CN203847916U - 一种基于电控永磁铁的足式管道机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于电控永磁铁的足式管道机器人，所述锁止螺母安装在丝杆上，所述连杆安装在轴套和箱体上；所述前足通过前足销钉和扭弹簧安装在连杆上，所述步进电机安装在箱体内，且步进电机与丝杠连接，箱体与连杆连接，所述弹簧安装在弹簧固定杆上。该基于电控永磁铁的足式管道机器人，采用电控永磁铁作为前进驱动方式，使机器人的传动方式和驱动方式都简化了，并且动作迅速、可靠，且安全、节能、环保，采用偏心轮作为足腿，可始终与管壁保持接触，能够越程行走，提高行走效率，机器人前中后部分采用两个万向联轴节连接，具有两个自由度的旋转，故可顺畅通过弯道。

Description

一种基于电控永磁铁的足式管道机器人

技术领域

本实用新型涉及管道机器人技术领域，具体为一种基于电控永磁铁的足式管道机器人。

背景技术

随着石油、化工、天然气及核工业等产业迅速发展,管道的检测和维护成了工业生产中的一道难题，管道机器人常用来进行管道检测。传统的管道机器人几乎都是电机驱动，然而电机驱动存在系统比较复杂、维修率高、难以在小管径的管道中工作等缺点,为此，我们提出一种基于电控永磁铁的足式管道机器人。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于电控永磁铁的足式管道机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于电控永磁铁的足式管道机器人，包括锁止螺母、丝杆、连杆、轴套、前足、前足销钉、扭弹簧、箱体、步进电机、万向联轴节、环形永磁铁、电磁铁、永磁铁、弹簧、后足和后足销钉，所述锁止螺母安装在丝杆上，所述连杆安装在轴套和箱体上；所述前足通过前足销钉扭弹簧和安装在连杆上，所述步进电机安装在箱体内，且步进电机与丝杠连接，箱体与连杆连接；所述万向联轴节连接上下两个箱体，所述电磁铁、环形永磁铁和永磁铁从上到下依次位于箱体内，所述弹簧安装在弹簧固定杆上。

优选的，所述轴套和箱体上设有连杆的安装机构。

优选的，所述连杆是一个四杆结构，且有三组，沿着丝杠圆周方向成120°均匀分布。

优选的，所述箱体由前中后三个部分组成。

优选的，所述箱体的下部设有一个弹簧固定杆。

优选的，所述下部运动机构与上部运动机构相同，且通过万向联轴节与弹簧的固定轴连接。

工作原理：管道机器人通过管径自适应机构以及单片机控制模块调节足扩张与收缩，使机器人恰能向前运动。

状态1：电磁铁通电，此时电磁铁与永磁铁极性相同。电磁铁与永磁铁相互排斥，弹簧由压缩状态逐渐恢复原长，在磁力与弹簧的回复力共同作用下，伸缩机构伸长。此时后足有向后运动的趋势, 后足所受摩擦力向前, 摩擦力产生的转矩使后足绕后足销钉顺时针旋转,后足与管壁间的压力增大,摩擦力也随之增大,后足自锁,无法向后移动。同时前足有向前运动的趋势, 前足受到的摩擦力向后, 摩擦力产生的转矩使前足绕前足销钉逆时针旋转, 前足与管壁间的压力减小,摩擦力也随之减小,前足向前移动, 前部移动机构也随之向前移动，管道机器人向前运动                                                。

状态2：电磁铁断电，此时电磁铁极性消失。电磁铁与永磁铁吸合，在磁力作用下，弹簧收缩，伸缩机构收缩。此时前足有向后运动的趋势, 前足所受摩擦力向前, 摩擦力产生的转矩使前足绕前足销钉顺时针旋转,前足与管壁间的压力增大,摩擦力也随之增大,前足自锁,无法向后移动。同时后足有向前运动的趋势, 后足受到的摩擦力向后, 摩擦力产生的转矩使后足绕后足销钉逆时针旋转, 后足与管壁间的压力减小,摩擦力也随之减小,后足向前移动, 后部移动机构也随之向前移动。管道机器人向前运动。

管道机器人经过状态1、状态2完成一个运动周期，其有效行程为。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该基于电控永磁铁的足式管道机器人，采用电控永磁铁作为前进驱动方式，使机器人的传动方式和驱动方式都简化了，并且动作迅速、可靠，且安全、节能、环保，采用偏心轮作为足腿，可始终与管壁保持接触，能够越程行走，提高行走效率，机器人前中后部分采用两个万向联轴节连接，具有两个自由度的旋转，故可顺畅通过弯道。

