CN205001760U - 伸缩自锁式管内移动机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种伸缩自锁式管内移动机器人。现有管道机器人负载小，稳定性差，大阻力条件下的作业装置仍存在严重缺陷。本实用新型的前车体组件安装前自锁机构组件，后车体组件安装后自锁机构组件，前车体组件与后车体组件通过导杆与导套形成移动副；驱动组件的螺纹轴与前车体构成螺旋传动，将驱动电机的转动转换成前、后车体组件的移动，驱动管内移动机器人。本实用新型通过前、后自锁机构组件确保与管道内壁充分接触，有效增加其在管内的稳定性和负载能力；压紧弹簧始终保证自锁机构组件与管道内壁有压紧力，保证机器人在管内移动的稳定性，且前车体组件与后车体组件构成的螺旋副具有自锁功能，可满足机器人在任意位置停止锁定。

Description

伸缩自锁式管内移动机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，涉及管道移动机器人，具体涉及一种伸缩自锁式管内移动机器人。

背景技术

工业管道系统大部分管道为直管，且有些管道内部为液体，为保证各管道系统安全高效地运作，需应用管道机器人完成检测和维修。现有的管道机器人可以在管道中移动与作业，但其负载较小，稳定性较差，大阻力条件下管内移动机器人的作业装置仍存在严重缺陷。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种伸缩自锁式管内移动机器人，该管内移动机器人通过前、后自锁机构组件确保与管道内壁充分接触，从而有效增加其在管内的稳定性和负载能力。车体悬架处的压紧弹簧始终保证机器人自锁机构组件与管道内壁有压紧力，保证机器人在管内移动的相对稳定性，且前车体组件与后车体组件构成的螺旋副具有自锁功能，可以满足机器人在任意位置停止锁定。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型包括前车体组件、后车体组件和驱动组件。所述的驱动组件安装于后车体组件，驱动螺纹轴；所述的螺纹轴与前车体的中心螺纹孔构成螺旋传动。

所述的前车体组件包括前车体、导杆、前调节螺母、前锁定螺母、前压紧弹簧和前自锁机构组件；多根导杆沿周向均布固定在前车体上；所述的导杆开设有限位槽；多个前自锁机构组件沿前车体的周向均布；所述前自锁机构组件中斜块的伸出杆上套置前压紧弹簧，并伸入前车体内通过前调节螺母和前锁定螺母安装于前车体上；所述的前锁定螺母设置在前调节螺母内侧。

所述的后车体组件包括后车体、导套、限位销、后调节螺母、后锁定螺母、后压紧弹簧和后自锁机构组件；多个后自锁机构组件沿后车体周向均布；后自锁机构组件中斜块的伸出杆上套置后压紧弹簧，并伸入后车体内通过后调节螺母和后锁定螺母安装于后车体上；所述的后锁定螺母设置在后调节螺母内侧。多个导套均固定在后车体上，每个导套与前车体组件对应的一根导杆上形成移动副；所述导套的限位孔内设置限位销，限位销嵌入前车体组件中导杆的限位槽内，对导杆限位。

所述的前自锁机构组件由斜块、橡胶球、压簧和支撑杆组成。所述斜块外侧的支撑槽底部设有斜面，所述的支撑杆固定于支撑槽侧壁；所述的橡胶球和压簧均套置于支撑杆上；压簧及支撑槽的底部斜面对橡胶球进行限位；非工作状态下，橡胶球靠近外侧的球面露出支撑槽外。

所述后自锁机构组件的结构与前自锁机构组件的结构完全一样，且后自锁机构组件的数量与前自锁机构组件的数量相等。

所述的驱动组件包括驱动电机和螺纹轴；所述的驱动电机安装于后车体组件的电机座上；所述的螺纹轴嵌套固接于驱动电机的输出轴；所述的电机座与所有导套固定。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型通过安装前、后自锁机构组件与管道内壁接触，使机器人具有较强负载能力；

2、每个自锁机构组件的伸出端尺寸可调，使管内移动机器人所适应的管径范围可有效调节；

3、本实用新型车体悬架处的压紧弹簧，保证机器人与管壁始终存有附着力；

4、本实用新型使用一个电机驱动，结构简单，易于操作，便于维修，成本低；

5、本实用新型的前车体组件与后车体组件构成的螺旋副具有自锁功能，可以有效地满足机器人在任意位姿停止移动。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构立体图；

