一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人，屬于管道機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)和多個(gè)轉(zhuǎn)向節(jié)，相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)通過轉(zhuǎn)向節(jié)連接，位于最前端的驅(qū)動(dòng)節(jié)的前端設(shè)置有前端蓋，前端蓋的中心位置上設(shè)置有用于探測(cè)管道機(jī)器人前方管網(wǎng)管道路徑分布情況的傳感器，位于最末端的驅(qū)動(dòng)節(jié)的后端設(shè)置有萬向球鉸，所述驅(qū)動(dòng)節(jié)包括主機(jī)架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和伸縮機(jī)構(gòu)，多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)間隔均勻的安裝在主機(jī)架的外側(cè)壁上，伸縮機(jī)構(gòu)安裝在主機(jī)架內(nèi)，伸縮機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，且伸縮機(jī)構(gòu)能夠使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)收縮至主機(jī)架內(nèi)，相鄰的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)能夠通過轉(zhuǎn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)相對(duì)360°轉(zhuǎn)動(dòng)和主動(dòng)轉(zhuǎn)向。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)可實(shí)現(xiàn)相對(duì)360°轉(zhuǎn)動(dòng)和主動(dòng)轉(zhuǎn)向，從而滿足復(fù)雜分支管網(wǎng)檢測(cè)要求。
【專利說明】
一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及管道機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]管道是國家生命線工程的重要組成部分，是國家能源的大動(dòng)脈，它的安全運(yùn)營對(duì)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響重大。為保證管道安全，在管道運(yùn)行一段時(shí)間后，需要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患。
[0003]管道機(jī)器人實(shí)現(xiàn)管道檢測(cè)的主要驅(qū)動(dòng)裝置，通過其攜帶檢測(cè)設(shè)備沿管道爬行，完成管道的檢測(cè)工作。隨著我國油氣、供水管道規(guī)模的不斷發(fā)展，管網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，特別是城市燃?xì)?、供水管網(wǎng)存在大量的分支管道，因此，為實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的全面檢測(cè)，管道機(jī)器人必須能夠主動(dòng)、自由靈活轉(zhuǎn)向，按照設(shè)定的管道線路進(jìn)行檢測(cè)。專利2007100500568、2012104818937機(jī)體采用整體設(shè)計(jì)，過彎能力差，只能沿轉(zhuǎn)彎半徑較大的單管道路徑爬行；專利2015107317708運(yùn)動(dòng)短節(jié)之間采用萬向節(jié)連接、專利2015108488450主支架與驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架之間采用柔性連接，能夠沿管道被動(dòng)轉(zhuǎn)向，提高了過彎能力，但依然只能沿單管道路徑爬行，無法實(shí)現(xiàn)多分支管網(wǎng)內(nèi)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向。通過調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有管道機(jī)器人大多屬于被動(dòng)轉(zhuǎn)向，在遇到分支管道時(shí)，無法主動(dòng)轉(zhuǎn)向，只能沿單管道路徑行進(jìn)，無法滿足復(fù)雜分支管網(wǎng)的檢測(cè)要求。
[0004]因此，針對(duì)現(xiàn)有管道機(jī)器人存在的不足，設(shè)計(jì)發(fā)明一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人，對(duì)于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜分支管網(wǎng)的檢測(cè)，具有積極意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)轉(zhuǎn)向，從而滿足復(fù)雜分支管網(wǎng)檢測(cè)要求。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人，包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)和多個(gè)轉(zhuǎn)向節(jié)，相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)通過轉(zhuǎn)向節(jié)連接，位于最前端的驅(qū)動(dòng)節(jié)的前端設(shè)置有前端蓋，前端蓋的中心位置上設(shè)置有用于探測(cè)管道機(jī)器人前方管網(wǎng)管道路徑分布情況的傳感器，位于最末端的驅(qū)動(dòng)節(jié)的后端中心位置設(shè)置有萬向球鉸，
