蠕蟲(chóng)式管道爬行機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種管道爬行機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]管道機(jī)器人是基于一般機(jī)器人技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)特種機(jī)器人。它們用于做人不能做的事，在人無(wú)法進(jìn)入的管道狹小空間進(jìn)行作業(yè)，在人無(wú)法適應(yīng)的環(huán)境下進(jìn)行危險(xiǎn)作業(yè)。管道機(jī)器人是一種可沿管道內(nèi)壁行走的機(jī)械，它可以攜帶一種或多種傳感器及操作裝置，在操作人員的遠(yuǎn)距離控制下進(jìn)行一系列的管道檢測(cè)維修作業(yè)。多年來(lái)世界各國(guó)對(duì)管道機(jī)器人的研究十分重視，對(duì)其研究逐步從試驗(yàn)研究轉(zhuǎn)入到實(shí)際應(yīng)用。目前，多種技術(shù)融合、多智能體網(wǎng)絡(luò)是管道機(jī)器人研究的發(fā)展方向，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著重要作用并具有重大的戰(zhàn)略意義。
[0003]至今人們已研制出多種管道機(jī)器人。德國(guó)Kuntze研制出四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)管道檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)。西班牙Jorge Momleda研制出利用水流噴射驅(qū)動(dòng)的管道機(jī)器人系統(tǒng)；日本東京工業(yè)大學(xué)研制出螺旋推動(dòng)螺旋輪的管道機(jī)器人系統(tǒng);東京油氣有限公司曾開(kāi)發(fā)出世界上第一臺(tái)無(wú)纜管道爬行機(jī)器人。中國(guó)哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制六獨(dú)立輪驅(qū)動(dòng)管內(nèi)檢測(cè)牽引機(jī)器人。
[0004]迄今為止，目前一些管道機(jī)器人能進(jìn)行一些探測(cè)及信號(hào)傳送和有限的清淤和除障作業(yè)，但在垂直上升管道內(nèi)爬行能力、在變直徑和拐陡彎管道內(nèi)運(yùn)行靈活性、在長(zhǎng)距離密封管道內(nèi)牽引電纜能力等能力仍很差。在變內(nèi)徑、彎曲、交叉管道清淤和除障作業(yè)的管道機(jī)器人未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有管道機(jī)器人在垂直管道內(nèi)爬行能力差、在變內(nèi)徑、彎曲、交叉管道內(nèi)運(yùn)行不靈活以及牽引能力不足問(wèn)題，本發(fā)明提供一種蠕蟲(chóng)式管道爬行機(jī)器人。本發(fā)明通過(guò)上、下足機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，能沿管道內(nèi)壁爬行;通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)與彈簧的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，可在管道內(nèi)蠕蟲(chóng)式柔性伸縮與轉(zhuǎn)彎。
[0006]本發(fā)明包括上足機(jī)構(gòu)，下足機(jī)構(gòu)，三個(gè)牽引機(jī)構(gòu)和彈簧，其中，三個(gè)牽引機(jī)構(gòu)設(shè)在下足機(jī)構(gòu)上，上足機(jī)構(gòu)和下足機(jī)構(gòu)之間通過(guò)彈簧和牽引機(jī)構(gòu)的繩索連接。
[0007]所述上足機(jī)構(gòu)包括主電機(jī)、上足機(jī)構(gòu)機(jī)座、導(dǎo)板、絲杠、三個(gè)相同的導(dǎo)桿和三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的擺桿機(jī)構(gòu)，每個(gè)擺桿機(jī)構(gòu)包括擺桿、連桿、支撐腳、小彈簧，機(jī)座與導(dǎo)板都呈圓板形狀，且相互平行;三個(gè)擺桿機(jī)構(gòu)在上足機(jī)構(gòu)機(jī)座與導(dǎo)板之間圓周均布，在上足機(jī)構(gòu)機(jī)座和導(dǎo)板上均設(shè)有相對(duì)應(yīng)的一個(gè)中心垂直通孔、三個(gè)圓周均布的垂直通孔和三個(gè