CN219734655U - 一种管道机器人蠕动行走装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种管道机器人蠕动行走装置，包括沿同一轴向相对设置的主动座体和从动座体，所述主动座体和所述从动座体通过曲柄连杆结构和可伸缩的连接件连接，所述主动座体和所述从动座体设置有多个可沿径向运动的支撑件；所述连接件的两端分别设置有主动凸轮和从动凸轮，所述主动座体和所述从动座体的支撑件底部分别与所述主动凸轮和所述从动凸轮的轮面抵接。该管道机器人蠕动行走装置通过曲柄连杆结构和可伸缩的连接件之间配合联动，使得主动座体和从动座体的支撑件交替对管道内壁抵压支撑，主动座体和从动座体向前伸缩，实现行走装置的整体蠕动。

Description

一种管道机器人蠕动行走装置

技术领域

本实用新型涉及机器人的技术领域，特别是涉及一种管道机器人蠕动行走装置。

背景技术

管道在石油、天然气、化工原料及市政给排水工程等各个方面发挥着重要作用。在线运行管道随着使用时间的增长，会出现各种问题，如腐蚀、裂缝、淤积等，对管道的正常使用会产生严重的影响。为了提高管道的使用效率和延长管道的寿命，需要对在线运行管道进行定期的检测或其它作业。检测装置自身无法进入管道，现有的技术中，最常用的是通过机器人进入到管道内部，运用各种无损检测方法对管道进行检测。管道机器人作为一种管道内移动的智能载体，通常可携带各种检测设备或作业工具。近年来，随着研究的不断深入，管道机器人的发展进入崭新的阶段，主要应用在石油、化工、天然气及核工业等领域中，完成检测探伤、清理和维护管道的工作。

目前管道机器人结构复杂，需要特定的传动机构，如采用车轮或履带作为驱动部件，导致机器人体积较大；管道机器人大多需要复杂的控制系统控制机器人伸缩和膨胀锁紧。

实用新型内容

基于此，本实用新型克服现有技术的缺点和不足，提供一种管道机器人蠕动行走装置。

本实用新型提供一种管道机器人蠕动行走装置，包括：

沿同一轴向相对设置的主动座体和从动座体，所述主动座体和所述从动座体通过曲柄连杆结构和可伸缩的连接件连接，所述主动座体和所述从动座体设置有多个可沿径向运动的支撑件；

所述连接件的两端分别可转动的设置于所述主动座体和所述从动座体内，所述连接件的两端分别设置有主动凸轮和从动凸轮，所述主动凸轮和所述从动凸轮的最大半径端和最小半径端分别相错对应设置，所述主动座体和所述从动座体的支撑件底部分别与所述主动凸轮和所述从动凸轮的轮面抵接；

所述主动座体设置有驱动电机，所述驱动电机通过第一齿轮组与所述连接件的一端传动连接，所述连接件的一端通过第二齿轮组与所述曲柄连杆结构传动连接。

进一步的，所述第一齿轮组包括小圆柱齿轮和大圆柱齿轮，所述小圆柱齿轮固定于所述驱动电机的输出轴上，所述大圆柱齿轮套设于所述连接件的一端上，所述小圆柱齿轮与所述大圆柱齿轮啮合传动。

进一步的，所述第二齿轮组包括小圆锥齿轮和大圆锥齿轮，所述小圆锥齿轮与所述曲柄连杆结构的曲柄端同轴设置，所述大圆锥齿轮套设于所述连接件的一端上，所述小圆锥齿轮与所述大圆锥齿轮啮合传动。

进一步的，所述连接件包括主动圆筒和从动圆筒，所述主动圆筒和所述从动圆筒之间通过花键结构可伸缩连接，所述主动圆筒和所述从动圆筒设置有圆盘，所述圆盘与所述主动座体和所述从动座体的内壁间隙配合，所述连接件通过所述圆盘可相对于所述主动座体和所述从动座体转动。

进一步的，所述主动座体和所述从动座体沿轴向在所述圆盘的两侧设置有轴承，所述轴承的外侧面与所述圆盘侧面抵接。

进一步的，所述主动圆筒和从动圆筒内设置有中空腔室，所述中空腔室内部可用于安装检测、清洗等功能部件。

进一步的，所述主动座体和所述从动座体分别均匀的设置有四个支撑件，所述主动凸轮和所述从动凸轮分别对应的设置有四个最大半径端和最小半径端。

进一步的，所述支撑件的顶部设置有匹配管道内壁形状和具有弹性的弧形顶板。

进一步的，所述弧形顶板的两端形成有凸起部，所述凸起部设置有卡槽，弹性橡胶圈套设于位于同一圆周的所述弧形顶板的卡槽上。

与现有技术相比，本实用新型的一种管道机器人蠕动行走装置的有益效果如下：

1、本实用新型的一种管道机器人蠕动行走装置，通过曲柄连杆结构和可伸缩的连接件之间配合联动，使得主动座体和从动座体的支撑件交替对管道管壁抵压支撑，并实现整体行走装置的移动，简化伸缩和驱动控制方式，只需给单一的信号源驱动就可以同时实现机器人移动和膨胀锁紧。

