CN108548047A - 一种轮式管道机器人转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轮式管道机器人转向装置，安装于轮式管道机器人，包括驱动机构、主伸缩机构、次伸缩机构和两个相同的固定体，驱动机构固定在轮式机器人驱动节的中间位置，主伸缩机构和次伸缩机构沿管道径向分别连接在驱动机构两端，两个固定体分别与主伸缩机构和次伸缩机构相连，其中主伸缩机构与驱动机构的输出轴相连，从伸缩机构与驱动机构的外壳相连；驱动机构包括外壳、电机和输出法兰，外壳与轮式管道机器人驱动节机架固定；电机固定于所述外壳中，电机的输出轴连接输出法兰指向管道径向；驱动机构为轮式管道机器人的转向提供动力矩，在进行相贯T型管转弯时，电机转动90度角。该装置可适应不同管，具备良好越障能力。

Description

一种轮式管道机器人转向装置
技术领域
本发明属于管道机器人领域，尤其是涉及一种可以通过相贯T型管并具备一定越障和管径适应能力的轮式管道机器人转向装置。
背景技术
管道作为一种输送材料的有效手段，在工业、核设施、石油、天然气和军事装备等领域被广泛使用。为了延长管道的寿命，防止泄漏等事故的发生，必须定期对管道进行有效地检测、清理和维护。但受管道所处环境所限，上述工作很难人为进行，为了满足上述要求，管道机器人应运而生。管道机器人转向装置是管道机器人的重要组成部分，主要实现管道机器人的转向功能，满足管道机器人整体在管道内的运动要求。
发明内容
本发明为解决公知技术中还没有解决的轮式管道机器人在相贯T型管的通过性问题而提供一种轮式管道机器人转向装置，该装置可以实现轮式管道机器人在相贯T型管处转弯时不依托管道形状，悬空旋转，因此有可适应不同管，具备良好越障能力的特点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种轮式管道机器人转向装置，安装于轮式管道机器人，包括驱动机构、主伸缩机构、次伸缩机构和两个相同的固定体，所述驱动机构固定在轮式机器人驱动节的中间位置，所述主伸缩机构和次伸缩机构沿管道径向分别连接在驱动机构两端，两个固定体分别与主伸缩机构和次伸缩机构相连，其中所述主伸缩机构与所述驱动机构的输出轴相连，所述从伸缩机构与所述驱动机构的外壳相连；
所述驱动机构包括外壳、电机和输出法兰，所述外壳与轮式管道机器人驱动节机架固定；所述电机固定于所述外壳中，所述电机的输出轴连接输出法兰指向管道径向；所述驱动机构为轮式管道机器人的转向提供动力矩，在进行相贯T型管转弯时，所述电机转动90度角。
进一步的，所述主伸缩机构包括气缸体I和活塞I，所述气缸体I与所述驱动机构的输出法兰相连，所述电机的输出轴、气缸体I和活塞I的轴线重合并沿管道径向；对所述气缸体I进行进气或排气操作可分别实现活塞I的外伸和内缩，以保证转向装置在工作时外伸抵住管壁。
进一步的，所述次伸缩机构包括气缸体II和活塞II；所述气缸体II与所述驱动机构的外壳相连，电机的输出轴、气缸体II和活塞II的轴线重合并沿管道径向；对所述气缸体II进行进气或排气操作可分别实现活塞II的外伸和内缩，以保证转向装置在工作时外伸抵住管壁。
进一步的，所述固定体由弹性材料构成。
进一步的，所述电机为步进电机。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
本发明转向装置可通过外伸出活塞抵住管道壁，管道机器人主动变径收缩，驱动电机旋转90度，管道机器人主动变径扩张至管径，活塞内缩，可实现管道机器人在相贯T型管处的转向。该装置具有越障能力和管径适应能力强、有效驱动力高、结构基本对称、成本低等优点。
附图说明
图1为发明整体在轮式管道机器人驱动节中位置示意图。
图2为发明整体连接示意图。
图3为驱动机构剖视结构示意图。
图4为活塞与固定体连接部分局部剖视结构示意图。
附图标记：1-支撑壳体，2-驱动机构，3-主伸缩机构，4-次伸缩机构，5-固定体；201-驱动机构外壳，202-胀紧套I，203-胀紧套II，204-电机体，205电机轴，206-胀紧套III，207-输出法兰；301-气缸体I，302-活塞I；401-气缸体II，402-活塞II；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