图2为本实用新型的机构运动简图；

图3为本实用新型的前车体组件结构立体图；

图4为本实用新型的前自锁机构组件分解示意图；

图5为本实用新型的后车体组件结构立体图；

图6为本实用新型的驱动组件结构立体图；

图7A为本实用新型的前车体组件相对后车体组件处于下极限位置的示意图；

图7B为本实用新型的前车体组件运动过程示意图；

图7C为本实用新型的前车体组件相对后车体组件处于上极限位置的示意图；

图8D本实用新型后车体组件相对前车体组件处于下极限位置示意图；

图8E本实用新型后车体组件运动过程示意图；

图8F本实用新型后车体组件相对前车体组件处于上极限位置示意图。

图中：1、前车体组件，2、后车体组件，3、驱动组件；1-1、前车体，1-2、导杆，1-3、前调节螺母，1-4、前锁定螺母，1-5、前压紧弹簧，1-6、前自锁机构组件，1-7、斜块，1-8、橡胶球，1-9、压簧，1-10、支撑杆；2-1、后车体，2-2、导套，2-3、电机座，2-4、限位销，2-5、后调节螺母，2-6、后锁定螺母，2-7、后压紧弹簧，2-8、后自锁机构组件；3-1、驱动电机，3-2、螺纹轴。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，伸缩自锁式管内移动机器人，包括前车体组件1、后车体组件2和驱动组件3。

如图3和图4所示，前车体组件1包括前车体1-1、导杆1-2、前调节螺母1-3、前锁定螺母1-4、前压紧弹簧1-5和前自锁机构组件1-6；三根导杆1-2沿周向均布固定在前车体1-1上；导杆1-2开设有限位槽；三个前自锁机构组件1-6沿前车体1-1的周向均布；前自锁机构组件1-6由斜块1-7、橡胶球1-8、压簧1-9和支撑杆1-10组成。斜块1-7的伸出杆上套置前压紧弹簧1-5，并伸入前车体1-1内通过前调节螺母1-3和前锁定螺母1-4安装于前车体1-1上；前锁定螺母1-4设置在前调节螺母1-3内侧；斜块1-7外侧的支撑槽底部设有斜面，支撑杆1-10固定于支撑槽侧壁；橡胶球1-8和压簧1-9均套置于支撑杆1-10上；压簧1-9及支撑槽的底部斜面对橡胶球1-8进行限位；非工作状态下，橡胶球1-8靠近外侧的球面露出支撑槽外；前自锁机构组件1-6中斜块1-7的伸出杆伸出尺寸可以通过前调节螺母1-3调节，从而使管内移动机器人适应的管径范围可有效调节。

如图5所示，后车体组件2包括后车体2-1、导套2-2、电机座2-3、限位销2-4、后调节螺母2-5、后锁定螺母2-6、后压紧弹簧2-7和后自锁机构组件2-8；后自锁机构组件2-8的结构与前自锁机构组件1-6的结构完全一样。三个后自锁机构组件2-8沿后车体2-1周向均布；后自锁机构组件2-8中斜块1-7的伸出杆上套置后压紧弹簧2-7，并伸入后车体2-1内通过后调节螺母2-5和后锁定螺母2-6安装于后车体2-1上；后锁定螺母2-6设置在后调节螺母2-5内侧。后自锁机构组件2-8中斜块1-7的伸出杆伸出尺寸可以通过后调节螺母2-5调节，从而使管内移动机器人所适应的管径范围可有效调节。三个导套2-2均固定在后车体2-1上，且分别与前车体组件1对应的一根导杆1-2上形成移动副；导套2-2的限位孔内设置限位销2-4，限位销2-4嵌入前车体组件1的导杆1-2的限位槽内，对导杆1-2限位；电机座2-3与三个导套2-2固定。

如图6所示，驱动组件3包括驱动电机3-1和螺纹轴3-2。驱动电机3-1安装于后车体组件2的电机座2-3上；螺纹轴3-2嵌套固接于驱动电机的输出轴，且与前车体2-1的中心螺纹孔构成螺旋传动。

