CN102192385B - 倍力式管道机器人 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供倍力式管道机器人，包括丝杠和三个相同的行走单元，丝杠穿过行走单元并与行走单元相连，行走单元包括壳体、两个直流电机、外表面带有凸轮机构的内齿大齿轮、三个小齿轮、张紧杆、支撑轮、蜗轮、蜗杆，三个小齿轮与内齿大齿轮啮合、并通过轴承支撑在壳体上，两个直流电机安装在壳体里，第一直流电机与三个小齿轮的其中之一相连，第二直流电机连接蜗杆，蜗杆与蜗轮相连，支撑轮安装在壳体外，张紧杆安装在内齿大齿轮外，所述的行走单元共有三个。本发明设计新颖，结构可靠，通过两段行走单元同时张紧以使张紧力增倍，实现倍力，有利于机器人管道行走的稳定性，可实现不同直径的管道行走。

Description

倍力式管道机器人

技术领域

本发明涉及的是一种用于管道作业的机器人。

背景技术

随着海洋技术的发展，利用管道进行联接的情况越来越多，为了减少管道破裂磨损等给工程带来的经济损失以及对海洋的污染，对稳定性高的管道机器人的研究是十分有必要的，现有的管道机器人大多数机构繁琐，稳定性不够好，没有充分利用机构的优势实现高稳定性、高效率的机器人。针对上述情况，以成本低、高可靠性、高稳定性、易拆装维护、易生产、结构简单等为主要设计思想，本专利公布了一种倍力式管道机器人，该管道机器人通过其中的两张紧机构同时张紧方式实现倍力，达到良好的稳定性和可靠性要求。

同时，在所查文献中也有不少管道作业机器人，按实现的原理形式可大致分为以下主要几类：基于伸缩脚和左右摆动的腿，左右单元的脚交替踩住和离开管壁，靠腿的摆动时整个机器人左右移动，每个单元上有使脚伸缩的脚伸缩机构和使腿摆动的腿摆动机构，脚离开和踩住管壁的径向直线运动又小电机带动(李元宗，史贯柱，郑利红，李宏艳，荣国宏，管内行走机器人，专利号95100242.2)，该机器人虽然有很大的牵引力和跨越障碍物的能力，但是这种机器人的稳定性会受到限制，如有一个脚的张紧机构失效，则该机器人就不能移动和工作了；另外一种管内行走机器人(陈炯，管内行走机器人，专利号200410029964.5)，具有行走机构、机器人控制器、控制电源；机器人肩部和大臂之间铰链联接，大臂与小臂之间由肘关节轴铰链，小臂与手部之间铰接组成关节型手臂，关节型手臂安装在机器人腰部的关节轴上，控制电源安装在机器人腰部的电气盒内，机器人腰部安装在机器人行走机构的导轨里，单片机系统经两组双列二十四脚插座、插头与电缆，分别和机器人肩部、大臂、小臂、手腕机电模块电气盒内的输入接口电路输出端，这种管内机器人驱动动力较小，效率较低，且易损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供设计新颖、结构可靠、可实现不同直径的管道行走倍力式管道机器人。

本发明的目的是这样实现的：

本发明倍力式管道机器人，其特征是：包括丝杠和三个相同的行走单元，丝杠穿过行走单元并与行走单元相连，行走单元包括壳体、两个直流电机、外表面带有凸轮机构的内齿大齿轮、三个小齿轮、张紧杆、支撑轮、蜗轮、蜗杆，三个小齿轮与内齿大齿轮啮合、并通过轴承支撑在壳体上，两个直流电机安装在壳体里，第一直流电机与三个小齿轮的其中之一相连，第二直流电机连接蜗杆，蜗杆与蜗轮相连，支撑轮安装在壳体外，张紧杆安装在内齿大齿轮外，所述的行走单元共有三个。

本发明还可以包括：

1、所述的张紧杆上安装橡胶套。

2、所述的每个行走单元包括三个张紧杆和六个支撑轮。

3、所述的丝杠两端安装管道作业单元。

本发明的优势在于：本发明设计新颖，结构可靠，通过两段行走单元同时张紧以使张紧力增倍，实现倍力，有利于机器人管道行走的稳定性，可实现不同直径的管道行走。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的左视图；

图3为本发明的内部剖视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

实施方式1：

结合图1～3，倍力式管道机器人包括管道作业单元1、橡胶套2、轴套3、张紧杆4、支撑轮5、轴承支座6、轴套7、轴承8、蜗杆9、轴套10、丝杠11、挡板12、轴承13、蜗轮14、行走单元外壳15、直流电机16、轴承17、电机挡板18、张紧杆挡板19、轴套20、内齿大齿轮21、键22、小齿轮23。

