專利名稱：基于推拉電磁鐵的管道探索機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種蠕動(dòng)式管道探索機(jī)器人，具體地說是一種采用脹緊摩 擦原理，可適應(yīng)不同管徑的推拉式電磁驅(qū)動(dòng)管道探索機(jī)器人。
(二)
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代化建設(shè)的加快，管道走進(jìn)了人們生活和工作中的每個(gè)地方，有輸 送流體的管道，如城市給排水管道、石油管道和天然氣管道等等；還有起保護(hù) 作用的管道，如電線、光纜的外包管道等。這些形形色色的管道給人們生活和 工作帶來極大便利的同時(shí)，也給我們制造了很多麻煩，比如疏通堵塞的下水管 道，檢修破裂的石油、天然氣輸送管道，以及在電、光纜管道中進(jìn)行穿線、排 線等工作都是比較困難的。尤其是深埋入土的地下管道更加令人棘手無奈。而 在這方面管道機(jī)器人卻可以發(fā)揮很大的作用，有著廣闊的市場(chǎng)前景。管道機(jī)器 人屬于特種機(jī)器人的范疇，其目的在于研制可在管內(nèi)(或管外)作業(yè)的機(jī)器人。 管內(nèi)作業(yè)機(jī)器人可以沿管道內(nèi)壁自動(dòng)行走，并攜帶各種檢測(cè)儀器和操作工具， 在操作人員的遙控下自動(dòng)完成探傷(腐蝕程度、裂紋。焊接缺陷等)及補(bǔ)口(對(duì) 接焊縫防腐處理、防腐層缺陷處理等)等作業(yè)。隨著交通、能源、石油、化工 以及城市建設(shè)的高速發(fā)展，對(duì)管道工程技術(shù)與管內(nèi)作業(yè)機(jī)器人將會(huì)有更高的要 求和廣泛的應(yīng)用。關(guān)于管道機(jī)器人的報(bào)道也較多，例如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01128568.0、名稱為"彈簧蠕行管道機(jī)器人"；專利申請(qǐng)?zhí)枮?00710035846.9、 名稱為"蠕動(dòng)式微小管道機(jī)器人"等等。機(jī)器人的移動(dòng)結(jié)構(gòu)形式主要取決于移
動(dòng)環(huán)境，目前，管內(nèi)機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)形式主要有車輪式、履帶式、腿足式、 步進(jìn)式、蠕動(dòng)式和蛇行式等幾種，分別適合于各種不同的環(huán)境場(chǎng)合。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可適應(yīng)不同管徑、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的基于 推拉電磁鐵的管道探索機(jī)器人。 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
它包括前后兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)和三個(gè)推拉式電磁鐵；每個(gè)推拉式電磁鐵
3由線圈底座，安裝在線圈底座上的線圈和拉桿組成；每個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)是由 四根連桿鉸接而成；在每個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)中的一條對(duì)角線的兩個(gè)鉸接點(diǎn)上裝 有摩擦塊，另一條對(duì)角線的兩個(gè)鉸接點(diǎn)分別與推拉式電磁鐵的拉桿和線圈底座 相連接；兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)之間通過中間推拉式電磁鐵相連。 本發(fā)明還可以包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征
1、 與推拉式電磁鐵的線圈底座連接的鉸接點(diǎn)處設(shè)置調(diào)節(jié)滑塊，調(diào)節(jié)滑塊上 帶有調(diào)節(jié)螺母組，調(diào)節(jié)螺母組安裝在螺桿上，推拉式電磁鐵的線圈底座與螺桿 相連，所述的兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)之間通過中間推拉式電磁鐵相連是中間推拉 式電磁鐵的拉桿和線圈底座分別連接在前后兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)的螺桿相連。
2、 中間推拉式電磁鐵的拉桿與螺桿之間設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)套，中間推拉式電磁鐵的 拉桿端部與轉(zhuǎn)動(dòng)套通過活動(dòng)鉸鏈相接。