2、本实用新型的一种管道机器人蠕动行走装置，其主动座体和从动座体沿轴向在圆盘的两侧设置有轴承，轴承防止圆盘轴向正压力大，导致摩擦力增大，旋转受阻。

3、本实用新型的一种管道机器人蠕动行走装置，其支撑件上设置有卡槽，弹性橡胶圈套设于位于同一圆周的卡槽上，使得支撑件的底部能随时紧贴于凸轮的轮面上。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的管道机器人蠕动行走装置的结构示意图；

图2为图1的内部结构示意图；

图3为图2的凸轮结构示意图；

图4为图1的支撑件结构示意图；

图中：10、主动座体；11、驱动电机；12、小圆柱齿轮；13、大圆柱齿轮；14、大圆锥齿轮；15、小圆锥齿轮；20、从动座体；30、连接件；31、主动圆筒；32、从动圆筒；33、主动凸轮；34、从动凸轮；35、圆盘；36、中空腔室；40、曲柄连杆结构；41、曲柄端；42、连杆端；50、支撑件；51、橡胶圈；52、弧形顶板；521、卡槽；60、轴承。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

针对背景技术中使用一般的管道机器人的结构复杂，且运动效率低的技术问题，本发明实施例提供一种管道机器人蠕动行走装置，如图1至3所示，在一个实施例中，管道机器人蠕动行走装置包括沿同一轴向相对设置的主动座体10和从动座体20，主动座体10和从动座体20通过曲柄连杆结构40和可伸缩的连接件30连接，主动座体10和从动座体20设置有多个可沿径向运动的支撑件50。

连接件30的两端分别可转动的设置于主动座体10和从动座体20内，连接件30的两端分别设置有主动凸轮33和从动凸轮34，主动凸轮33和从动凸轮34的最大半径端和最小半径端分别相错对应设置，主动座体10和从动座体20的支撑件50底部分别与主动凸轮33和从动凸轮34的轮面抵接，实现主动座体10和从动座体20的支撑件50沿径向的交替收缩和扩张。

主动座体10设置有驱动电机11，驱动电机11通过第一齿轮组与连接件30的一端传动连接，带动连接件30整体转动，连接件30的一端通过第二齿轮组与曲柄连杆结构40传动连接，实现主动座体10和从动座体20之间轴向相对伸缩运动；在工作时，配合支撑件50的交替动作，最终实现整体行走装置的移动。

具体的，如图2所示，第一齿轮组包括小圆柱齿轮12和大圆柱齿轮13，小圆柱齿轮12固定于驱动电机11的输出轴上，大圆柱齿轮13套设于连接件30的一端上，小圆柱齿轮12与大圆柱齿轮13啮合传动，用于带动连接件30整体转动。

第二齿轮组包括小圆锥齿轮15和大圆锥齿轮14，小圆锥齿轮15与曲柄连杆结构40的曲柄端41同轴设置，大圆锥齿轮14套设于连接件30的一端上，小圆锥齿轮15与大圆锥齿轮14啮合传动，当连接件30转动时，带动大圆锥齿轮14转动，继而带动曲柄连杆结构40的曲柄端41转动，从而实现主动座体10和从动座体20之间轴向相对伸缩运动。

在其中一个实施例中，如图2和3所示，连接件30包括主动圆筒31和从动圆筒32，主动圆筒31和从动圆筒32之间通过花键结构可伸缩连接，实现主动圆筒31和从动圆筒32一边转动一边相对伸缩；主动圆筒31和从动圆筒32设置有圆盘35，圆盘35与主动座体10和从动座体20的内壁间隙配合，连接件30通过圆盘35可相对于主动座体10和从动座体20转动。

优选的，如图1和2所示，主动座体10和从动座体20沿轴向在圆盘35的两侧设置有轴承60，轴承60的外侧面与圆盘35侧面抵接，轴承60用于防止圆盘35轴向正压力大，导致摩擦力增大，旋转受阻。主动圆筒31和从动圆筒32内还设置有中空腔室36，中空腔室36内部可用于安装检测、清洗等功能部件。

在其中一个实施例中，如图2和3所示，主动座体10和从动座体20分别均匀的设置有四个支撑件50，主动凸轮33和从动凸轮34分别对应的设置有四个最大半径端和最小半径端。优选的，支撑件50的顶部设置有匹配管道内壁形状和具有弹性的弧形顶板52，弧形顶板52能更好地与管道内径相配合。

更优选的，如图3所示，弧形顶板52的两端形成有凸起部，凸起部具有弹性，受压时可变形，提高管径适应性；凸起部设置有卡槽521，一个弹性橡胶圈51套设于位于同一圆周的弧形顶板52的卡槽521上，弹性橡胶圈51用于提供使弹性支撑件50向轴中心收缩的力，使得支撑件50的底部能随时紧贴于凸轮的轮面上。

