專利名稱：一種噴流推進式管道機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于機器人技術領域，尤其涉及一種噴流推進式管道機器人。
背景技術：
在一般エ業(yè)、核設施、石油天然氣、軍事裝備等領域中，管道作為ー種有效的物料輸送手段而得到廣泛的應用。為提高管道的壽命、防止泄露等事故發(fā)生，就必須對管道進行有效的檢測維護，管道機器人為滿足該需要而產生。管道機器人是ー種可沿細小管道內部或外部自動行走、攜帯一種或多種傳感器及操作機械，在工作人員的遙控操作或計算機自動控制下，進行一系列管道作業(yè)的機、電、儀一體化系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現有一般エ業(yè)、核設施、石油天然氣、軍事裝備等領域中對管道的廣泛·應用的現狀，提出一種噴流推進式管道機器人，對管道進行有效的檢測維護，提高管道的壽命、防止泄露等事故發(fā)生。本發(fā)明是這樣實現的，一種噴流推進式管道機器人，其特征在于，所述機器人由機艙、機艏和轉向模塊三部分組成，其中機器人的機艙中安裝有無線通訊模塊、控制模塊、電源模塊、推進模塊、檢測模塊、定位模塊和制動模塊；機艙部分和機艏部分的聯(lián)結是通過轉向模塊連接，連接部分包圍有ー層蒙皮；所述機器人安裝有蓄電池；機器人的機艏內安裝有溫度傳感器和CXD攝像頭。進ー步，所述機器人外部包有聚氨脂或橡膠，并在機艙的尾部開有流體通道，供流體流通。進ー步，在所述機器人的機艏和機艙外各安裝有成120度等間隔圓周分布3個支撐輪組件。進ー步，所述機艙安裝有3個具有徑向調節(jié)功能的支撐輪。本發(fā)明提供的噴流推進式管道機器人，采用同軸對轉結構使機器人運轉平穩(wěn)，機器人的能量主要由自身攜帯蓄電池提供，機器人固定時可以通過流經的液體驅動同軸對轉的渦輪葉片為蓄電池充電，轉向動作主要通過ニ級齒輪傳動，其可控性強，萬向節(jié)活動靈敏，結構合理，配合緊湊，效果良好。該結構將同軸對轉機構用于管道機器人屬于首創(chuàng)。


圖I是本發(fā)明提供的管道機器人結構俯視圖；圖2是本發(fā)明提供的管道機器人結構剖視圖。圖中1、軸承端蓋；2、軸承；3、支撐輪；4、外套筒；5、中間套筒；6、內套筒；7、壓縮彈簧；8、制動塊；9、電磁鐵；10、大圓錐齒輪；11、小圓錐齒輪；12、軸承I ;13、軸承蓋I ;14后渦輪葉片；15、滾針軸承；16、傳動軸；17、前渦輪葉片；18、電機；19、軸承及軸承端蓋；20、扇形齒輪；21、齒輪軸。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進ー步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖1、2示出了本發(fā)明實施例提供的管道機器人結構。為了便于說明，僅僅示出了與本發(fā)明相關的部分。壓縮彈簧7上部嵌套在內套筒6內部，用固定螺釘固定；中間套筒5安裝在壓縮彈簧7外部，與內套筒6相連；外套筒4位于壓縮彈簧7下部，通過固定螺釘固定；支撐輪3與軸承2相連；·軸承2外部安裝了軸承端蓋I ;制動塊8和制動架是聯(lián)結在一起；制動塊8與支撐輪3相連； 銜鐵與電磁鐵9相連；電機188的輸出軸與電機輸出齒輪相連；安裝在傳動軸16上的齒輪，與電機輸出齒輪嚙合；軸承I 12與軸承蓋I 13安裝在傳動軸16上；鎖緊螺母與大圓錐齒輪10相連；前渦輪葉片17和后渦輪葉片14同軸安裝在傳動軸16上；小圓錐齒輪11與大圓錐齒輪10嚙合；軸用彈性擋圈I與前渦輪葉片17相連；軸用彈性擋圈II與后渦輪葉片14相連。