所述驅(qū)動(dòng)節(jié)包括主機(jī)架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和伸縮機(jī)構(gòu)，多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)間隔均勻的安裝在主機(jī)架的外側(cè)壁上，伸縮機(jī)構(gòu)安裝在主機(jī)架內(nèi)，伸縮機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，且伸縮機(jī)構(gòu)能夠使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)收縮至主機(jī)架內(nèi)，相鄰的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)能夠通過轉(zhuǎn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向和相對(duì)360°轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007]所述的主機(jī)架的側(cè)壁上設(shè)置有與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)量相同的輪架槽，輪架槽的兩個(gè)相對(duì)的槽壁上對(duì)稱開有轉(zhuǎn)軸孔，輪架槽的底部開有伸縮軸孔，轉(zhuǎn)軸孔的兩側(cè)分別設(shè)置有軸承安裝座，輪架槽的外側(cè)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝支架，主機(jī)架的下端設(shè)置有半圓形結(jié)構(gòu)的內(nèi)齒圈安裝板，內(nèi)齒圈安裝板開有內(nèi)齒圈安裝孔。
[0008]所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、輪架、驅(qū)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)軸、驅(qū)動(dòng)輪和傳動(dòng)組件，驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝支架上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與驅(qū)動(dòng)軸的一端傳動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)軸的另一端與傳動(dòng)組件的輸入端連接，傳動(dòng)組件的輸出端與驅(qū)動(dòng)輪軸傳動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)輪安裝于驅(qū)動(dòng)輪軸的端部上，所述傳動(dòng)組件裝于輪架內(nèi)，輪架上還固定有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)軸對(duì)齊，轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)軸分別穿過轉(zhuǎn)軸孔，并通過軸承安裝在軸承安裝座上，輪架的外側(cè)壁中部還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)槽。
[0009]所述的傳動(dòng)組件包括主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪和齒條，主動(dòng)齒輪安裝于驅(qū)動(dòng)軸上，從動(dòng)齒輪安裝于驅(qū)動(dòng)輪軸上，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪通過齒條傳動(dòng)連接。
[0010]所述的伸縮機(jī)構(gòu)包括安裝架、伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主動(dòng)錐齒輪、從動(dòng)錐齒輪、伸縮軸和伸縮桿，安裝架固定在主機(jī)架內(nèi)，伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝于安裝架內(nèi)，伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與主動(dòng)錐齒輪連接，從動(dòng)錐齒輪的數(shù)量與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)量一致，且每個(gè)從動(dòng)錐齒輪分別與主動(dòng)錐齒輪嚙合，伸縮軸的數(shù)量與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)量一致，伸縮軸的一端固定在從動(dòng)錐齒輪的中心位置，另一端開設(shè)有內(nèi)螺紋，伸縮桿的一端設(shè)有外螺紋，伸縮桿與伸縮軸通過螺紋配合連接，伸縮桿的另一端與旋轉(zhuǎn)槽鉸接。
[0011]所述的伸縮桿上還套裝有彈簧，彈簧的一端與伸縮桿連接，另一端與伸縮軸連接。
[0012]所述的轉(zhuǎn)向節(jié)包括行星輪支架、轉(zhuǎn)向節(jié)殼體、行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，行星輪支架固定在主機(jī)架的上端，行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在行星輪支架上，轉(zhuǎn)向節(jié)殼體與行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端連接，轉(zhuǎn)向節(jié)殼體能夠相對(duì)于主機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向節(jié)殼體沿徑向開設(shè)有轉(zhuǎn)向槽，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝于轉(zhuǎn)向槽內(nèi)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)能夠使相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)繞轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。
[0013]所述的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)、齒圈、太陽輪和行星輪，旋轉(zhuǎn)電機(jī)安裝在行星輪支架上，齒圈位于行星輪支架上方，太陽輪與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出端傳動(dòng)連接，且太陽輪位于齒圈的中心位置處，太陽輪與齒圈之間裝有多個(gè)行星輪，且每個(gè)行星輪分別與太陽輪和齒圈嚙合，轉(zhuǎn)向節(jié)殼體固定在齒圈上。
[0014]所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括內(nèi)齒圈、轉(zhuǎn)向齒輪和轉(zhuǎn)向電機(jī)，內(nèi)齒圈安裝于內(nèi)齒圈安裝孔內(nèi)，轉(zhuǎn)向齒輪安裝于轉(zhuǎn)向槽內(nèi)，轉(zhuǎn)向槽的一側(cè)設(shè)置于轉(zhuǎn)向電機(jī)支架，轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝在轉(zhuǎn)向電機(jī)支架上，轉(zhuǎn)向電機(jī)與轉(zhuǎn)向齒輪傳動(dòng)連接，轉(zhuǎn)向齒輪配合安裝在內(nèi)齒圈內(nèi)。