本实用新型实施例的管道机器人蠕动行走装置的工作原理如下：

当主动座体10的支撑件50处于扩张状态时，主动座体10支撑管道管壁，摩擦力增大使主动座体10与管道相对静止，此时从动座体20的支撑件50处于收缩状态，从动座体20不支撑管道管壁，同时曲柄连杆结构40的连杆端42收缩，使得从动座体20可以向前移动。

当从动座体20的支撑件50处于扩张状态时，从动座体20支撑管道管壁，摩擦力增大使从动座体20与管道相对静止，此时主动座体10的支撑件50处于收缩状态，主动座体10不支撑管道管壁，同时曲柄连杆结构40的连杆端42扩张，使得主动座体10可以向前移动。

与现有技术相比，本实用新型实施例的一种管道机器人蠕动行走装置的有益效果如下：

1、本实用新型实施例的一种管道机器人蠕动行走装置，通过曲柄连杆结构和可伸缩的连接件之间配合联动，使得主动座体和从动座体的支撑件交替对管道管壁抵压支撑，并实现整体行走装置的移动，简化伸缩和驱动控制方式，只需给单一的信号源驱动就可以同时实现机器人移动和膨胀锁紧。

2、本实用新型实施例的一种管道机器人蠕动行走装置，其主动座体和从动座体沿轴向在圆盘的两侧设置有轴承，轴承防止圆盘轴向正压力大，导致摩擦力增大，旋转受阻。

3、本实用新型实施例的一种管道机器人蠕动行走装置，其支撑件上设置有卡槽，弹性橡胶圈套设于位于同一圆周的卡槽上，使得支撑件的底部能随时紧贴于凸轮的轮面上。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种管道机器人蠕动行走装置，其特征在于，包括：

沿同一轴向相对设置的主动座体和从动座体，所述主动座体和所述从动座体通过曲柄连杆结构和可伸缩的连接件连接，所述主动座体和所述从动座体设置有多个可沿径向运动的支撑件；

所述连接件的两端分别可转动的设置于所述主动座体和所述从动座体内，所述连接件的两端分别设置有主动凸轮和从动凸轮，所述主动凸轮和所述从动凸轮的最大半径端和最小半径端分别相错对应设置，所述主动座体和所述从动座体的支撑件底部分别与所述主动凸轮和所述从动凸轮的轮面抵接；

所述主动座体设置有驱动电机，所述驱动电机通过第一齿轮组与所述连接件的一端传动连接，所述连接件的一端通过第二齿轮组与所述曲柄连杆结构传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种管道机器人蠕动行走装置，其特征在于：

所述第一齿轮组包括小圆柱齿轮和大圆柱齿轮，所述小圆柱齿轮固定于所述驱动电机的输出轴上，所述大圆柱齿轮套设于所述连接件的一端上，所述小圆柱齿轮与所述大圆柱齿轮啮合传动。

3.根据权利要求1所述的一种管道机器人蠕动行走装置，其特征在于：

所述第二齿轮组包括小圆锥齿轮和大圆锥齿轮，所述小圆锥齿轮与所述曲柄连杆结构的曲柄端同轴设置，所述大圆锥齿轮套设于所述连接件的一端上，所述小圆锥齿轮与所述大圆锥齿轮啮合传动。

4.根据权利要求1所述的一种管道机器人蠕动行走装置，其特征在于：

所述连接件包括主动圆筒和从动圆筒，所述主动圆筒和所述从动圆筒之间通过花键结构可伸缩连接，所述主动圆筒和所述从动圆筒设置有圆盘，所述圆盘与所述主动座体和所述从动座体的内壁间隙配合，所述连接件通过所述圆盘可相对于所述主动座体和所述从动座体转动。

5.根据权利要求4所述的一种管道机器人蠕动行走装置，其特征在于：

所述主动座体和所述从动座体沿轴向在所述圆盘的两侧设置有轴承，所述轴承的外侧面与所述圆盘侧面抵接。

6.根据权利要求4所述的一种管道机器人蠕动行走装置，其特征在于：

所述主动圆筒和从动圆筒内设置有中空腔室，所述中空腔室内部用于安装检测或清洗的功能部件。

7.根据权利要求1所述的一种管道机器人蠕动行走装置，其特征在于：

所述主动座体和所述从动座体分别均匀的设置有四个支撑件，所述主动凸轮和所述从动凸轮分别对应的设置有四个最大半径端和最小半径端。

8.根据权利要求7所述的一种管道机器人蠕动行走装置，其特征在于：

所述支撑件的顶部设置有匹配管道内壁形状和具有弹性的弧形顶板。

9.根据权利要求8所述的一种管道机器人蠕动行走装置，其特征在于：

所述弧形顶板的两端形成有凸起部，所述凸起部设置有卡槽，弹性橡胶圈套设于同一圆周的所述弧形顶板的卡槽上。