)圓周均布的水平孔，圓周垂直孔位置與水平孔位置的徑向夾角是60度;擺桿中部和兩端分別設(shè)有三個(gè)平行的通孔，連桿兩端設(shè)有兩個(gè)平行通孔，支撐腳中部設(shè)有一個(gè)通孔;主電機(jī)與上足機(jī)構(gòu)機(jī)座中心垂直通孔同軸連接，主電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸上端與絲杠下端同軸固連，該絲杠上部螺桿與導(dǎo)板中心螺紋孔聯(lián)接，導(dǎo)桿下端與上足機(jī)構(gòu)機(jī)座的圓周均布垂直通孔轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，該導(dǎo)桿上部與導(dǎo)板的圓周均布垂直通孔圓柱滑動(dòng)配合，上述連桿的一端與導(dǎo)板的水平孔轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，該連桿的另一端與擺桿中部轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，上述擺桿的一端與機(jī)座水平孔轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，該擺桿的另一端與支撐腳中部轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，小彈簧設(shè)在擺桿與支撐腳的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接處，確保支撐腳底面垂直擺桿，主電機(jī)正或反轉(zhuǎn)，通過(guò)絲杠和導(dǎo)板驅(qū)動(dòng)三個(gè)擺桿機(jī)構(gòu)同步支撐或脫離管道內(nèi)壁。
[0008]下足機(jī)構(gòu)與上足機(jī)構(gòu)的不同之處在于:下足機(jī)構(gòu)的下足機(jī)構(gòu)機(jī)座上增設(shè)三個(gè)圓周均布的小垂直通孔和所述三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的牽引機(jī)構(gòu);每個(gè)牽引機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、卷筒、繩、導(dǎo)輪，每個(gè)電機(jī)分別與下足機(jī)構(gòu)機(jī)座的圓周均布的小通孔連接，電機(jī)的輸出端與卷筒同軸固連，導(dǎo)輪與導(dǎo)桿上部垂直轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，繩索的一端與上足機(jī)構(gòu)機(jī)座連接，該繩索的另一端繞過(guò)導(dǎo)輪與卷筒纏繞連接，下足機(jī)構(gòu)的其它部件和連接關(guān)系與上足機(jī)構(gòu)相同。
[0009]所述彈簧是圓柱式壓彈簧，彈簧兩端分別與上、下足機(jī)構(gòu)的機(jī)座同軸連接。
[0010]本發(fā)明與與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0011]結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕質(zhì)、牽引力大、易控制、清淤和除障能力強(qiáng)，適合在變內(nèi)徑、彎曲或交叉工業(yè)管道內(nèi)爬行與檢修。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視剖視示意簡(jiǎn)圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的俯視不意圖。
[0014]圖中:1-彈簧、2-主電機(jī)、3-上足機(jī)構(gòu)機(jī)座、4-導(dǎo)桿、5-絲杠、6_導(dǎo)板、7_連桿、8_擺桿、9-電機(jī)、10-卷筒、11-導(dǎo)輪、12-繩索、13-支撐腳、14-小彈簧、15-下足機(jī)構(gòu)機(jī)座、16-管道內(nèi)壁。
【具體實(shí)施方式】
