本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種管道機(jī)器人，尤其涉及一種輪履串聯(lián)式管道機(jī)器人。

背景技術(shù)：

近年來，隨著石油、天然氣、化工及軍事裝備等行業(yè)的發(fā)展，管道作為一種重要而有效的物料傳輸設(shè)備被廣泛應(yīng)用。然而管道所處的環(huán)境通常是人力所不及的，人工檢修難度大，而且效率低。為了減輕人工勞動強(qiáng)度和傷害，減少不必要的損失，提高生產(chǎn)效率，管道機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。目前已有的管道機(jī)器人主要有輪式、履帶式和螺旋式，存在如下優(yōu)缺點(diǎn)：

輪式管道機(jī)器人運(yùn)動平穩(wěn)、連續(xù)，應(yīng)用廣泛；但是運(yùn)動不穩(wěn)定，易發(fā)生傾斜，越障能力有限，牽引力較小，微型化比較困難。

履帶式管道機(jī)器人牽引力大，越障能力強(qiáng)，抓地性好、適應(yīng)管道環(huán)境能力強(qiáng)；但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在轉(zhuǎn)彎時易產(chǎn)生較大的剪切力，且不夠靈活。

螺旋式管道機(jī)器人利用機(jī)器人的螺旋運(yùn)動與管道內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦力，即機(jī)器人前進(jìn)的推力，該類型機(jī)器人常用在管徑較小的管道中；缺點(diǎn)是推力小，工作效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種輪履串聯(lián)式管道機(jī)器人，以解決目前管道機(jī)器人搭載能力差的問題，該機(jī)器人通過能力和搭載能力更強(qiáng)，可適應(yīng)不同管徑的管道。

一種輪履串聯(lián)式管道機(jī)器人包括由萬向節(jié)連接的頂壁履帶式結(jié)構(gòu)和螺旋輪式結(jié)構(gòu)。

頂壁履帶式結(jié)構(gòu)主要包括行走機(jī)構(gòu)和變徑機(jī)構(gòu)；所述的行走機(jī)構(gòu)包括履帶艙側(cè)板、帶輪安裝軸、主動帶輪、從動帶輪、支撐桿、雙面同步帶和蝸輪蝸桿減速電機(jī)；所述的蝸輪蝸桿減速電機(jī)安裝在一側(cè)履帶艙側(cè)板上；所述的主動帶輪安裝在蝸輪蝸桿減速電機(jī)軸上，通過雙面同步帶與從動帶輪連接；從動帶輪通過安裝軸與履帶艙側(cè)板連接；每塊履帶艙側(cè)板均通過連桿與電機(jī)艙鉸接；兩履帶艙側(cè)板之間通過支撐桿連接。

所述的變徑機(jī)構(gòu)包括控制箱、直流減速電機(jī)、絲杠螺母、絲杠、直線軸承、光杠、壓力桿、加固板、固定架；所述的絲杠一端通過軸承與固定架連接，另一端通過聯(lián)軸器與直流減速電機(jī)連接；所述的光杠通過固定架分別與控制箱和電機(jī)艙連接，與絲杠螺母之間通過直線軸承連接；所述的壓力桿一端與絲杠螺母鉸接，另一端通過加固板與履帶艙側(cè)板鉸接。

螺旋輪式結(jié)構(gòu)主要包括螺旋行走機(jī)構(gòu)和徑向變徑機(jī)構(gòu)；所述的螺旋行走機(jī)構(gòu)包括電機(jī)防塵蓋、直流減速電機(jī)、過渡架、后軸承架、前軸承架、艙蓋、減速機(jī)構(gòu)、薄壁軸承、螺旋輪和同步架；所述的直流減速電機(jī)與齒輪軸通過聯(lián)軸器連接；所述的減速機(jī)構(gòu)包括齒輪軸、太陽輪、行星輪、內(nèi)齒輪、行星軸，齒輪之間通過齒輪嚙合的方式進(jìn)行連接，前、后軸承架之間通過軸承連接齒輪軸和行星軸；內(nèi)齒輪和軸承架之間通過薄壁軸承連接；過渡架、后軸承架、減速機(jī)構(gòu)、前軸承架、艙蓋之間通過螺栓連接；螺旋輪通過支架固定端固定在內(nèi)齒輪外表面。

所述的徑向變徑機(jī)構(gòu)包括壓力桿和同步架，壓力桿連接螺旋輪和內(nèi)齒輪外表面；同步架連接三個壓力桿。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)立體圖；

圖2是頂壁履帶式結(jié)構(gòu)立體圖；

圖3是螺旋輪式結(jié)構(gòu)立體圖；

圖4是行星輪系減速機(jī)構(gòu)立體圖；

圖5是履帶艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)立體圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

一種輪履串聯(lián)式管道機(jī)器人包括由萬向節(jié)4連接的頂壁履帶式結(jié)構(gòu)5和螺旋輪式結(jié)構(gòu)1。

頂壁履帶式結(jié)構(gòu)5主要包括行走機(jī)構(gòu)6和變徑機(jī)構(gòu)7；所述的行走機(jī)構(gòu)6包括履帶艙側(cè)板13、雙面同步帶14、蝸輪蝸桿減速電機(jī)15、大從動帶輪42、小從動帶輪43、帶輪安裝軸44、支撐桿46、主動帶輪47；所述的蝸輪蝸桿減速電機(jī)15安裝在一側(cè)履帶艙側(cè)板13上；所述的主動帶輪47安裝在蝸輪蝸桿減速電機(jī)15軸上，通過雙面同步帶14與從動帶輪42、43連接；從動帶輪42、43通過帶輪安裝軸44與履帶艙側(cè)板13連接；每塊履帶艙側(cè)板13均通過連桿16與電機(jī)艙19鉸接；兩履帶艙側(cè)板13之間通過支撐桿46連接。