[0015]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、采用轉(zhuǎn)向節(jié)，能夠使管道機(jī)器人主動(dòng)、自由轉(zhuǎn)向，相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)可實(shí)現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)360°，使管道機(jī)器人滿足復(fù)雜分支管網(wǎng)的檢測(cè)要求。
[0016]2、采用伸縮機(jī)構(gòu)，使驅(qū)動(dòng)輪架在管道機(jī)器人轉(zhuǎn)彎時(shí)收放，減小了轉(zhuǎn)彎時(shí)需要的轉(zhuǎn)彎空間，擴(kuò)大了管道機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎范圍，同時(shí)能夠使管道機(jī)器人滿足不同管徑管道檢測(cè)需求。
[0017]3、本發(fā)明采用驅(qū)動(dòng)節(jié)、轉(zhuǎn)向節(jié)采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)實(shí)際情況連接若干數(shù)量的驅(qū)動(dòng)節(jié)和轉(zhuǎn)向節(jié)，增加管道機(jī)器人的整機(jī)長度，增大管道機(jī)器人的運(yùn)載能力。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人整機(jī)示意圖；
圖2為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)節(jié)剖視圖；
圖3為本發(fā)明主機(jī)架剖面圖；
圖4為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)剖面圖；
圖5為本發(fā)明轉(zhuǎn)向節(jié)剖面圖；圖中:1、傳感器，2、前端蓋，3、驅(qū)動(dòng)節(jié)，3-1、主機(jī)架，3-1-1、輪架槽，3-1-2、轉(zhuǎn)軸孔，3-1-
3、伸縮軸孔，3-1-4、軸承安裝座，3-1-5、驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝支架，3-1-6、內(nèi)齒圈安裝板，3-2、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，3-2-1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，3-2-2、輪架，3-2-3、驅(qū)動(dòng)軸，3-2-4、主動(dòng)齒輪，3-2-5、轉(zhuǎn)軸，3-2-
6、齒條，3_2_7、驅(qū)動(dòng)輪軸，3_2_8、從動(dòng)齒輪，3_2_9、驅(qū)動(dòng)輪，3_2_10、旋轉(zhuǎn)槽，3_3、伸縮機(jī)構(gòu)，3_3_1、安裝架，3_3_2、伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)，3_3_3、主動(dòng)維齒輪，3_3_4、從動(dòng)維齒輪，3_3_5、伸縮軸，3-3-6、伸縮桿，3-3-7、彈簧，4、轉(zhuǎn)向節(jié)，4-1、行星輪支架，4-2、內(nèi)齒圈，4-3、轉(zhuǎn)向節(jié)殼體，4-4、齒圈，4-5、旋轉(zhuǎn)電機(jī)，4-6、太陽輪，4-7、行星輪，4-8、轉(zhuǎn)向槽，4-9、轉(zhuǎn)向電機(jī)支架，4-10、轉(zhuǎn)向電機(jī)，4-11、轉(zhuǎn)向齒輪，5、萬向球鉸。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0020]如圖1所示，一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人，包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)3和多個(gè)轉(zhuǎn)向節(jié)4，相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)3通過轉(zhuǎn)向節(jié)4連接，位于最前端的驅(qū)動(dòng)節(jié)3的前端設(shè)置有前端蓋2，前端蓋2的中心位置上設(shè)置有用于探測(cè)管道機(jī)器人前方管網(wǎng)管道路徑分布情況的傳感器I，位于最末端的驅(qū)動(dòng)節(jié)3的后端中心位置設(shè)置有萬向球鉸5，萬向球鉸5的連桿上加工有螺紋，用于與其他管道檢測(cè)設(shè)備連接。
[0021]如圖2所示，所述驅(qū)動(dòng)節(jié)3包括主機(jī)架3-1、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-2和伸縮機(jī)構(gòu)3-3，多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-2間隔均勻的安裝在主機(jī)架3-1的外側(cè)壁上，伸縮機(jī)構(gòu)3-3安裝在主機(jī)架3-1內(nèi)，伸縮機(jī)構(gòu)3-3與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-2連接，且伸縮機(jī)構(gòu)3-3能夠使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-2收縮至主機(jī)架3-1內(nèi)，相鄰的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)3能夠通過轉(zhuǎn)向節(jié)4實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向和相對(duì)360°轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0022]如圖3所示，所述的主機(jī)架3-1的側(cè)壁上設(shè)置有與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-2數(shù)量相同的輪架槽
3-1-1，輪架槽3-1-1的兩個(gè)相對(duì)的槽壁上對(duì)稱開有轉(zhuǎn)軸孔3-1-2，輪架槽3-1-1的底部開有伸縮軸孔3-1-3，轉(zhuǎn)軸孔3-1-2的兩側(cè)分別設(shè)置有軸承安裝座3-1-4，輪架槽3-1-1的外側(cè)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝支架3-1-5，如圖2所示，主機(jī)架3-1的下端設(shè)置有半圓形結(jié)構(gòu)的內(nèi)齒圈安裝板3-1-6，內(nèi)齒圈安裝板3-1-6開有內(nèi)齒圈安裝孔。