一种轮式管道机器人转向装置，其包括驱动机构2、主伸缩机构3、次伸缩机构4和两个相同的固定体5。
如图1、图2所示，驱动机构固定在轮式机器人驱动节支撑壳体1的中间位置，驱动机构外壳201通过胀紧套I202，胀紧套II203和支撑壳体1相连。主伸缩机构3和次伸缩机构4分别连接在驱动机构2两端，其中主伸缩机构3的气缸体I301和输出法兰207固定，次伸缩机构4的气缸体II401和驱动机构2的驱动机构外壳201固定。两个固定体5分别与主伸缩机构3和次伸缩机构4相连。
如图3，驱动机构2包括驱动机构外壳201、胀紧套I202、胀紧套II203、电机体204、电机轴205、胀紧套III206、输出法兰207，电机体204固定在驱动机构外壳201中，电机轴205通过胀紧套III206和输出法兰207固定。
如图4所示，固定体5由具有一定弹性的材料做成，本实施例采用橡胶，两个固定体5分别与主伸缩机构3的活塞I302及次伸缩机构4的活塞II402相连。在活塞I302和活塞II402上开槽，装配时依靠固定体5的弹性嵌入活塞。固定体5与管壁接触处可通过交叉纹理增大摩擦，以抵住管壁不滑动。
该转向装置在具体工作时的工作原理如下：轮式管道机器人在直行或者通过圆弧弯道时，本转向装置处于待命状态，气缸体I301、气缸体II401分别将活塞I302、活塞II402收回，驱动机构2不作用，整个转向装置处于收缩状态，避免和管道中可能存在的异物发生干涉。轮式管道机器人在进行T型管转弯时，机器人通过差速等方式进行姿态的调整，使得固定体5能够抵到T型管的管壁中心处。驱动节先运动到使转向装置处于T型管中心的位置。接着控制两气缸进气，使得两活塞外伸，固定体5抵住T型管的管壁中心处。然后轮式管道机器人的支撑机构变径收缩，以防止转向时与管壁干涉。再使驱动机构2的电机受控转动，此时由于固定体5将转向装置和管壁固定，电机转动会使轮式管道机器人的驱动节转动，待转过90度后，电机停止。最后驱动节支撑机构扩张至管径，气缸排气收回活塞，转向装置变为待命状态，直至下次T型管转向。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种轮式管道机器人转向装置，安装于轮式管道机器人，其特征在于，包括驱动机构、主伸缩机构、次伸缩机构和两个相同的固定体，所述驱动机构固定在轮式机器人驱动节的中间位置，所述主伸缩机构和次伸缩机构沿管道径向分别连接在驱动机构两端，两个固定体分别与主伸缩机构和次伸缩机构相连，其中所述主伸缩机构与所述驱动机构的输出轴相连，所述从伸缩机构与所述驱动机构的外壳相连；
所述驱动机构包括外壳、电机和输出法兰，所述外壳与轮式管道机器人驱动节机架固定；所述电机固定于所述外壳中，所述电机的输出轴连接输出法兰指向管道径向；所述驱动机构为轮式管道机器人的转向提供动力矩，在进行相贯T型管转弯时，所述电机转动90度角。
2.根据权利要求1所述一种轮式管道机器人转向装置，其特征在于，所述主伸缩机构包括气缸体I和活塞I，所述气缸体I与所述驱动机构的输出法兰相连，所述电机的输出轴、气缸体I和活塞I的轴线重合并沿管道径向；对所述气缸体I进行进气或排气操作可分别实现活塞I的外伸和内缩，以保证转向装置在工作时外伸抵住管壁。
3.根据权利要求1所述一种轮式管道机器人转向装置，其特征在于，所述次伸缩机构包括气缸体II和活塞II；所述气缸体II与所述驱动机构的外壳相连，电机的输出轴、气缸体II和活塞II的轴线重合并沿管道径向；对所述气缸体II进行进气或排气操作可分别实现活塞II的外伸和内缩，以保证转向装置在工作时外伸抵住管壁。
4.根据权利要求1所述一种轮式管道机器人转向装置，其特征在于，所述固定体由弹性材料构成。
5.根据权利要求1所述一种轮式管道机器人转向装置，其特征在于，所述电机为步进电机。
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