CN109849015A - 多足式管道移动机器人装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多足式管道移动机器人装置，包括主体部、四足行走机构(11)，所述主体部包括第一电机(10)、移动圆盘(2)、固定圆盘(3)、丝杠轴(5)、斜边支架(12)，所述第一电机(10)安装在固定圆盘(3)上，第一电机(10)连接丝杠轴(5)，丝杠轴(5)贯穿移动圆盘(2)并连接固定圆盘(3)，所述斜边支架(12)均匀分布在移动圆盘(2)、固定圆盘(3)的周向上，主体部通过斜边支架(12)连接四足行走机构(11)。本发明结构简单合理，通过变径机构能够实现在不同管道半径的管道内行走，可广泛应用于各类型管道移动；四足行走机构模仿生物足关节，能够实现四足交错行走，具有灵活性高且驱动数少等优点。

Description

多足式管道移动机器人装置

技术领域

本发明涉及多足管道机器人领域，具体地涉及一种多足式管道移动机器人装置。

背景技术

目前的管道移动机器人大多处在研究的阶段，模块化的管道移动机器人设备较为缺乏，且能变半径以适应于不同管径的管道移动机器人的研究尚不充分，能够商业化应用的管道移动机器人不多。

公开号为CN 205438557U的专利文献公开了一种管道移动机器人，包括上体、下体、驱动气缸。上体和下体的中央处均开设容纳管道的豁口，上体和下体上均安装三个相向设置的夹紧气缸，三个夹紧气缸围绕豁口设置。驱动气缸的缸体固定安装在下体上，驱动气缸的活塞杆与上体固定连接。实际操作中，当下体通过其上的夹紧气缸夹紧在管道上时，上体上的夹紧气缸处于零位，驱动气缸驱动上体沿管道上行；之后，上体夹紧在管道上而下体上的夹紧气缸复位至零位，驱动气缸驱动下体沿管道上行；如此反复，管道移动机器人可在管道上蠕动。但是，此方案仅能够在管道外部移动，而且不能够适应实际运动过程中管道管径的改变。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多足式管道移动机器人装置。

根据本发明提供的一种多足式管道移动机器人装置，包括主体部、四足行走机构，所述主体部包括第一电机、移动圆盘、固定圆盘、丝杠轴、斜边支架，所述第一电机安装在固定圆盘上，第一电机连接丝杠轴，丝杠轴贯穿移动圆盘并连接固定圆盘，所述斜边支架均匀分布在移动圆盘、固定圆盘的周向上，主体部通过斜边支架连接四足行走机构。

优选地，所述主体部包括两个固定圆盘、一个移动圆盘，所述移动圆盘设置在两个固定圆盘之间。

优选地，所述固定圆盘上设置有丝杠固定端，丝杠轴通过丝杠固定端连接固定圆盘。

优选地，所述移动圆盘上设置有丝杠螺母，丝杠轴通过丝杠螺母连接移动圆盘，丝杠螺母将丝杠轴的旋转运动转化为移动圆盘沿丝杠轴的直线运动。

优选地，所述主体部还包括固定支架，所述固定支架连接固定圆盘并贯穿移动圆盘，移动圆盘能够沿着固定支架滑动，固定支架限制移动圆盘的转动。

优选地，所述四足行走机构包括第二电机、传动轴、齿轮组、曲柄、足体部、安装板，所述第二电机连接齿轮组，齿轮组通过传动轴连接曲柄的一端，曲柄连接足体部，所述第二电机、传动轴、齿轮组、曲柄、足体部、斜边支架均安装在安装板上。

优选地，所述四足行走机构包括两块安装板、两个曲柄、四个足体部，两块安装板上分别连接两个足体部、一个曲柄，位于同一安装板上的两个足体部连接同一个曲柄，两个曲柄通过传动轴相连。

优选地，所述足体部包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第无连杆、第六连杆，所述第一连杆的一端连接曲柄的另一端，第一连杆的另一端分别连接第二连杆的中部、第四连杆的一端，第二连杆的一端连接安装板，第二连杆的另一端连接第三连杆的一端，第三连杆的另一端连接第六连杆的中部，第六连杆的一端作为自由端行走足，第六连杆的另一端连接第五连杆的一端，第五连杆的另一端连接安装板，第五连杆的中部连接第四连杆的另一端。

优选地，所述两块安装板上的两个曲柄之间具有180°相位差。

优选地，所述斜边支架等距安装在移动圆盘以及任一个或两个固定圆盘上，移动圆盘、固定圆盘上的斜边支架对应组成一组，共设置三组，每组斜边支架之间在周向上成相°，每组斜边支架对应连接一个四足行走机构；