本發(fā)明的主要構(gòu)成包括兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)和三個(gè)推拉式電磁鐵，平行四 邊形機(jī)構(gòu)是由四根連桿鉸接而成，在四邊形其中一條對(duì)角線的兩個(gè)鉸接點(diǎn)上裝 有摩擦塊(也就是機(jī)器人的腳)，另一條對(duì)角線的兩個(gè)鉸接點(diǎn)分別與推拉式電磁 鐵的拉桿和線圈底座相連接，依靠復(fù)位彈簧復(fù)位。當(dāng)電磁鐵線圈通電時(shí)，吸引 拉桿，使平行四邊形機(jī)構(gòu)的一條對(duì)角線長度縮短，根據(jù)平行四邊形的性質(zhì)，另 一條對(duì)角線的長度就要伸長，也就是機(jī)器人的一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)的兩個(gè)摩擦 塊間的距離增大，從而實(shí)現(xiàn)脹緊摩擦管壁；當(dāng)電磁鐵線圈斷電時(shí)，拉桿在復(fù)位 彈簧的作用下回到原來的位置，平行四邊形復(fù)位，摩擦塊松開。本發(fā)明采用兩
個(gè)這樣的平行四邊形機(jī)構(gòu)充當(dāng)機(jī)器人的前后腳，而前后腳之間由中間個(gè)推拉式 電磁鐵7相連，構(gòu)成機(jī)器人的腰。
本發(fā)明采用推拉電磁鐵作為驅(qū)動(dòng)元件，大大簡(jiǎn)化了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的內(nèi)容， 提高了工作效率；基于平行四邊形機(jī)構(gòu)的動(dòng)作原理，采用脹緊摩擦方式動(dòng)作， 可以適用于管徑在特定范圍內(nèi)變化的管道，同時(shí)對(duì)管道的材料也具有很強(qiáng)的適 應(yīng)能力；當(dāng)需要較大摩擦力的情況下，也可以通過增加徑向、周向的"腳"的 數(shù)目來實(shí)現(xiàn)，具有靈活的結(jié)構(gòu)形式和較強(qiáng)的負(fù)載能力。

圖1是本管道探索機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖； 圖2是推拉式電磁鐵的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述
結(jié)合圖l，本發(fā)明的主要構(gòu)成包括前端連接帽l、前端連桿2、前端推拉電
磁鐵3、前端摩擦塊4 (機(jī)器人腳)、前調(diào)節(jié)滑塊5、前螺桿6、中間推拉電磁鐵 7、轉(zhuǎn)動(dòng)套8、后螺桿9、后調(diào)節(jié)滑塊IO、后端摩擦塊ll、后端推拉電磁鐵12、 后端連桿、后端連接帽14、前調(diào)節(jié)螺母組15和后調(diào)節(jié)螺母組16構(gòu)成。連接帽 1、 14分別與連桿2、 13通過活動(dòng)鉸鏈相連，前端、后端推拉電磁鐵3、 12的 拉桿分別與連接帽l、 14鉸接，前端、后端推拉電磁鐵3、 12的底座分別與前、 后螺桿6、 9固定連接，前、后調(diào)節(jié)滑塊5、 IO分別與前端、后端連桿2、 13鉸 接，而前、后調(diào)節(jié)滑塊5、 IO本身分別由前、后調(diào)節(jié)螺母組15、 16分別夾緊在 前、后螺桿6、 9上，構(gòu)成前、后端的平行四邊形機(jī)構(gòu)。兩個(gè)四邊形結(jié)構(gòu)通過中 間推拉電磁鐵7 (機(jī)器人的腰)連接，前后兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)依靠前、后端 推拉電磁鐵3、 12的通斷電來實(shí)現(xiàn)對(duì)管壁的脹緊摩擦和松開，而中間推拉電磁 鐵7則實(shí)現(xiàn)機(jī)器人整體的移動(dòng)。
對(duì)于不同的管徑可以改變前、后調(diào)節(jié)滑塊5、 IO在前、后螺桿6、 9上的位 置來改變平行四邊形的對(duì)角線長度，從而滿足對(duì)不同管徑的要求。當(dāng)調(diào)節(jié)了滑 塊位置也無法滿足要求時(shí)，還可更換前端、后端連桿2、 13的長度，即改變四 邊形的邊長來增大對(duì)角線長度，實(shí)現(xiàn)對(duì)管徑的脹緊，而且連桿間是通過鉸鏈連 接，便于更換，除此外改變前端、后端推拉電磁鐵3、 12的行程也可改變對(duì)管 徑的適應(yīng)。
結(jié)合圖1所示前端推拉式電磁鐵3為機(jī)器人的行進(jìn)方向，控制方式為編程 控制前端、中間、后端推拉電磁鐵3、 7、 12的通斷電。
(1) 將整個(gè)機(jī)器人放入管道的入口端，啟動(dòng)機(jī)器人，前端推拉電磁鐵3通電， 前端連桿2被收回，前端四邊形機(jī)構(gòu)被拉扁，對(duì)應(yīng)前端摩擦塊4的間距 增大，脹緊管壁，依靠摩擦力卡緊管道；
(2) 中間推拉電磁鐵7通電，將其拉桿吸回，帶動(dòng)后面的四邊形機(jī)構(gòu)整體前 移；
