CN108716584A - 一种变径海底隧道清刷机器人 - Google Patents

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刘锐
张忠林
常盛
吴志强
付彬
刘强
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    • F16L55/30—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables
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Abstract

本发明提供一种变径海底隧道清刷机器人，目的是为清刷大管径、长距离、工作状况复杂的海底隧道。其结构包括：壳体、履带轮、支撑组件等，其在工作时间，驱动履带通过绕管道壁旋转产生向前的驱动力带动驱动轮向前移动，在非工作时间，驱动履带产生向前的动力，使机器人向前移动。本发明的变径海底隧道清刷机器人具有稳定性可靠、越障能力强、对变径管道自适应好、行走速度快、工作效率高、大功率、高强度清刷刀具的特点，对海底隧道清刷具有实际工程意义。

Description

一种变径海底隧道清刷机器人
技术领域
本发明涉及一种变径海底隧道清刷机器人，属于变径海底隧道清刷机器人技术领域。
背景技术
近年来，国内外对海底隧道清刷的自动化和智能化作业需求不断增长。目前，国内的海底隧道的清刷主要还是依靠人工来完成，清刷工作环境及其复杂恶劣，清刷过程中无法预测隧道的情况，进而使得清刷的危险程度大大提高。当今国内市场上已经有了一些管道清理机器人，但是现有的这些管道清理机器人所清理的管径较小、所清理的管径范围有限、清理刀具强度不足、行走速度较慢，而海底隧道管径非常大、距离非常长、工作状况复杂，因此市场上现有的这些清理机器人无法满足对大管径、长距离、工作状况复杂的海底隧道清刷工作。针对清刷大管径、长距离、工作状况复杂海底隧道的情况，研制一种适应大管径、变径、大功率、高强度水射流清刷的变径海底隧道清刷机器人。
发明内容
本发明的目的是为了解决清刷大管径、长距离、工作状况复杂海底隧道，研制一种适应大管径、变径、大功率、高强度水射流清刷的变径海底隧道清刷机器人。所研制的变径海底隧道清刷机器人，一种在工作时间驱动履带通过绕管道壁旋转产生向前的驱动力带动驱动轮向前移动，在非工作时间，驱动履带产生向前的动力，使机器人先前移动。所研制的变径海底隧道清刷机器人具有稳定性可靠、越障能力强、对变径管道自适应好、行走速度快、工作效率高的特点。
本发明的目的是这样实现的：包括壳体、旋转盘、三组驱动履带轮和三组支撑履带轮，所述壳体内设置依次相连的抽水泵和活塞泵，所述壳体上设置有与抽水泵连通的抽水口，活塞泵的输出端连接有水流输出轴，所述旋转盘设置在水流输出轴的端部上，旋转盘内对称设置有三个驱动轮电机，每个驱动轮电机的输出轴上设置有主动齿轮，所述旋转盘内还设置有从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮啮合，每个从动齿轮上固连有一螺母，每个螺母内设置有螺杆，三个螺杆的端部分别设置在对应驱动履带轮的驱动主体上的固定口中，所述水流输出轴上设置有与活塞泵连通的三个出水口，所述螺杆是中空的，且三个出水口分别通过软管与三个螺杆连通，每组驱动履带轮的驱动主体上设置有水射流喷头，且水射流喷头通过水流管路与对应的螺杆的中空部分连通，所述壳体上还对称设置有三个液压缸，每个液压缸的活塞杆的端部连接有支撑杆，支撑履带轮设置在对应的支撑杆上。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述驱动履带轮的驱动主体上设置有驱动轮电机，驱动主体的两侧对称设置有三组履带轮，驱动轮电机的输出轴通过齿轮机构驱动转动轴，三组履带轮中的一组设置在转动轴的两端，且三组履带轮之间设置有履带。
2.所述支撑履带轮包括支撑履带主体、支撑履带轮和支撑履带。
3.所述支撑杆包括与活塞杆固连的导向套、与支撑履带轮固连的支撑推杆、设置在支撑推杆和导向套之间的弹簧，且所述支撑推杆设置在导向套内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是一种在工作时间驱动履带通过转轴绕管道壁旋转产生向前的驱动力带动驱动轮向前移动，在非工作时间，驱动履带产生向前的动力，使机器人先前移动。本发明提供一种清刷大管径、长距离、工作状况复杂海底隧道的变径海底隧道清刷机器人，其在工作时间驱动履带通过转轴绕管道壁旋转产生向前的驱动力带动驱动轮向前移动，在非工作时间，驱动履带产生向前的动力，使机器人先前移动。相对于现有技术，具有稳定性可靠、越障能力强、对变径管道自适应好、行走速度快、工作效率高的特点。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的壳体结构示意图；
图3是本发明的旋转盘结构剖视图；
图4是本发明的旋转盘左视图；
图5是本发明的履带驱动轮主视图；
图6是本发明例的履带驱动轮俯视图；
图7是本发明的履带支撑轮主视图；
图8是本发明的履带支撑轮俯视图；
图9是本发明的螺杆零件图；
图10是本发明的螺杆的剖视图；
图11是本发明的支撑杆的结构示意图；
图12是本发明的支撑杆的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图12，本发明的一种变径海底隧道清刷机器人包括：壳体1、旋转盘2、驱动履带轮3、支撑履带轮4、螺杆5、支撑杆6，活塞杆7、抽水泵8、活塞泵9；壳体1由连接轴与旋转盘2相连实现联结与转动并传递水流，抽水泵8与活塞泵9相连实现抽水送水的流程；
壳体1包括水流输出轴1-1、主壳体1-2、抽水口1-3、水射流容纳腔1-4、液压泵容纳腔1-5、液压缸1-6；所述水流输出轴1-1与活塞泵9相连向外输送水流；抽水口1-3与抽水泵8相连实现抽水泵实地抽水，抽水泵8和活塞泵9安有水流容纳腔1-4中实现对泵体在运动中的固定；
所述旋转盘2包括旋转盘主体2-1、轴承2-2、螺母2-3、从动齿轮2-4电机2-5、出水口2-6、主动齿轮2-7；螺母2-3与轴承2-2相连，轴承2-2与旋转盘主体2-1相连，螺母2-3通过齿轮2-4、2-7接受从旋转盘2-1中电机2-5传递出来的动力，螺母2-2与螺杆5相配合，通过螺母2-2的转动使螺杆5移动，从而实现驱动履带轮3在管道内的变径，出水口2-6通过软管与螺杆5中的通道相连，通过管路向驱动履带轮输出水流；
所述驱动履带轮3包括驱动主体3-1、履带3-2、固定口3-3、水射流喷头3-4、履带轮3-5、转动轴3-6、齿轮3-7、电机3-8、水流管道3-9；所述固定口3-3安装于驱动主体3-1上，固定口3-3与螺杆5相连实现螺杆固定，固定口3-3中开口与水流管道3-9相连，水射流喷头3-4安装于驱动主体3-1上，水流管道3-9安装于驱动主体3-1上，水流管道3-9与水射流喷头3-4相连，履带3-2通过履带轮3-5处于张紧状态，履带轮3-5与转动轴3-6相连，电机3-8通过齿轮3-7与转动轴3-6相连，驱动转动轴转动；
所述履带支撑轮4包括支撑履带轮主体4-1、支撑杆安装点4-2、支撑轴4-3、履带轮4-4；所述支撑杆4-1安装于支撑履带轮主体4-1上，履带轮4-4通过支撑轴4-3与支撑履带轮主体4-1相连并实现转动，履带4-1通过履带轮4-4从而张紧；
所述支撑杆6包括导向套6-1、支撑推杆6-2、弹簧6-3；所述导向杆6-1安装于液压缸1-6中，支撑推杆6-2通过弹簧6-3与导向套6-1相连，实现支撑推杆6-2的位置恢复，弹簧6-3安装于导向到6-1内给与支撑推杆推力。
本发明通过液压系统、连杆机构、齿轮机构、电机驱动实现了机器人对不同管径海底隧道清刷、履带轮驱动移动、陆地搬运的功能，具有稳定性可靠、越障能力强、对变径管道自适应好、行走速度快、工作效率高的特点。
综上，本发明设计一种变径海底隧道清刷机器人，目的是为清刷大管径、长距离、工作状况复杂的海底隧道。其结构包括：壳体、履带轮、支撑组件等，其在工作时间，驱动履带通过绕管道壁旋转产生向前的驱动力带动驱动轮向前移动，在非工作时间，驱动履带产生向前的动力，使机器人向前移动。本发明的变径海底隧道清刷机器人具有稳定性可靠、越障能力强、对变径管道自适应好、行走速度快、工作效率高、大功率、高强度清刷刀具的特点，对海底隧道清刷具有实际工程意义。

