CN112829847A - 一种柔性螺旋式管外爬行装置 - Google Patents

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杨怀玉
陈涛
吕程
张立红
宋小春
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
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Abstract

本发明公开了一种柔性螺旋式管外爬行装置，包括车头和依次连接在车头后面的若干弧形车身，若干弧形车身之间通过活动接头首尾相连组成缠绕在管道表面的螺旋形车体，所述车头内侧设有变向轮和驱动轮，所述变向轮设有车头内侧前端，通过变向电机驱动改变车头方向，所述驱动轮通过驱动电机带动；每个弧形车身内侧均设有若干万向轮，所述万向轮、变向轮和驱动轮均为能吸附在管道上的磁性轮。本发明通过简单结构几乎可以有过管道上可能存在的所有障碍物，越障动作简单，效率高，并且越障不影响攀爬速度。

Description

一种柔性螺旋式管外爬行装置
技术领域
本发明属于机器人领域，涉及一种管道攀爬机器人，尤其涉及一种柔性螺旋式管外爬行装置。
背景技术
管道广泛地应用于生活中的各个领域，如石油化工企业、农业、建筑行业等。管道制造简单，使用管道进行运输，易于提高运输效率。但是管道在长期使用过后，由于管道内部化学物质的腐蚀以及管道外部物质的侵蚀，会出现老化、裂纹、泄露及内部淤堵等问题。这些问题不仅会造成经济损失，也会导致污染和其他环境问题，因此必须对管道进行定期检修。目前常用的维护手段是人工进行维护，但是由于一些管道所处位置的限制以及管道内运输的有害物质会对人体造成伤害。因此，提供一种管外爬行机器人，通过远程控制来携带相应的作业设备在管道外进行巡查，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提出一种柔性螺旋式管外爬行装置。利用车头机构带动多节检测机构绕外管做螺旋式前进，既可以对管道进行全面检测，又可以避开管道上面的托架或者吊架，同时各节之间采用活动接头可以通过拐弯等障碍。
本发明提供的技术方案如下：
一种柔性螺旋式管外爬行装置，其特征在于：包括车头和依次连接在车头后面的若干弧形车身，若干弧形车身之间通过活动接头首尾相连组成缠绕在管道表面的螺旋形车体，所述车头内侧设有变向轮和驱动轮，所述变向轮设有车头内侧前端，通过变向电机驱动改变车头方向，所述驱动轮通过驱动电机带动；每个弧形车身内侧均设有若干万向轮，所述万向轮、变向轮和驱动轮均为能吸附在管道上的磁性轮。
进一步地，所述车头与第一节弧形车身之间也采用活动接头相连。
进一步地，所述活动接头包括连接外套、连接内套和连接轴，所述连接外套和连接内套分别设于两个弧形车身端部或者分别设于弧线车身和车头端部，连接外套和连接内套上设有同轴的轴孔，所述连接轴穿过轴孔将连接外套和连接内套相连，所述连接轴的轴线方向与管道径向相同。
进一步地，所述连接外套和连接内套上设有限制两者转动最大角度的限位块。
进一步地，所述连接轴与连接外套或连接内套上设有同轴的轴孔设有间隙，使得弧形车身之间或者车头与弧形车身在径向方向上能够微调。
进一步地，所述变向轮通过转向轴安装车体上，具体的，变向轮安装转向轴内侧端，所述转向轴径向设置，转向轴与变向电机动力传动相连。
进一步地，所述弧形车身有3-20个，由弧形车身组成的螺旋形车体的旋转角度不小于360度。
本发明有益效果是：
本发明巧妙设计了螺旋形车体的攀爬机器人，使得本发明可以很好的缠绕在管道表面，可以根据需要携带检测设备，本发明螺旋形车体较长，因此，非常方便携带需要一定测量间距内两个点的测量设备。本发明通过变向轮转向就可以轻松越过吊架或者托架，无需现有技术中复杂的越障动作和越障机构，本发明通过设置径向的自由度，使得本发明螺旋形车体的直径可以微调，从而使得本发明能够轻松越过类似法兰障碍物。本发明通过简单结构几乎可以有过管道上可能存在的所有障碍物，越障动作简单，效率高，最重要的是越障不影响攀爬速度。
附图说明
图1为本发明柔性螺旋式管外爬行装置整体结构图示意图。
图2为本发明实施例中活动接头结构示意图。
图3为本发明柔性螺旋式管外爬行装置侧视图。
1-变向轮，2-变向电机，3-车头，4-驱动轮，5-驱动电机，6-活动接头，61-连接外套，62-连接内套，63-连接轴，7-万向轮，8-弧形车身，9-转向轴。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种柔性螺旋式管外爬行装置，包括车头3和依次连接在车头3后面的4个弧形车身8，4个弧形车身8之间通过活动接头6首尾相连组成缠绕在管道表面的螺旋形车体，通过活动接头6使得本发明螺旋形车体为柔性车体，所述车头3内侧设有变向轮1和驱动轮4，所述变向轮1设有车头3内侧前端，驱动轮4安装于变向轮1后方，通过变向电机2驱动改变车头3方向，所述驱动轮4通过驱动电机5带动，驱动轮4通过比如齿轮传动之类与渠道电机动力传动相连；每个弧形车身8内侧均设有若干万向轮7，所述万向轮7、变向轮1和驱动轮4均为能吸附在管道上的磁性轮。