所述的變徑機(jī)構(gòu)7包括光杠9、絲杠10、絲杠螺母11、直線軸承12、固定架18、直流減速電機(jī)20、壓力桿21和加固板22；所述的絲杠10一端通過軸承45與固定架18連接，另一端通過聯(lián)軸器17與直流減速電機(jī)20連接；所述的光杠9通過固定架18分別與控制箱8和電機(jī)艙19連接，與絲杠螺母11之間通過直線軸承12連接；所述的壓力桿21一端與絲杠螺母11鉸接，另一端通過加固板22與履帶艙側(cè)板13鉸接。

螺旋輪式結(jié)構(gòu)1主要包括螺旋行走機(jī)構(gòu)2和徑向變徑機(jī)構(gòu)3；所述的螺旋行走機(jī)構(gòu)2包括直流減速電機(jī)23、電機(jī)防塵蓋24、過渡架25、后軸承架26、減速機(jī)構(gòu)27、薄壁軸承28、前軸承架30、艙蓋31、同步架32和螺旋輪34；所述的直流減速電機(jī)23與齒輪軸38通過聯(lián)軸器17連接；所述的減速機(jī)構(gòu)27包括行星輪35、太陽輪36、齒輪軸38、行星軸40和內(nèi)齒輪41，齒輪之間通過齒輪嚙合的方式進(jìn)行連接，前、后軸承架30、26之間通過軸承37、39連接齒輪軸38和行星軸40；內(nèi)齒輪41和軸承架26、30之間通過薄壁軸承28連接；過渡架25、后軸承架26、減速機(jī)構(gòu)27、薄壁軸承28、前軸承架30、艙蓋31之間通過螺栓連接；螺旋輪34通過支架固定端29固定在內(nèi)齒輪41外表面。

所述的徑向變徑機(jī)構(gòu)3包括同步架32和壓力桿33，壓力桿33連接螺旋輪34和內(nèi)齒輪41外表面；同步架32連接三個壓力桿33。

一種輪履串聯(lián)式管道機(jī)器人工作原理：

蝸輪蝸桿減速電機(jī)15帶動主動帶輪47轉(zhuǎn)動，通過雙面同步帶14帶動大從動帶輪42和小從動帶輪43轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)頂壁履帶式結(jié)構(gòu)5的運(yùn)動；直流減速電機(jī)23通過聯(lián)軸器17帶動齒輪軸38轉(zhuǎn)動，太陽輪36隨之轉(zhuǎn)動，帶動周圍行星輪35轉(zhuǎn)動，從而帶動內(nèi)齒輪41轉(zhuǎn)動，使螺旋輪34沿管壁做螺旋運(yùn)動，而機(jī)器人沿管道軸線運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的移動。

該管道機(jī)器人轉(zhuǎn)彎時，控制其中一個蝸輪蝸桿減速電機(jī)15使其中一個履帶艙減速或者停止，另外兩個履帶艙加速，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎功能。中間用萬向節(jié)4連接使得機(jī)器人易于轉(zhuǎn)彎。

當(dāng)管道機(jī)器人在變徑管道中行駛時，頂壁履帶式結(jié)構(gòu)5的變徑機(jī)構(gòu)7中，直流減速電機(jī)20帶動絲杠10轉(zhuǎn)動，帶動絲杠螺母11沿絲桿10軸線方向移動，帶動壓力桿21往復(fù)運(yùn)動，從而帶動連桿16運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)對不同管徑的適應(yīng)；螺旋輪式結(jié)構(gòu)1變徑機(jī)構(gòu)3中，壓力桿33在減震的同時使其具有一定的管徑適應(yīng)能力。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種輪履串聯(lián)式管道機(jī)器人，屬于管道機(jī)器人領(lǐng)域。包括頂壁履帶式結(jié)構(gòu)和螺旋輪式結(jié)構(gòu)兩部分，中間由萬向節(jié)連接。頂壁履帶式結(jié)構(gòu)主要包括行走機(jī)構(gòu)和變徑機(jī)構(gòu)，變徑機(jī)構(gòu)采用滾珠絲杠螺母副調(diào)節(jié)方式，絲杠由電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，帶動絲杠螺母沿軸線方向來回移動，從而帶動連桿運(yùn)動，達(dá)到變徑的目的。螺旋輪式結(jié)構(gòu)主要包括螺旋行走機(jī)構(gòu)及變徑機(jī)構(gòu)，螺旋行走機(jī)構(gòu)通過電機(jī)驅(qū)動使驅(qū)動輪沿管壁作螺旋運(yùn)動，同時機(jī)身在導(dǎo)向輪周向摩擦力的作用下沿管道軸線移動，變徑機(jī)構(gòu)采用壓力桿，在減震的同時使其具有一定的管徑適應(yīng)能力。該機(jī)器人越障能力強(qiáng)，適應(yīng)管徑范圍廣，搭載能力強(qiáng)，可以應(yīng)用于不同管徑的管道，可以在泥濘、坎坷不平的管道內(nèi)工作。

技術(shù)研發(fā)人員：郭雷;董湘敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：承德石油高等?？茖W(xué)校
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.13
技術(shù)公布日：2017.08.01