本發(fā)明涉及柔性自驅(qū)動(dòng)螺旋管道機(jī)器人，屬于機(jī)器人領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)如今，管道的廣泛應(yīng)用給工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及日常生活提供了許多的便捷，特別是管道在石油、化工、冶金和城市供暖等氣體或液體輸送方面發(fā)揮巨大的作用，但由于這些管道系統(tǒng)的工作環(huán)境非常惡劣，管道的長(zhǎng)期使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)銹蝕、老化、漏孔、淤積堵塞等問(wèn)題。因此，管道的監(jiān)測(cè)、診斷、清理和維護(hù)就成為保障管道系統(tǒng)安全、暢通和高效運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵，由于管道的外形尺寸，所處的地理環(huán)境等客觀因數(shù)的制約，人類(lèi)無(wú)法直接介入進(jìn)行勘測(cè)和修復(fù)已經(jīng)破壞的管道。為了更加經(jīng)濟(jì)地完成管道的檢測(cè)、故障診斷、修復(fù)，特種管道機(jī)器人成為一種極其有效可行的工程方案，從而極大地降低工程成本、工人作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度以及危險(xiǎn)系數(shù)。雖然管道機(jī)器人在近年來(lái)得到飛速的發(fā)展，但是管道機(jī)器人仍然存在很多技術(shù)問(wèn)題，制約其在實(shí)際工程中的應(yīng)用，首先，在能源供給方式上，傳統(tǒng)依靠線(xiàn)纜方式供電，導(dǎo)致管道機(jī)器人無(wú)法長(zhǎng)距離的作業(yè)。其次，在行走方式上，輪式、腿式、蠕動(dòng)式通過(guò)摩擦方式傳遞動(dòng)力，受機(jī)器人與管道內(nèi)壁摩擦因數(shù)制約，被動(dòng)螺旋機(jī)器人其前移速度和牽引力受螺旋寬度系數(shù)影響大。再次，在自適應(yīng)方面，傳統(tǒng)的管道機(jī)器人只能適應(yīng)某一直徑的管道，無(wú)法根據(jù)管徑的變化進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，同時(shí)在越障能力和可靠性方面也存在諸多的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種柔性自驅(qū)動(dòng)螺旋管道機(jī)器人，可滿(mǎn)足在一定范圍內(nèi)不同管徑下的自適應(yīng)和越障能力，依靠本身主動(dòng)螺旋方式前進(jìn)，擴(kuò)大了管道機(jī)器人的使用范圍。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種柔性自驅(qū)動(dòng)螺旋管道機(jī)器人，包括張緊機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、若干個(gè)主體機(jī)構(gòu)和連接裝置，相鄰的主體機(jī)構(gòu)通過(guò)連接裝置連接，在主體機(jī)構(gòu)的一側(cè)連接有行走機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有張緊裝置；所述主體機(jī)構(gòu)的一端連接有減速器，減速器與行走機(jī)構(gòu)連接；所述張緊機(jī)構(gòu)包含中心桿、滑塊機(jī)構(gòu)和連桿，所述中心桿與減速器連接，在中心桿上套有滑塊機(jī)構(gòu)和壓縮彈簧，壓縮彈簧通過(guò)調(diào)整螺母安裝在中心桿上，所述滑塊機(jī)構(gòu)通過(guò)連桿與行走機(jī)構(gòu)連接。

作為優(yōu)選，所述減速器包含太陽(yáng)輪、行星輪、外齒輪圈和行星架，所述太陽(yáng)輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，太陽(yáng)輪同時(shí)與三個(gè)行星輪嚙合，三個(gè)行星輪同時(shí)與外齒輪圈嚙合，行星輪驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)移動(dòng)。

作為優(yōu)選，所述行走機(jī)構(gòu)包含三個(gè)驅(qū)動(dòng)輪軸，所述驅(qū)動(dòng)輪軸通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與行星輪軸連接，行星輪軸與行星輪固定連接，驅(qū)動(dòng)輪軸的端部連接有驅(qū)動(dòng)輪，通過(guò)行星輪帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪軸上套有第一滑塊，第一滑塊與連桿連接。