本发明有三个结构完全相同的行走单元，每个行走单元均有三个可径向伸缩的张紧杆4和六个支撑轮5，张紧机构由三个相同的小齿轮23和一个外表面带有凸轮机构的内齿大齿轮21组成，其中一个小齿轮通过键连接和联轴器联接到直流电机16上，每个小齿轮通过轴承支撑在行走单元的壳体15上，张紧时则通过直流电机16带动行星轮系凸轮中的小齿轮23转动一定角度使张紧杆4张紧到管壁上，另外，张紧杆4上均装有摩擦系数较高的橡胶套2，利于增大摩擦，同时保护张紧杆4，直流电机16均通过螺栓螺母联接固定到行走单元的壳体15上，且通过轴承支撑，每个行走单元靠直流电机16带动蜗杆9转动，从而带动蜗轮14转动，最后通过螺旋丝杠机构带动丝杠11运动实现行走单元的左右移动，蜗轮14用两边对称的轴承13支撑，两个管道作业单元通过螺纹联接固定在丝杠11上，且用六个支撑轮5支撑在管道内壁，分布在机器人两侧，行走单元上还有轴套3、7、10和20、轴承支撑板6、挡板12、电机挡板18，用于支撑和传递动力，挡板12与电机挡板18用螺钉固定在行走单元壳体15上。

直流电机16带动小齿轮23转动，此时三个小齿轮23带动内齿大齿轮21转动，内齿大齿轮21外表面成凸轮形状，当内齿大齿轮转动一定角度时，张紧杆4与内齿大齿轮接触，带动张紧杆4径向运动，使其张紧至管壁。通过使用不同长度的张紧杆4和支撑轮5以适应多种直径的管道。

通过附图1，本发明是通过以下步骤实现移动的：

步骤1：左侧和中间行走单元张紧机构工作，张紧杆4张紧到管壁，左侧和中间行走单元直流电机16同时工作，使右侧行走单元与丝杠11共同向前运动；

步骤2：右侧行走单元张紧机构工作，中间行走单元张紧机构收缩，左侧和右侧行走单元直流电机16共同工作，使中间行走单元与丝杠11共同向前运动；

步骤3：中间行走单元张紧机构工作，左侧行走单元张紧机构收缩，中间和右侧行走单元直流电机16共同工作，使左侧行走单元与丝杠11共同向前运动；

步骤4：三个行走单元张紧机构均工作，行走电机16同时反转，使丝杠11向后移动一段距离；

步骤5：循环上述工作过程，实现机器人在管道内倍力前行。张紧机构的工作工程：

在张紧机构不工作时，行走单元靠支撑轮5支撑在管内，当需要张紧时，直流电机16工作，带动小齿轮23转动，从而带动内齿大齿轮21转动，此时另外两个小齿轮跟着转动，起支撑作用，内齿大齿轮21外轮廓是凸轮机构，当内齿大齿轮21转动一定角度，可使张紧杆4与凸轮作用，实现径向移动，使其张紧在管壁内。

机器人横向移动工作过程：

在张紧机构工作后，行走单元张紧在管壁内，此时张紧的行走单元内直流电机29工作，使蜗杆9转动，蜗杆9带动蜗轮14转动，蜗轮14通过螺纹联接带动丝杠11，使得丝杠11和另一个未张紧的行走单元共同实现横向运动。

Claims (5)

1.倍力式管道机器人，其特征是：包括丝杠和三个相同的行走单元，丝杠穿过行走单元并与行走单元相连，行走单元包括壳体、两个直流电机、外表面带有凸轮机构的内齿大齿轮、三个小齿轮、张紧杆、支撑轮、蜗轮、蜗杆，三个小齿轮与内齿大齿轮啮合、并通过轴承支撑在壳体上，两个直流电机安装在壳体里，第一直流电机与三个小齿轮的其中之一相连，第二直流电机连接蜗杆，蜗杆与蜗轮相连，支撑轮安装在壳体外，张紧杆安装在内齿大齿轮外，所述的行走单元共有三个。

2.根据权利要求1所述的倍力式管道机器人，其特征是：所述的张紧杆上安装橡胶套。

3.根据权利要求1或2所述的倍力式管道机器人，其特征是：所述的每个行走单元包括三个张紧杆和六个支撑轮。

4.根据权利要求1或2所述的倍力式管道机器人，其特征是：所述的丝杠两端安装管道作业单元。

5.根据权利要求3所述的倍力式管道机器人，其特征是：所述的丝杠两端安装管道作业单元。

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