(3) 后端推拉電磁鐵12通電，將連桿13收回，把后面的四邊形機(jī)構(gòu)拉扁， 對(duì)應(yīng)的后端摩擦塊ll脹緊管壁，卡住管道；(4)前端推拉電磁鐵3和中間推拉電磁鐵7同時(shí)斷電，前端連桿2在復(fù)位彈 簧的作用下回到原來的位置，使機(jī)器人的前端摩擦塊4松開，同時(shí)中間 推拉電磁鐵7拉桿復(fù)位實(shí)現(xiàn)前進(jìn)動(dòng)作。 如此循環(huán)，通過程序改變?nèi)齻€(gè)推拉電磁鐵的通斷電頻率可以控制機(jī)器人的 行進(jìn)速度。當(dāng)機(jī)器人需要后退時(shí)，改變?nèi)齻€(gè)推拉電磁鐵的通斷電順序就可實(shí)現(xiàn) 機(jī)器人的后退動(dòng)作。
轉(zhuǎn)彎的實(shí)現(xiàn)參見附圖1，中間推拉式電磁鐵7的拉桿端部與轉(zhuǎn)動(dòng)套8的連 接是通過活動(dòng)鉸鏈相接的，當(dāng)機(jī)器人轉(zhuǎn)彎時(shí)，中間推拉電磁鐵7的拉桿與后前 端四邊形之間通過轉(zhuǎn)動(dòng)套8的活動(dòng)鉸鏈轉(zhuǎn)過一定的角度，中間電磁鐵的線圈底 座與前螺桿6及前端四邊形固定連接，這樣前、后四邊形間就形成了一定的角 度實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎。
權(quán)利要求
1、一種基于推拉電磁鐵的管道探索機(jī)器人，其特征是它包括前后兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)和三個(gè)推拉式電磁鐵；每個(gè)推拉式電磁鐵由線圈底座，安裝在線圈底座上的線圈和拉桿組成；每個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)是由四根連桿鉸接而成；在每個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)中的一條對(duì)角線的兩個(gè)鉸接點(diǎn)上裝有摩擦塊，另一條對(duì)角線的兩個(gè)鉸接點(diǎn)分別與推拉式電磁鐵的拉桿和線圈底座相連接；兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)之間通過中間推拉式電磁鐵相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于推拉電磁鐵的管道探索機(jī)器人，其特征是 與推拉式電磁鐵的線圈底座連接的鉸接點(diǎn)處設(shè)置調(diào)節(jié)滑塊，調(diào)節(jié)滑塊上帶有調(diào) 節(jié)螺母組，調(diào)節(jié)螺母組安裝在螺桿上，推拉式電磁鐵的線圈底座與螺桿相連， 所述的兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)之間通過中間推拉式電磁鐵相連是中間推拉式電磁 鐵的拉桿和線圈底座分別連接在前后兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)的螺桿相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于推拉電磁鐵的管道探索機(jī)器人，其特征 是中間推拉式電磁鐵的拉桿與螺桿之間設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)套，中間推拉式電磁鐵的拉 桿端部與轉(zhuǎn)動(dòng)套通過活動(dòng)鉸鏈相接。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種基于推拉電磁鐵的管道探索機(jī)器人。它包括前后兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)和三個(gè)推拉式電磁鐵；每個(gè)推拉式電磁鐵由線圈底座，安裝在線圈底座上的線圈和拉桿組成；每個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)是由四根連桿鉸接而成；在每個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)中的一條對(duì)角線的兩個(gè)鉸接點(diǎn)上裝有摩擦塊，另一條對(duì)角線的兩個(gè)鉸接點(diǎn)分別與推拉式電磁鐵的拉桿和線圈底座相連接；兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)之間通過中間推拉式電磁鐵相連。本發(fā)明是一種依靠摩擦脹緊原理，采用推拉式電磁鐵驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)蠕動(dòng)行走的可適應(yīng)不同管徑的管道機(jī)器人，具有可適應(yīng)不同管徑、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16L55/26GK101463936SQ200910071240
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者浩 劉, 李利維, 王玉甲 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)