用以保持稳定性；

驱动机构包括动力组件、从动组件和转动连接件，转动连接件分别与动力组件和从动组件连接，从动组件套设于动力组件，动力组件用于提供周向转动力，从动组件经转动连接件受控于动力组件实现周向转动，从而驱动行走机构转动；

行走机构包括变径组件和行走轮组件，变径组件的一端与从动组件固定连接，变径组件另一端与行走轮组件固定连接，变径组件用于使其能自由转动从而使行走轮组件紧贴于外部管道内壁，行走轮组件用于带动轮腿式变径管道内壁爬行机器人行进。

其中，动力组件包括步进电机和内滚筒；内滚筒为环形结构，步进电机设于内滚筒的环形内侧，步进电机用于驱动转动连接件沿内滚筒的中心线进行轴向转动。

其中，从动组件包括外滚筒、保持架以及嵌设于保持架中空部内的若干滚珠；

外滚筒为环形结构，外滚筒套设于内滚筒，且与内滚筒相同中心线设置，外滚筒与转动连接件固定连接，外滚筒受控于转动连接件以实现周向转动；

其中，转动连接件为驱动盘，驱动盘为均匀分布的六孔圆盘；