專利名稱：支撐輪式管道機器人牽引裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及管道機器人的牽引裝置，尤其是用于搭載無損檢測裝置和作業(yè)裝置，對工作中的油氣管道進(jìn)行在役檢測、清理、維護(hù)，以保障管道的安全和暢通無阻地工作的支撐輪式管道機器人牽引機構(gòu)。
背景技術(shù)：
管道機器人是針對輸油、氣等工業(yè)管道的檢測、噴涂、接口焊接、異物清理等維護(hù)檢修作業(yè)所研制的一種特種機器人，它綜合了智能移動載體技術(shù)和管道缺陷無損檢測技術(shù)。通過攜帶的無損檢測裝置和作業(yè)裝置，對工作中的油氣管道進(jìn)行在役檢測、清理、維護(hù)，以保障管道的安全和暢通無阻地工作。。按照管道機器人在管道內(nèi)運動的動力源及運動可控性，可將這些機器人管內(nèi)運動方式分為被動運動方式和主動運動方式兩大類。其中，主動運行方式主要有仿生運動式、履帶式、螺旋驅(qū)動式、車型式和支撐輪式；被動運行方式是以管道介質(zhì)壓差為驅(qū)動的PIG。支撐輪式管道機器人在周向布置若干組支撐機構(gòu)支撐在管壁上，整體稱對稱分布，能在管內(nèi)沿軸向行走。由于對稱支撐，當(dāng)機器人在管道中運行時，遇到管道直徑發(fā)生變化或運行情況發(fā)生變化時，機器人的中心軸線能自動與管道中心軸線保持一致。所以機器人運動穩(wěn)定性好。通過支撐機構(gòu)張開可以產(chǎn)生較大的封閉力，牽引能力強。其中牽引機構(gòu)是機器人的核心，它決定了管道機器人整體的性能。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)背景技術(shù)所述，本實用新型的目的在于提供管道機器人一個牽引裝置，采用支撐輪式管道機器人技術(shù)，使機器人具有足夠的牽引力和管徑變化適應(yīng)能力，可以搭載無損檢測裝置和作業(yè)裝置的支撐輪式管道機器人牽引機構(gòu)。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種支撐輪式管道機器人牽引裝置，主要由驅(qū)動機構(gòu)(I)、支撐機構(gòu)(2)、傳感器模塊(3)和機架(4)組成，其中:驅(qū)動機構(gòu)(I)由蝸桿(11)、蝸輪(12)、同步帶輪(13)、同步帶(14)和驅(qū)動輪(15)組成；支撐機構(gòu)由滾珠絲杠(21)、驅(qū)動輪轂(22)，四連桿機構(gòu)(23)、柔性緩沖裝置(24)組成；傳感器模塊(3)由壓力傳感器組成；機架(4)由固定輪轂(31)、后板(32 )和導(dǎo)軌(33 )組成；傳感器模塊(3 )置于驅(qū)動機構(gòu)(I)上控制支撐機構(gòu)(2 )撐開或收縮，機架(4)將驅(qū)動機構(gòu)(I)和支撐機構(gòu)(2)組合成一個整體。所述的驅(qū)動機構(gòu)(I)采用單電機全驅(qū)動方式，蝸桿(11)固定在固定輪轂(31)上；
三個蝸輪(12) 120°均勻安裝在蝸桿(11)上；同步帶輪(13)與蝸輪(12)同軸布置；同步帶(14)連接同步帶輪(13)和驅(qū)動輪(15)。所述的滾珠絲杠(21)固定在后板(32)上；驅(qū)動輪轂(22)安裝在滾珠絲杠(21)上并可以前進(jìn)或后退，四連桿機構(gòu)(23)與固定輪轂(31)和驅(qū)動輪轂(22)連接；柔性緩沖裝置
(24)由彈簧構(gòu)成。[0009]所述的四連桿機構(gòu)(23)上安裝三組驅(qū)動輪(15)、同步帶(14)和柔性緩沖裝置
(24)，并以120°均勻布置。所述的導(dǎo)軌(33)連接固定輪轂(31)、驅(qū)動輪轂(22)和后板(32)。由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型具有以下優(yōu)點和效果:1、本實用新型通過傳感器模塊實現(xiàn)反饋控制，實時采集管壁對驅(qū)動輪的壓力，控制牽引力變化；2、本實用新型通過傳感器模塊采集壓力波動，分析管徑的變化從而控制支撐機構(gòu)張開或收縮，以適應(yīng)管徑變化；3、本實用新型傳感器模塊起到過載保護(hù)作用，防止機構(gòu)超過額定載荷。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)總體示意圖；圖2為本實用新型驅(qū)動機構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型支撐機構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型機架結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型可以根據(jù)附圖進(jìn)行實施，