[0015]在圖1和圖2所示的蠕蟲(chóng)式管道爬行機(jī)器人示意圖中，三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的擺桿機(jī)構(gòu)在上足機(jī)構(gòu)機(jī)座3與導(dǎo)板6之間圓周均布，上足機(jī)構(gòu)機(jī)座與導(dǎo)板都呈圓板形狀，且相互平行，在上足機(jī)構(gòu)機(jī)座和導(dǎo)板上均設(shè)有相對(duì)應(yīng)的一個(gè)中心垂直通孔、三個(gè)圓周均布的垂直通孔和三個(gè)圓周均布的水平孔，圓周垂直孔位置與水平孔位置的徑向夾角是60度;擺桿8中部和兩端分別設(shè)有三個(gè)平行的通孔，連桿7兩端設(shè)有兩個(gè)平行通孔，支撐腳13中部設(shè)有一個(gè)通孔;主電機(jī)2與上足機(jī)構(gòu)機(jī)座中心垂直通孔同軸連接，主電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸上端與絲杠5下端同軸固連，該絲杠上部螺桿與導(dǎo)板中心螺紋孔聯(lián)接，導(dǎo)桿4下端與上足機(jī)構(gòu)機(jī)座的圓周均布垂直通孔轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，該導(dǎo)桿上部與導(dǎo)板的圓周均布垂直通孔圓柱滑動(dòng)配合，上述連桿的一端與導(dǎo)板的水平孔轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，該連桿的另一端與擺桿中部轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，上述擺桿的一端與機(jī)座水平孔轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，該擺桿的另一端與上述支撐腳中部轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，小彈簧14設(shè)在擺桿與支撐腳的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接處，確保支撐腳底面垂直擺桿，主電機(jī)正或反轉(zhuǎn)，通過(guò)絲杠和導(dǎo)板驅(qū)動(dòng)三個(gè)擺桿機(jī)構(gòu)同步支撐或脫離管道內(nèi)壁。
[0016]下足機(jī)構(gòu)與上足機(jī)構(gòu)的不同之處在于:下足機(jī)構(gòu)的下足機(jī)構(gòu)機(jī)座15上增設(shè)三個(gè)圓周均布的小垂直通孔和三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的牽引機(jī)構(gòu);每個(gè)牽引機(jī)構(gòu)中的電機(jī)9分別與下足機(jī)構(gòu)機(jī)座的圓周均布的小通孔連接，電機(jī)的輸出端與卷筒10同軸固連，導(dǎo)輪11與導(dǎo)桿上部垂直轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，繩索12的一端與上足機(jī)構(gòu)機(jī)座連接，該繩索的另一端繞過(guò)導(dǎo)輪與卷筒纏繞連接，下足機(jī)構(gòu)的其它部件和連接關(guān)系與上足機(jī)構(gòu)相同。
[0017]彈簧1是圓柱式壓彈簧，彈簧兩端分別與上、下足機(jī)構(gòu)的機(jī)座同軸連接。通過(guò)上、下足機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，該機(jī)器人能沿管道內(nèi)壁16爬行;通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)與彈簧的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，該機(jī)器人可在管道內(nèi)蠕蟲(chóng)式柔性伸縮與轉(zhuǎn)彎。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蠕蟲(chóng)式管道爬行機(jī)器人包括上足機(jī)構(gòu)，下足機(jī)構(gòu)，三個(gè)牽引機(jī)構(gòu)和彈簧，其特征在于:所述三個(gè)牽引機(jī)構(gòu)設(shè)在下足機(jī)構(gòu)上，上足機(jī)構(gòu)和下足機(jī)構(gòu)之間通過(guò)彈簧和牽引機(jī)構(gòu)的繩索連接； 所述上足機(jī)構(gòu)包括主電機(jī)、上足機(jī)構(gòu)機(jī)座、導(dǎo)板、絲杠、三個(gè)相同的導(dǎo)桿和三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的擺桿機(jī)構(gòu)，每個(gè)擺桿機(jī)構(gòu)包括擺桿、連桿、支撐腳、小彈簧，上足機(jī)構(gòu)機(jī)座與導(dǎo)板都呈圓板形狀，且相互平行;三個(gè)擺桿機(jī)構(gòu)在上足機(jī)構(gòu)機(jī)座與導(dǎo)板之間圓周均布，在上足機(jī)構(gòu)機(jī)座和導(dǎo)板上均設(shè)有相對(duì)應(yīng)的一個(gè)中心垂直通孔、三個(gè)圓周均布的垂直通孔和三個(