所述固定圆盘上设置一个或多个斜边支架；

所述斜边支架采用长度可调的伸缩杆；

所述移动圆盘与斜边支架组成变径机构，能够使四足行走机构在不同管径的管道内移动。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明结构简单合理，通过变径机构能够实现在不同管道半径的管道内行走，可广泛应用于各类型管道移动。

2、本发明的四足行走机构模仿生物足关节，能够实现四足交错行走，具有灵活性高且驱动数少等优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的爆炸结构示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

根据本发明提供的一种多足式管道移动机器人装置，如图1-2所示，包括主体部、四足行走机构11，所述主体部包括第一电机10、移动圆盘2、固定圆盘3、丝杠轴5、斜边支架12，所述第一电机10安装在固定圆盘3上，第一电机10连接丝杠轴5，丝杠轴5贯穿移动圆盘2并连接固定圆盘3，所述斜边支架12均匀分布在移动圆盘2、固定圆盘3的周向上，主体部通过斜边支架12连接四足行走机构11。优选地，所述丝杠轴5采用滚珠丝杠。优选地，所述丝杠轴5设置在移动圆盘2、固定圆盘3的圆心位置。

所述主体部包括两个固定圆盘3、一个移动圆盘2，所述移动圆盘2设置在两个固定圆盘3之间。所述固定圆盘3上设置有丝杠固定端1，丝杠轴5通过丝杠固定端1连接固定圆盘3。所述移动圆盘2上设置有丝杠螺母4，丝杠轴5通过丝杠螺母4连接移动圆盘2，丝杠螺母4将丝杠轴5的旋转运动转化为移动圆盘2沿丝杠轴5的直线运动。所述主体部还包括固定支架6，所述固定支架6连接固定圆盘3并贯穿移动圆盘2，移动圆盘2能够沿着固定支架6滑动，固定支架6限制移动圆盘2的转动，并对中间移动圆盘2起支撑作用。优选地，丝杠固定端1安装在具有第一电机10一端的固定圆盘3上，丝杠轴5通过联轴器、轴承与第一电机10连接，丝杠支撑端安装在另一端固定圆盘3上。

所述四足行走机构11包括第二电机8、传动轴7、齿轮组9、曲柄13、足体部、安装板，所述第二电机8连接齿轮组9，齿轮组9通过传动轴7连接曲柄13的一端，曲柄13连接足体部，所述第二电机8、传动轴7、齿轮组9、曲柄13、足体部、斜边支架12均安装在安装板上。所述四足行走机构11包括两块安装板、两个曲柄13、四个足体部，两块安装板上分别连接两个足体部、一个曲柄13，位于同一安装板上的两个足体部连接同一个曲柄13，两个曲柄13通过传动轴7相连。所述足体部包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第无连杆、第六连杆，所述第一连杆的一端连接曲柄13的另一端，第一连杆的另一端分别连接第二连杆的中部、第四连杆的一端，第二连杆的一端连接安装板，第二连杆的另一端连接第三连杆的一端，第三连杆的另一端连接第六连杆的中部，第六连杆的一端作为自由端行走足，第六连杆的另一端连接第五连杆的一端，第五连杆的另一端连接安装板，第五连杆的中部连接第四连杆的另一端，所述四足行走机构11中的足体部均为对称相似的结构，为切比雪夫连杆机构变型和拓展，由作整周旋转的曲柄13带动连杆运动，足体部对称安装在并行两边，每一足均通过连杆与曲柄13相连，并行两边每一边的两足由同一个曲柄13驱动。所述两块安装板上的两个曲柄13之间具有180°相位差，且由同一根传动轴7驱动，从而实现四足交错行进。优选地，第二电机8通过齿轮传动同时驱动并行两边的曲柄13，第二电机8位于齿轮组9齿轮中间，或者第二电机8安装于四足行走机构11并行两边的的安装板中间，以减小驱动器件的安装空间。优选地，齿轮传动由齿轮组9和一个传动轴7构成，所述的齿轮组9包括两个相同齿轮，其中，第一级齿轮与第二电机8输出轴连接，两齿轮啮合安装，第二级齿轮与中间的传动轴7连接，作等速旋转。

所述斜边支架12等距安装在移动圆盘2以及任一个或两个固定圆盘3上，移动圆盘2、固定圆盘3上的斜边支架12对应组成一组，共设置三组，每组斜边支架之间在周向上成相120°，每组斜边支架对应连接一个四足行走机构11；所述固定圆盘3上设置一个或多个斜边支架12；所述斜边支架12采用长度可调的伸缩杆；所述移动圆盘2与斜边支架12组成变径机构，能够使四足行走机构11在不同管径的管道内移动。管道内的移动由三个四足机构共同实现。