齒輪軸21與扇形齒輪20嚙合；扇形齒輪20與軸承及軸承端蓋19相連；本例中的一種噴流推進式管道機器人，軸承端蓋I、軸承2、支撐輪3、外套筒4、中間套筒5、內套筒6、壓縮彈簧7、制動塊8、電磁鐵9、大圓錐齒輪10、小圓錐齒輪11、軸承I12、軸承蓋I 13、后渦輪葉片14、滾針軸承15、傳動軸16、前渦輪葉片17、電機188、軸承及軸承端蓋19、扇形齒輪20和齒輪軸21組成。制動塊8和制動架是聯(lián)結在一起的。機器人制動的控制是通過控制制動塊8與支撐輪3的摩擦カ實現的。電磁鐵9失電時，電磁鐵9中的銜鐵在彈簧カ的作用下向下運動，從而帶動制動塊8壓迫支撐輪3，支撐輪3與管壁的滾動摩擦カ變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，當該摩擦力大于機器人所受推力時，機器人的運動就停止，機器人便卡在管道內，此時推進模塊可以發(fā)電成為蓄能模塊。電磁鐵9的失電可以通過主動控制，也可以是被動失電。即機器人攜帯的蓄電池電能耗盡時，電磁鐵9處于失電狀態(tài)，機器人停止運動。當電磁鐵9得電時，銜鐵與鐵心產生的電磁力克服彈簧力，通過制動架把制動塊8拉起，則恢復支撐輪3在管壁上的滾動。推進模塊為機器人提供驅動力，機器人依靠噴流推進前進，噴流由ー對同軸對轉的渦輪葉片產生，電機18的正反轉控制管道機器人前進，后退動作。為了抵消渦輪葉片旋轉時給機器人的反作用力，我們采用同軸對轉機構，前渦輪葉片17為左旋型，后渦輪葉片14為右旋型。當電機18帶動前渦輪葉片17旋轉時，通過2個圓錐齒輪同時帶動后渦輪葉片14反向旋轉。由于兩葉片的大小、轉速相等，旋轉方向相反，各自對機器人產生的正反力矩能夠相互抵消，產生的軸向作用力相互疊加推動機器人運動。轉向模塊機構設計方案的主要優(yōu)點是在整個對轉渦輪葉片的推進系統(tǒng)中，前渦輪葉片產生的未被有效利用的渦動能量能夠在后一渦輪葉片上得到了利用，轉化為有效的推進動力，提高了推進效率。而且本模塊利用同軸對轉的結構設計巧妙地抵消了葉片旋轉時所產生的反カ矩，使機器人在管道內平穩(wěn)運行。

本例中的一種噴流推進式管道機器人，其特征在于機器人由機艙、機艏和轉向模塊三部分組成，其中機器人的機艙中安裝有無線通訊模塊、控制模塊、電源模塊、推進模塊、檢測模塊、定位模塊和制動模塊。機器人的鏈接部分主要是ー個轉向模塊，用于完成機器人在管道內的主動轉向功能。當機器人運行到管道岔道時，只要通過調節(jié)轉向模塊控制導向部分向盆道方向產生一定角度的偏轉，導向部分就可以改變機器人的運動方向，進入盆道。機器人的機艏內安裝有溫度傳感器和CCD攝像頭。主要用于采集現場溫度的以及拍攝實地情況，并傳輸到電腦上顯示，同時對圖像進行壓縮處理。機艙部分和機艏部分的聯(lián)結是通過轉向模塊連接，連接部分包圍有ー層蒙皮，用于保護轉向模塊的連接。同吋，由于機器人通常在油、水介質和高壓、高溫的環(huán)境下工作，為了保護機器人的內部元器件，機器人外部包有聚氨脂或橡膠，并在機艙的尾部開有流體通道，供流體流通。在機器人的機艏和機艙外各安裝有成120度等間隔圓周分布3個支撐輪組件，以保證有效支撐。