Claims (5)

1.一种变径海底隧道清刷机器人，其特征在于：包括壳体、旋转盘、三组驱动履带轮和三组支撑履带轮，所述壳体内设置依次相连的抽水泵和活塞泵，所述壳体上设置有与抽水泵连通的抽水口，活塞泵的输出端连接有水流输出轴，所述旋转盘设置在水流输出轴的端部上，旋转盘内对称设置有三个驱动轮电机，每个驱动轮电机的输出轴上设置有主动齿轮，所述旋转盘内还设置有从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮啮合，每个从动齿轮上固连有一螺母，每个螺母内设置有螺杆，三个螺杆的端部分别设置在对应驱动履带轮的驱动主体上的固定口中，所述水流输出轴上设置有与活塞泵连通的三个出水口，所述螺杆是中空的，且三个出水口分别通过软管与三个螺杆连通，每组驱动履带轮的驱动主体上设置有水射流喷头，且水射流喷头通过水流管路与对应的螺杆的中空部分连通，所述壳体上还对称设置有三个液压缸，每个液压缸的活塞杆的端部连接有支撑杆，支撑履带轮设置在对应的支撑杆上。
2.根据权利要求1所述的一种变径海底隧道清刷机器人，其特征在于：所述驱动履带轮的驱动主体上设置有驱动轮电机，驱动主体的两侧对称设置有三组履带轮，驱动轮电机的输出轴通过齿轮机构驱动转动轴，三组履带轮中的一组设置在转动轴的两端，且三组履带轮之间设置有履带。
3.根据权利要求1或2所述的一种变径海底隧道清刷机器人，其特征在于：所述支撑履带轮包括支撑履带主体、支撑履带轮和支撑履带。
4.根据权利要求1或2所述的一种变径海底隧道清刷机器人，其特征在于：所述支撑杆包括与活塞杆固连的导向套、与支撑履带轮固连的支撑推杆、设置在支撑推杆和导向套之间的弹簧，且所述支撑推杆设置在导向套内。
5.根据权利要求3所述的一种变径海底隧道清刷机器人，其特征在于：所述支撑杆包括与活塞杆固连的导向套、与支撑履带轮固连的支撑推杆、设置在支撑推杆和导向套之间的弹簧，且所述支撑推杆设置在导向套内。
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