本发明行进过程中第一电机10带动丝杠轴5转动，丝杠轴5通过丝杠螺母4带动移动圆盘2移动，所述的斜边支架12连接在移动圆盘2和固定圆盘3上，移动圆盘2的移动带动斜边支架12摆动，斜边支架12连接在四足行走机构11上，所述的四足行走机构11在斜边支架12的摆动下进行移动，从而改变四足机构11到固定圆盘3中心的距离，即变距以适应管道半径，使得本发明可在不同内径的管道内移动。第二电机8设置在四足行走机构11中间，并通过齿轮组9的齿轮传动驱动使并行两边安装板上的曲柄13作整周旋转，两个曲柄13通过传动轴7相连，实现同步运动，曲柄13带动每个足的连杆摆动从而实现四足的移动，且由于并行两边曲柄具有180°相位差，使得曲柄13旋转带动四足交错行进。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种多足式管道移动机器人装置，其特征在于，包括主体部、四足行走机构(11)，所述主体部包括第一电机(10)、移动圆盘(2)、固定圆盘(3)、丝杠轴(5)、斜边支架(12)，所述第一电机(10)安装在固定圆盘(3)上，第一电机(10)连接丝杠轴(5)，丝杠轴(5)贯穿移动圆盘(2)并连接固定圆盘(3)，所述斜边支架(12)均匀分布在移动圆盘(2)、固定圆盘(3)的周向上，主体部通过斜边支架(12)连接四足行走机构(11)。

2.根据权利要求1所述的多足式管道移动机器人装置，其特征在于，所述主体部包括两个固定圆盘(3)、一个移动圆盘(2)，所述移动圆盘(2)设置在两个固定圆盘(3)之间。

3.根据权利要求1所述的多足式管道移动机器人装置，其特征在于，所述固定圆盘(3)上设置有丝杠固定端(1)，丝杠轴(5)通过丝杠固定端(1)连接固定圆盘(3)。

4.根据权利要求1所述的多足式管道移动机器人装置，其特征在于，所述移动圆盘(2)上设置有丝杠螺母(4)，丝杠轴(5)通过丝杠螺母(4)连接移动圆盘(2)，丝杠螺母(4)将丝杠轴(5)的旋转运动转化为移动圆盘(2)沿丝杠轴(5)的直线运动。

5.根据权利要求1所述的多足式管道移动机器人装置，其特征在于，所述主体部还包括固定支架(6)，所述固定支架(6)连接固定圆盘(3)并贯穿移动圆盘(2)，移动圆盘(2)能够沿着固定支架(6)滑动，固定支架(6)限制移动圆盘(2)的转动。

6.根据权利要求1所述的多足式管道移动机器人装置，其特征在于，所述四足行走机构(11)包括第二电机(8)、传动轴(7)、齿轮组(9)、曲柄(13)、足体部、安装板，所述第二电机(8)连接齿轮组(9)，齿轮组(9)通过传动轴(7)连接曲柄(13)的一端，曲柄(13)连接足体部，所述第二电机(8)、传动轴(7)、齿轮组(9)、曲柄(13)、足体部、斜边支架(12)均安装在安装板上。

7.根据权利要求6所述的多足式管道移动机器人装置，其特征在于，所述四足行走机构(11)包括两块安装板、两个曲柄(13)、四个足体部，两块安装板上分别连接两个足体部、一个曲柄(13)，位于同一安装板上的两个足体部连接同一个曲柄(13)，两个曲柄(13)通过传动轴(7)相连。

8.根据权利要求6所述的多足式管道移动机器人装置，其特征在于，所述足体部包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第无连杆、第六连杆，所述第一连杆的一端连接曲柄(13)的另一端，第一连杆的另一端分别连接第二连杆的中部、第四连杆的一端，第二连杆的一端连接安装板，第二连杆的另一端连接第三连杆的一端，第三连杆的另一端连接第六连杆的中部，第六连杆的一端作为自由端行走足，第六连杆的另一端连接第五连杆的一端，第五连杆的另一端连接安装板，第五连杆的中部连接第四连杆的另一端。

9.根据权利要求7所述的多足式管道移动机器人装置，其特征在于，所述两块安装板上的两个曲柄(13)之间具有180°相位差。

10.根据权利要求1所述的多足式管道移动机器人装置，其特征在于，所述斜边支架(12)等距安装在移动圆盘(2)以及任一个或两个固定圆盘(3)上，移动圆盘(2)、固定圆盘(3)上的斜边支架(12)对应组成一组，共设置三组，每组斜边支架之间在周向上成相120°，每组斜边支架对应连接一个四足行走机构(11)；

所述固定圆盘(3)上设置一个或多个斜边支架(12)；

所述斜边支架(12)采用长度可调的伸缩杆；

所述移动圆盘(2)与斜边支架(12)组成变径机构，能够使四足行走机构(11)在不同管径的管道内移动。