作為優(yōu)選，所述驅(qū)動(dòng)輪為齒輪狀的橡膠輪。

作為優(yōu)選，所述主體機(jī)構(gòu)設(shè)有三個(gè)側(cè)面，在相鄰的側(cè)面通過(guò)連接板連接，在連接板上設(shè)有螺栓槽，在螺栓槽內(nèi)安裝有兩個(gè)第二滑塊，第二滑塊上安裝有可伸縮輪腿，在可伸縮輪腿上安裝有導(dǎo)向輪，兩個(gè)可伸縮輪腿之間設(shè)有自適應(yīng)彈簧。

作為優(yōu)選，所述可伸縮輪腿包含外筒和支撐腿，所述外筒上設(shè)有多個(gè)定位孔，支撐腿插入到外筒內(nèi)，通過(guò)定位銷(xiāo)釘插入定位孔中固定支撐腿，從而調(diào)節(jié)可伸縮輪腿的長(zhǎng)度。

作為優(yōu)選，所述主體機(jī)構(gòu)的另一側(cè)也設(shè)有減速機(jī)構(gòu)，減速器與行走機(jī)構(gòu)連接，行走機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有張緊裝置。

有益效果：本發(fā)明的柔性自驅(qū)動(dòng)螺旋管道機(jī)器人，通過(guò)張緊裝置調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪軸之間的夾角，從而調(diào)整多個(gè)驅(qū)動(dòng)輪形成的外接圓半徑，從而適應(yīng)不同半徑的管道，依靠驅(qū)動(dòng)輪主動(dòng)螺旋方式前進(jìn)，擴(kuò)大了管道機(jī)器人的使用范圍，雙頭螺旋可實(shí)現(xiàn)管道機(jī)器人的雙向前進(jìn)，同時(shí)該裝置還滿(mǎn)足在有一定弧度的彎管中使用，適應(yīng)能力強(qiáng)，安全可靠。

附圖說(shuō)明

圖1是管道機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是管道機(jī)器人的側(cè)視圖。

圖3是管道機(jī)器人的主體機(jī)構(gòu)。

圖4是管道機(jī)器人的導(dǎo)向輪組。

圖5是管道機(jī)器人的行星輪減速器。

圖6是管道機(jī)器人的連接裝置。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖6所示，本發(fā)明的一種柔性自驅(qū)動(dòng)螺旋管道機(jī)器人，包括張緊機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、若干個(gè)主體機(jī)構(gòu)11和連接裝置13，相鄰的主體機(jī)構(gòu)11通過(guò)連接裝置13連接，連接裝置13可以為可轉(zhuǎn)向的活絡(luò)頭，連接裝置13包含球頭罩28、球頭26和球頭端蓋27，球頭罩28與一個(gè)主體機(jī)構(gòu)11連接，球頭26與相鄰的主體機(jī)構(gòu)11連接，球頭26上蓋有球頭端蓋27，在主體機(jī)構(gòu)11的一側(cè)連接有行走機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有張緊裝置；所述主體機(jī)構(gòu)11的一端連接有減速器10，減速器10與行走機(jī)構(gòu)連接；所述張緊機(jī)構(gòu)包含中心桿1、滑塊機(jī)構(gòu)4和連桿5，所述中心桿1與減速器10連接，在中心桿1上套有滑塊機(jī)構(gòu)4和壓縮彈簧3，壓縮彈簧3通過(guò)調(diào)整螺母2安裝在中心桿1上，所述滑塊機(jī)構(gòu)4通過(guò)連桿5與行走機(jī)構(gòu)連接。調(diào)節(jié)中心桿1上的調(diào)整螺母2的高度，在連桿5的推動(dòng)作用下，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪軸6上第一滑塊7的水平移動(dòng)，使得驅(qū)動(dòng)輪8張開(kāi)并產(chǎn)生一定的螺旋升角，從而達(dá)到變半徑的目的，由于壓縮彈簧3的作用，張緊半徑能夠發(fā)生一些微小的自適應(yīng)調(diào)整。