安裝于機艙的3個支撐輪具有徑向調節(jié)功能，既可以控制機器人運行速度，也可以制動。本發(fā)明實施例提供的噴流推進式管道機器人，機器人由機艙、機艏和轉向模塊三部分組成，其中機器人的機艙中安裝有無線通訊模塊、控制模塊、電源模塊、推進模塊、檢測模塊、定位模塊和制動模塊。機器人的鏈接部分主要是ー個轉向模塊，用于完成機器人在管道內的主動轉向功能。當機器人運行到管道岔道時，只要通過調節(jié)轉向模塊控制導向部分向盆道方向產生一定角度的偏轉，導向部分就可以改變機器人的運動方向，進入盆道。機器人的機艏內安裝有溫度傳感器和CXD攝像頭。主要用于采集現場溫度的以及拍攝實地情況，并傳輸到電腦上顯示，同時對圖像進行壓縮處理。機艙部分和機艏部分的聯(lián)結是通過轉向模塊連接，連接部分包圍有ー層蒙皮，用于保護轉向模塊的連接。同吋，由于機器人通常在油、水介質和高壓、高溫的環(huán)境下工作，為了保護機器人的內部元器件，機器人外部包有聚氨脂或橡膠，并在機艙的尾部開有流體通道，供流體流通。在機器人的機艏和機艙外各安裝有成120度等間隔圓周分布3個支撐輪組件，以保證有效支撐。安裝于機艙的3個支撐輪具有徑向調節(jié)功能，既可以控制機器人運行速度，也可以制動。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種噴流推進式管道機器人，其特征在于，所述機器人由機艙、機艏和轉向模塊三部分組成，其中機器人的機艙中安裝有無線通訊模塊、控制模塊、電源模塊、推進模塊、檢測模塊、定位模塊和制動模塊；機艙部分和機艏部分的聯(lián)結是通過轉向模塊連接，連接部分包圍有一層蒙皮；所述機器人安裝有蓄電池；機器人的機艏內安裝有溫度傳感器和CCD攝像頭。
2.如權利要求I所述的噴流推進式管道機器人，其特征在于，所述機器人外部包有聚氨脂或橡膠，并在機艙的尾部開有流體通道，供流體流通。
3.如權利要求I所述的噴流推進式管道機器人，其特征在于，在所述機器人的機艏和機艙外各安裝有成120度等間隔圓周分布3個支撐輪組件。
4.如權利要求I所述的噴流推進式管道機器人，其特征在于，所述機艙安裝有3個具有徑向調節(jié)功能的支撐輪。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種噴流推進式管道機器人，機器人由機艙、機艏和轉向模塊三部分組成，其中機器人的機艙中安裝有無線通訊模塊、控制模塊、電源模塊、推進模塊、檢測模塊、定位模塊和制動模塊；通過調節(jié)轉向模塊控制導向部分向岔道方向產生一定角度的偏轉，導向部分就可以改變機器人的運動方向，進入岔道。溫度傳感器和CCD攝像頭用于采集現場溫度的以及拍攝實地情況，并傳輸到電腦上顯示，同時對圖像進行壓縮處理。轉向模塊連接部分包圍有一層蒙皮，用于保護轉向模塊的連接。機器人外部包有聚氨脂或橡膠，并在機艙的尾部開有流體通道，供流體流通。在機器人的機艏和機艙外各安裝有成120度等間隔圓周分布3個支撐輪組件，以保證有效支撐。
文檔編號F16L55/36GK102788225SQ20121031160
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權日2012年8月24日
發(fā)明者姚立健, 張人華, 李飛飛, 趙大旭, 雷良育 申請人:浙江農林大學