所述车头3与第一节弧形车身8之间也采用活动接头6相连，进一步提高车体的柔性。
作为一种具体实施例，如图2所示，以两个弧形车身8之间的活动接头6为例，所述活动接头6包括连接外套61、连接内套62和连接轴63，所述连接外套61和连接内套62分别设于两个弧形车身8端部，连接外套61和连接内套62上设有同轴的轴孔，所述连接轴63穿过轴孔将连接外套61和连接内套62相连，所述连接轴63的轴线方向与管道径向相同，车头和第一节弧形车身之间的活动接头结构与两个弧形车身之间的活动接头结构完全相同。
所述连接外套61和连接内套62上设有限制两者转动最大角度的限位块(图中未画出，为常规结构)，或者利用相邻弧形车身8端部之间限位也行，一般限位在两个弧形车身8之间最大转动角度不超过正负30度，这样可以保证整个螺旋形车体的形状，防止过度柔性导致螺旋形车体能以缠绕在管道上。
作为一种具体实施例，所述连接轴63与连接外套61或连接内套62上设有同轴的轴孔设有间隙(比如连接轴63直径小于连接外套61上的轴孔或者连接内套62上的轴孔)，使得弧形车身8之间或者车头3与弧形车身8在径向方向上能够微调，当本发明行走到管道法兰处时，车头3可以径向微调抬头，轻松越过法兰。
作为一种具体实施例，所述变向轮1通过转向轴9安装车体上，具体的，变向轮1安装转向轴9内侧端，所述转向轴9径向设置，转向轴9与变向电机2动力传动相连。
需要说明的是，本发明弧形车身8不限于4个，一般有3-20个，作为一种较忧的实施例，由弧形车身8组成的螺旋形车体的旋转角度不小于360度。
本发明弧形车身8可以根据实际需要进行数量增加，每个弧形车身8上均可以携带一个检测设备，当弧形车身8数量不够时，可以在尾部通过活动接头6连接加长。
本发明所述万向轮7、变向轮1和驱动轮4均采用永磁体材料制成或者表面包裹永磁体材料。
使用时，将本发明螺旋形车体呈螺旋缠绕在待攀爬管道上，万向轮7、变向轮1和驱动轮4通过磁性吸附在管道表面；启动驱动电机5，驱动电机5带动驱动轮4在管道表面形行走，在车头3形状过程中碰到吊架或者托架时，启动变向电机2，使得变向轮1转向，这样调整了螺旋形车体的螺旋间距，使得吊架或者托架位于弧形车身8之间，达到越障的目的。
对于本发明的优选实施例，连接轴63与连接外套61或连接内套62上设有同轴的轴孔设有间隙，碰到管道上有法兰时，车头3可以利用这个间隙自适应抬起，在径向上微调，适应法兰变大的情况，后面弧形车身8逐个依次微调，使得本发明可以轻松跨越法兰。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种柔性螺旋式管外爬行装置，其特征在于：包括车头和依次连接在车头后面的若干弧形车身，若干弧形车身之间通过活动接头首尾相连组成缠绕在管道表面的螺旋形车体，所述车头内侧设有变向轮和驱动轮，所述变向轮设有车头内侧前端，通过变向电机驱动改变车头方向，所述驱动轮通过驱动电机带动；每个弧形车身内侧均设有若干万向轮，所述万向轮、变向轮和驱动轮均为能吸附在管道上的磁性轮。
2.如权利要求1所述柔性螺旋式管外爬行装置，其特征在于：所述车头与第一节弧形车身之间也采用活动接头相连。
3.如权利要求1所述柔性螺旋式管外爬行装置，其特征在于：所述活动接头包括连接外套、连接内套和连接轴，所述连接外套和连接内套分别设于两个弧形车身端部或者分别设于弧线车身和车头端部，连接外套和连接内套上设有同轴的轴孔，所述连接轴穿过轴孔将连接外套和连接内套相连，所述连接轴的轴线方向与管道径向相同。
4.如权利要求3所述柔性螺旋式管外爬行装置，其特征在于：所述连接外套和连接内套上设有限制两者转动最大角度的限位块。
5.如权利要求3所述柔性螺旋式管外爬行装置，其特征在于：所述连接轴与连接外套或连接内套上设有同轴的轴孔设有间隙，使得弧形车身之间或者车头与弧形车身在径向方向上能够微调。
6.如权利要求3所述柔性螺旋式管外爬行装置，其特征在于：所述变向轮通过转向轴安装车体上，具体的，变向轮安装转向轴内侧端，所述转向轴径向设置，转向轴与变向电机动力传动相连。
7.如权利要求1-6任意一项所述柔性螺旋式管外爬行装置，其特征在于：所述弧形车身有3-20个，由弧形车身组成的螺旋形车体的旋转角度不小于360度。
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