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。由圖1示出一種支撐輪式管道機器人牽引裝置示意圖，主要由驅(qū)動機構(gòu)1、支撐機構(gòu)2、傳感器模塊3和機架4組成。由圖2示出驅(qū)動機構(gòu)I由蝸桿11、蝸輪12、同步帶輪13、同步帶14和驅(qū)動輪15組成，驅(qū)動機構(gòu)I采用單電機全驅(qū)動方式，三個驅(qū)動輪120度均勻布置，蝸桿12沿牽引機構(gòu)中心軸線布置并固定在固定輪轂31上；三個蝸輪120度均勻安裝在蝸桿12上；同步帶輪13與蝸輪12同軸并安裝在固定輪轂31上；同步帶14連接同步帶輪13和驅(qū)動輪15。外接電機將扭矩通過蝸桿11傳遞給三個蝸輪12，蝸輪12同時帶動同步帶輪13運動，通過同步帶14將扭矩傳遞給驅(qū)動輪15，進(jìn)而帶動機構(gòu)前進(jìn)。傳感器模塊3置于驅(qū)動機構(gòu)I上由壓力傳感器構(gòu)成，可以實時采集管壁對驅(qū)動輪的壓力，經(jīng)計算和分析后，可以控制外接電機，從而實現(xiàn)對驅(qū)動機構(gòu)I和支撐機構(gòu)2的反饋控制，即當(dāng)壓力傳感器采集到的壓力大于最大壓力上限時，控制滾珠絲杠21運動使支撐機構(gòu)2收縮避免壓力負(fù)荷過大發(fā)生損壞；或當(dāng)管徑變大時，管壁對驅(qū)動輪15的壓力會減小或消失，壓力傳感器將信號反饋并控制滾珠絲杠21運動使支撐機構(gòu)2張開，以適應(yīng)管徑變化。由圖3示出支撐機構(gòu)2由滾珠絲杠21、驅(qū)動輪轂22，四連桿機構(gòu)23和柔性緩沖裝置24組成。滾珠絲杠21沿牽引機構(gòu)中心軸線布置在后板32上；驅(qū)動輪轂22安裝在滾珠絲杠21上，隨著滾珠絲杠21的旋轉(zhuǎn)前進(jìn)或后退，導(dǎo)桿33穿過驅(qū)動輪轂22，使其周向相對固定；四連桿機構(gòu)23與固定輪轂31和驅(qū)動輪轂22連接，并隨著驅(qū)動輪轂22的前進(jìn)或后退而運動；柔性緩沖裝置24主要由彈簧構(gòu)成。外接電機驅(qū)動滾珠絲杠21旋轉(zhuǎn)，使其上的驅(qū)動輪轂22前進(jìn)或后退，使四連桿機構(gòu)23運動，從而使支撐機構(gòu)2張開或收縮以適應(yīng)管徑變化。由圖4示出機架4由固定輪轂31、后板32和導(dǎo)軌33組成，機架將驅(qū)動機構(gòu)I和支撐機構(gòu)2組合成一個整體。
權(quán)利要求1.一種支撐輪式管道機器人牽引裝置，主要由驅(qū)動機構(gòu)(I)、支撐機構(gòu)(2)、傳感器模塊(3 )和機架(4 )組成，其特征在于:驅(qū)動機構(gòu)(I)由蝸桿(11)、蝸輪(12 )、同步帶輪(13 )、同步帶(14)和驅(qū)動輪(15)組成；支撐機構(gòu)(2)由滾珠絲杠(21)、驅(qū)動輪轂(22)，四連桿機構(gòu)(23)、柔性緩沖裝置(24)組成；傳感器模塊(3)由壓力傳感器組成；機架(4)由固定輪轂(31)、后板(32)和導(dǎo)軌(33)組成；傳感器模塊(3)置于驅(qū)動機構(gòu)(I)上控制支撐機構(gòu)(2)撐開或收縮，機架(4)將驅(qū)動機構(gòu)(I)和支撐機構(gòu)(2)組合成一個整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐輪式管道機器人牽引裝置，其特征在于:所述的驅(qū)動機構(gòu)(I)采用單電機全驅(qū)動方式，蝸桿(11)固定在固定輪轂(31)上；三個蝸輪(12)120°均勻安裝在蝸桿(11)上；同步帶輪(13)與蝸輪(12)同軸布置；同步帶(14)連接同步帶輪(13)和驅(qū)動輪(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐輪式管道機器人牽引裝置，其特征在于:所述的滾珠絲杠(21)固定在后板(32)上；驅(qū)動輪轂(22)安裝在滾珠絲杠(21)上并可以前進(jìn)或后退，四連桿機構(gòu)(23)與固定輪轂(31)和驅(qū)動輪轂(22)連接；柔性緩沖裝置(24)由彈簧構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐輪式管道機器人牽引裝置，其特征在于:所述的四連桿機構(gòu)(23)上安裝三組驅(qū)動輪(15)、同步帶(14)和柔性緩沖裝置(24)，并以120°均勻布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支撐輪式管道機器人牽引裝置，其特征在于:所述的導(dǎo)軌(33)連接固定輪轂(31)、驅(qū)動輪轂(22)和后板(32)。
專利摘要一種支撐輪式管道機器人牽引裝置，主要由驅(qū)動機構(gòu)(1)、支撐機構(gòu)(2)、傳感器模塊(3)和機架(4)組成，其中，驅(qū)動機構(gòu)(1)采用單電機全驅(qū)動方式，三個驅(qū)動輪120度均勻布置，由蝸輪蝸桿、同步帶和驅(qū)動輪等組成；支撐機構(gòu)(2)可以實現(xiàn)主動和被動支撐，使機器人具有一定管徑變化適應(yīng)能力；傳感器模塊(3)由壓力傳感器組成，配合其他機構(gòu)可以實現(xiàn)牽引力的調(diào)節(jié)和支撐機構(gòu)的控制；機架(4)連接和固定驅(qū)動機構(gòu)(1)與支撐機構(gòu)(2)。本實用新型的牽引機構(gòu)可以用于搭載無損檢測裝置和作業(yè)裝置，對工作中的油氣管道進(jìn)行在役檢測、清理和維護(hù)，以保障管道的安全和暢通無阻地工作。
文檔編號F16L55/32GK202937957SQ201220618860
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者曹建樹, 李楊, 李魁龍 申請人:北京石油化工學(xué)院