在本發(fā)明中，減速機(jī)構(gòu)為行星輪減速器10，所述減速器10包含太陽(yáng)輪22、行星輪25、外齒輪圈24和行星架23，所述太陽(yáng)輪22與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，太陽(yáng)輪22同時(shí)與三個(gè)行星輪25嚙合，三個(gè)相同的行星輪25呈120°夾角均勻分布在太陽(yáng)輪22軸線(xiàn)的周?chē)?，三個(gè)行星輪25同時(shí)與外齒輪圈24嚙合，行星輪25驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)移動(dòng)。

在本發(fā)明中，所述行走機(jī)構(gòu)包含三個(gè)驅(qū)動(dòng)輪軸6，所述驅(qū)動(dòng)輪軸6通過(guò)萬(wàn)向節(jié)9與行星輪軸29連接，行星輪軸29與行星輪25固定連接，驅(qū)動(dòng)輪軸6的端部連接有驅(qū)動(dòng)輪8，通過(guò)行星輪25帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪8轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪軸6上套有第一滑塊7，第一滑塊7與連桿5連接。驅(qū)動(dòng)輪8采用齒輪狀橡膠輪，且與管壁形成一定的螺旋升角，驅(qū)動(dòng)輪8在行星輪25自轉(zhuǎn)扭矩作用下與管道表面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，齒狀橡膠輪增加了驅(qū)動(dòng)輪8與管道表面的摩擦力

在本發(fā)明中，所述主體機(jī)構(gòu)11設(shè)有三個(gè)側(cè)面，每個(gè)側(cè)面的兩端均折彎有連接板，在相鄰的側(cè)面通過(guò)連接板連接，在連接板上設(shè)有螺栓槽18，在螺栓槽18內(nèi)安裝有兩個(gè)第二滑塊14，第二滑塊14上安裝有可伸縮輪腿17，在可伸縮輪腿17上安裝有導(dǎo)向輪組12，導(dǎo)向輪組12包含有導(dǎo)向輪15，兩個(gè)可伸縮輪腿17之間設(shè)有自適應(yīng)彈簧16?？赏ㄟ^(guò)調(diào)整第二滑塊14在螺栓槽18內(nèi)的相對(duì)距離來(lái)控制導(dǎo)向輪15的適應(yīng)范圍，自適應(yīng)彈簧16的作用是在同組的兩個(gè)可伸縮輪腿17之間施加一個(gè)預(yù)拉力，使機(jī)器人與內(nèi)管璧形成接觸壓力，同時(shí)能夠使機(jī)器人具備一定的越障能力

在本發(fā)明中，所述可伸縮輪腿17包含外筒20和支撐腿19，外筒20固定在第二滑塊14上，所述外筒20上設(shè)有多個(gè)定位孔，支撐腿19插入到外筒20內(nèi)，通過(guò)定位銷(xiāo)釘21插入定位孔中固定支撐腿19，從而調(diào)節(jié)可伸縮輪腿17的長(zhǎng)度，定位銷(xiāo)釘21也可以為螺栓，定位孔為螺紋孔，通過(guò)螺栓的端部頂住支撐腿19，調(diào)節(jié)可伸縮輪腿17的長(zhǎng)度。主體機(jī)構(gòu)11的另一側(cè)也設(shè)有減速機(jī)構(gòu)，減速器10與行走機(jī)構(gòu)連接，行走機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有張緊裝置，兩端對(duì)稱(chēng)的分布有相同的張緊機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)，各主體機(jī)構(gòu)之間通過(guò)可轉(zhuǎn)向活絡(luò)頭連接，滿(mǎn)足該裝置在有一定弧度的彎管中使用。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。