该伸缩自锁式管内移动机器人的工作原理是：

如图1和图2所示，该管内移动机器人的前车体组件1上安装有沿周向均布的三个前自锁机构组件1-6，后车体组件2上安装有沿周向均布的三个后自锁机构组件2-8，驱动组件3安装于后车体组件2，前车体组件1与后车体组件2通过导杆1-2与导套2-2形成移动副，并通过限位销2-4限位。该管内移动机器人通过驱动组件3中的螺纹轴3-2与前车体1-1的中心螺纹孔构成螺旋传动，将驱动电机3-1的转动转换成前、后车体组件的移动，驱动管内移动机器人在管道内行驶。三个前自锁机构组件1-6和三个后自锁机构组件2-8确保管内移动机器人与管道内壁充分接触。

在管道内，当管内移动机器人的前车体组件1相对后车体组件2处于下极限位置(如图7A所示)，机器人向前运动时，驱动电机3-1正转，后自锁机构组件2-8受到向后推力，由于后自锁机构组件2-8的橡胶球1-8受斜块1-7和管道内壁的压力保持自锁状态，而前自锁机构组件1-6受到向前推力解除自锁，驱动电机3-1的动力通过螺旋传动使前车体组件1向前运动，在此过程中，若驱动电机3-1停止转动，则机器人保持在该位置静止不动(如图7B所示)。当前车体组件1相对后车体组件2向前移动至上极限位置时，前车体组件1停止移动(如图7C所示)。

当前车体组件1相对后车体组件2向前移动至上极限位置时(即后车体组件2相对前车体组件1处于下极限位置，如图8D所示)，驱动电机3-1反转，前自锁机构组件1-6受到向后拉力，由于前自锁机构组件1-6的橡胶球1-8受斜块1-7和管道内壁的压力保持自锁状态，而后自锁机构2-8受到向前拉力，解除自锁，使后车体组件2向前移动。在此过程中，若驱动电机3-1停止转动，则管内移动机器人保持在该位置静止不动(如图8E所示)。当后车体组件2相对前车体组件1运动至上极限位置时，驱动电机3-1正转，后自锁机构组件2-8自锁(如图8F所示)。前车体组件1、后车体组件2的交替运动过程即可使机器人以伸缩方式向前运动。

Claims (4)

1.伸缩自锁式管内移动机器人，包括前车体组件、后车体组件和驱动组件，其特征在于：所述的驱动组件安装于后车体组件，驱动螺纹轴；所述的螺纹轴与前车体的中心螺纹孔构成螺旋传动；

所述的前车体组件包括前车体、导杆、前调节螺母、前锁定螺母、前压紧弹簧和前自锁机构组件；多根导杆沿周向均布固定在前车体上；所述的导杆开设有限位槽；多个前自锁机构组件沿前车体的周向均布；所述前自锁机构组件中斜块的伸出杆上套置前压紧弹簧，并伸入前车体内通过前调节螺母和前锁定螺母安装于前车体上；所述的前锁定螺母设置在前调节螺母内侧；

所述的后车体组件包括后车体、导套、限位销、后调节螺母、后锁定螺母、后压紧弹簧和后自锁机构组件；多个后自锁机构组件沿后车体周向均布；后自锁机构组件中斜块的伸出杆上套置后压紧弹簧，并伸入后车体内通过后调节螺母和后锁定螺母安装于后车体上；所述的后锁定螺母设置在后调节螺母内侧；多个导套均固定在后车体上，每个导套与前车体组件对应的一根导杆上形成移动副；所述导套的限位孔内设置限位销，限位销嵌入前车体组件中导杆的限位槽内，对导杆限位。

2.根据权利要求1所述的伸缩自锁式管内移动机器人，其特征在于：所述的前自锁机构组件由斜块、橡胶球、压簧和支撑杆组成；所述斜块外侧的支撑槽底部设有斜面，所述的支撑杆固定于支撑槽侧壁；所述的橡胶球和压簧均套置于支撑杆上；压簧及支撑槽的底部斜面对橡胶球进行限位；非工作状态下，橡胶球靠近外侧的球面露出支撑槽外。

3.根据权利要求1所述的伸缩自锁式管内移动机器人，其特征在于：所述后自锁机构组件的结构与前自锁机构组件的结构完全一样，且后自锁机构组件的数量与前自锁机构组件的数量相等。

4.根据权利要求1所述的伸缩自锁式管内移动机器人，其特征在于：所述的驱动组件包括驱动电机和螺纹轴；所述的驱动电机安装于后车体组件的电机座上；所述的螺纹轴嵌套固接于驱动电机的输出轴；所述的电机座与所有导套固定。