gè)圓周均布的水平孔，圓周垂直孔位置與水平孔位置的徑向夾角是60度;擺桿中部和兩端分別設(shè)有三個(gè)平行的通孔，連桿兩端設(shè)有兩個(gè)平行通孔，支撐腳中部設(shè)有一個(gè)通孔;主電機(jī)與上足機(jī)構(gòu)機(jī)座中心垂直通孔同軸連接，主電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸上端與絲杠下端同軸固連，該絲杠上部螺桿與導(dǎo)板中心螺紋孔聯(lián)接，導(dǎo)桿下端與上足機(jī)構(gòu)機(jī)座的圓周均布垂直通孔轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，該導(dǎo)桿上部與導(dǎo)板的圓周均布垂直通孔圓柱滑動(dòng)配合，上述連桿的一端與導(dǎo)板的水平孔轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，該連桿的另一端與擺桿中部轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，上述擺桿的一端與機(jī)座水平孔轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，該擺桿的另一端與支撐腳中部轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，小彈簧設(shè)在擺桿與支撐腳的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接處； 所述下足機(jī)構(gòu)與上足機(jī)構(gòu)的不同之處在于:下足機(jī)構(gòu)的下足機(jī)構(gòu)機(jī)座上增設(shè)三個(gè)圓周均布的小垂直通孔和所述三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的牽引機(jī)構(gòu);每個(gè)牽引機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、卷筒、繩索、導(dǎo)輪，每個(gè)電機(jī)分別與下足機(jī)構(gòu)機(jī)座的圓周均布的小通孔連接，電機(jī)的輸出端與卷筒同軸固連，導(dǎo)輪與導(dǎo)桿上部垂直轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，繩索的一端與上足機(jī)構(gòu)機(jī)座連接，該繩索的另一端繞過(guò)導(dǎo)輪與卷筒纏繞連接，下足機(jī)構(gòu)的其它部件和連接關(guān)系與上足機(jī)構(gòu)相同； 所述彈簧是圓柱式壓彈簧，彈簧兩端分別與上、下足機(jī)構(gòu)的機(jī)座同軸連接。
【專(zhuān)利摘要】一種蠕蟲(chóng)式管道爬行機(jī)器人，它包括上、下足機(jī)構(gòu)，三個(gè)牽引機(jī)構(gòu)和彈簧，所述三個(gè)牽引機(jī)構(gòu)設(shè)在下足機(jī)構(gòu)上，上足機(jī)構(gòu)和下足機(jī)構(gòu)之間通過(guò)彈簧和牽引機(jī)構(gòu)的繩索連接；所述上足機(jī)構(gòu)包括主電機(jī)、上足機(jī)構(gòu)機(jī)座、導(dǎo)板、絲杠和三個(gè)擺桿機(jī)構(gòu)，主電機(jī)驅(qū)動(dòng)三個(gè)擺桿機(jī)構(gòu)同步支撐或脫離管道內(nèi)壁；所述下足機(jī)構(gòu)與上足機(jī)構(gòu)的不同處在于其機(jī)座上設(shè)有牽引機(jī)構(gòu)，該牽引機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、卷筒、繩，電機(jī)與下足機(jī)構(gòu)的機(jī)座連接，卷筒與電機(jī)同軸連接，繩一端與上足機(jī)構(gòu)機(jī)座連接，另一端與卷筒纏繞連接。彈簧兩端與上、下足機(jī)構(gòu)機(jī)座連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕質(zhì)，牽引力大，易控制，適合在變內(nèi)徑、彎曲、交叉工業(yè)管道內(nèi)爬行與檢修。
【IPC分類(lèi)】F16L55/32, F16L101/12, F16L101/30
【公開(kāi)號(hào)】CN105485471
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511020323
【發(fā)明人】路懿, 葉妮佳, 路揚(yáng)
【申請(qǐng)人】燕山大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日