附图说明

图1为本实用新型伸长状态结构示意图；

图2为本实用新型收缩状态结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种基于电控永磁铁的足式管道机器人，包括锁止螺母1、丝杆2、连杆3、轴套4、前足5、前足销钉6、扭弹簧7、箱体8、步进电机9、万向联轴节10、环形永磁铁11、电磁铁12、永磁铁13、弹簧14、后足15和后足销钉16，所述锁止螺母1安装在丝杆2上，所述连杆3安装在轴套4和箱体8上，所述轴套4和箱体8上设有连杆3的安装机构，所述连杆3是一个四杆结构，且有三组，沿着丝杠圆周方向成120°均匀分布；所述前足5通过前足销钉6和扭弹簧7安装在连杆3上，所述步进电机9安装在箱体8内，且步进电机与丝杠连接，箱体与连杆连接，所述箱体8由前中后三个部分组成；所述万向联轴节10连接上下两个箱体8，所述电磁铁12、环形永磁铁11和永磁铁13从上到下依次位于箱体8内，所述箱体8的下部设有一个弹簧14固定杆，所述弹簧14安装在弹簧14固定杆上；所述下部运动机构与上部运动机构相同，通过万向联轴节10与弹簧14的固定轴连接。

工作原理：管道机器人通过管径自适应机构以及单片机控制模块调节足扩张与收缩，使机器人恰能向前运动。

状态1：电磁铁12通电，此时电磁铁12与永磁铁13极性相同。电磁铁12与永磁铁13相互排斥，弹簧14由压缩状态逐渐恢复原长，在磁力与弹簧14的回复力共同作用下，伸缩机构伸长。此时后足15有向后运动的趋势, 后足15所受摩擦力向前, 摩擦力产生的转矩使后足15绕后足销钉16顺时针旋转,后足15与管壁间的压力增大,摩擦力也随之增大,后足15自锁,无法向后移动。同时前足5有向前运动的趋势, 前足5受到的摩擦力向后, 摩擦力产生的转矩使前足5绕前足销钉6逆时针旋转, 前足5与管壁间的压力减小,摩擦力也随之减小,前足5向前移动, 前部移动机构也随之向前移动，管道机器人向前运动。

状态2：电磁铁12断电，此时电磁铁12极性消失。电磁铁12与永磁铁13吸合，在磁力作用下，弹簧14收缩，伸缩机构收缩。此时前足5有向后运动的趋势, 前足5所受摩擦力向前, 摩擦力产生的转矩使前足5绕前足销钉6顺时针旋转,前足5与管壁间的压力增大,摩擦力也随之增大,前足5自锁,无法向后移动。同时后足15有向前运动的趋势, 后足15受到的摩擦力向后, 摩擦力产生的转矩使后足15绕后足销钉16逆时针旋转, 后足15与管壁间的压力减小,摩擦力也随之减小,后足15向前移动, 后部移动机构也随之向前移动。管道机器人向前运动。

管道机器人经过状态1、状态2完成一个运动周期，其有效行程为。 

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种基于电控永磁铁的足式管道机器人，包括锁止螺母、丝杆、连杆、轴套、前足、前足销钉、扭弹簧、箱体、步进电机、万向联轴节、环形永磁铁、电磁铁、永磁铁、弹簧、后足和后足销钉，其特征在于：所述锁止螺母安装在丝杆上，所述连杆安装在轴套和箱体上；所述前足通过前足销钉和扭弹簧安装在连杆上，所述步进电机安装在箱体内，且步进电机与丝杠连接，箱体与连杆连接；所述万向联轴节连接上下两个箱体，所述电磁铁、环形永磁铁和永磁铁从上到下依次位于箱体内，所述弹簧安装在弹簧固定杆上。

2.根据权利要求1所述的一种基于电控永磁铁的足式管道机器人，其特征在于：所述轴套和箱体上设有连杆的安装机构。 

3.根据权利要求1所述的一种基于电控永磁铁的足式管道机器人，其特征在于：所述连杆是一个四杆结构，且有三组，沿着丝杠圆周方向成120°均匀分布。

4.根据权利要求1所述的一种基于电控永磁铁的足式管道机器人，其特征在于：所述箱体由前中后三个部分组成。

5.根据权利要求1所述的一种基于电控永磁铁的足式管道机器人，其特征在于：所述箱体的下部设有一个弹簧固定杆。