[0023]如圖4所示，所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-2包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)3-2-1、輪架3-2-2、驅(qū)動(dòng)軸3-2-3、轉(zhuǎn)軸3-2-5、驅(qū)動(dòng)輪3-2-9和傳動(dòng)組件，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3-2-1安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝支架3-1-5上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3-2-1的輸出端與驅(qū)動(dòng)軸3-2-3的一端傳動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)軸3-2-3的另一端與傳動(dòng)組件的輸入端連接，傳動(dòng)組件的輸出端與驅(qū)動(dòng)輪軸3-2-7傳動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)輪3-2-9安裝于驅(qū)動(dòng)輪軸
3-2-7的端部上，所述傳動(dòng)組件裝于輪架3-2-2內(nèi)，輪架3-2-2上還固定有轉(zhuǎn)軸3-2-5，轉(zhuǎn)軸3-
2-5與驅(qū)動(dòng)軸3-2-3對(duì)齊，轉(zhuǎn)軸3-2-5和驅(qū)動(dòng)軸3-2-3分別穿過轉(zhuǎn)軸孔3-1-2，并通過軸承安裝在軸承安裝座3-1-4上，輪架3-2-2的外側(cè)壁中部還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)槽3-2-10。工作過程中，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)3-2-1帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪3-2-9轉(zhuǎn)動(dòng)，使管道機(jī)器人沿管道爬行。
[0024]作為優(yōu)選地，如圖4所示，所述的傳動(dòng)組件包括主動(dòng)齒輪3-2-4、從動(dòng)齒輪3-2-8和齒條3_2_6，主動(dòng)齒輪3_2_4安裝于驅(qū)動(dòng)軸3_2_3上，從動(dòng)齒輪3_2_8安裝于驅(qū)動(dòng)輪軸3_2_7上，主動(dòng)齒輪3-2-4和從動(dòng)齒輪3-2-8通過齒條3-2-6傳動(dòng)連接。
[0025]如圖2所示，所述的伸縮機(jī)構(gòu)3-3包括安裝架3-3-1、伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)3-3-2、主動(dòng)錐齒輪3-3-3、從動(dòng)錐齒輪3-3-4、伸縮軸3-3-5和伸縮桿3-3-6，安裝架3-3-1固定在主機(jī)架3-1內(nèi)，伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)3-3-2安裝于安裝架3-3-1內(nèi)，伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)3-3-2的輸出端與主動(dòng)錐齒輪3-3-3連接，從動(dòng)錐齒輪3-3-4的數(shù)量與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-2的數(shù)量一致，且每個(gè)從動(dòng)錐齒輪3-3-4分別與主動(dòng)錐齒輪3-3-3嚙合，伸縮軸3-3-5的數(shù)量與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-2的數(shù)量一致，伸縮軸3-3-5的一端固定在從動(dòng)錐齒輪3-3-4的中心位置，另一端開設(shè)有內(nèi)螺紋，伸縮桿3-3-6的一端設(shè)有外螺紋，伸縮桿3-3-6與伸縮軸3-3-5通過螺紋配合連接，伸縮桿3-3-6的另一端與旋轉(zhuǎn)槽
3-2-10鉸接，所述的伸縮桿3-3-6上還套裝有彈簧3-3-7，彈簧3-3-7的一端與伸縮桿3-3-6連接，另一端與伸縮軸3-3-5連接。轉(zhuǎn)彎過程中時(shí)，伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)3-3-2驅(qū)動(dòng)伸縮軸3-3-5轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)伸縮桿3-3-6伸出或收回，使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-2收回或伸出輪架槽3-1-1，減小轉(zhuǎn)彎時(shí)需要的空間;此外，在不同管徑管道中運(yùn)行時(shí)，可根據(jù)管徑調(diào)整伸縮桿3-3-6伸出長度，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-2的張開開度，使管道機(jī)器人滿足不同管徑管道檢測(cè)需求。
[0026]如圖5所示，所述的轉(zhuǎn)向節(jié)4包括行星輪支架4-1、轉(zhuǎn)向節(jié)殼體4-3、行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，行星輪支架4-1固定在主機(jī)架3-1的上端，行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在行星輪支架4-1上，轉(zhuǎn)向節(jié)殼體4-3與行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端連接，轉(zhuǎn)向節(jié)殼體4-3能夠相對(duì)于主機(jī)架3-1轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向節(jié)殼體4-3沿徑向開設(shè)有轉(zhuǎn)向槽4-8，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝于轉(zhuǎn)向槽4-8內(nèi)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)能夠使相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)3繞轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。作為優(yōu)選地，所述的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)4-5、齒圈4-4、太陽輪4-6和行星輪4-7，旋轉(zhuǎn)電機(jī)4-5安裝在行星輪支架4-1上，齒圈4-4位于行星輪支架4-1上方，太陽輪4-6與旋轉(zhuǎn)電機(jī)4-5的輸出端傳動(dòng)連接，且太陽輪
4-6位于齒圈4-4的中心位置處，太陽輪4-6與齒圈4-4之間裝有多個(gè)行星輪4-7，且每個(gè)行星輪4-7分別與太陽輪4-6和齒圈4-4嚙合，轉(zhuǎn)向節(jié)殼體4-3固定在齒圈4-4上。作為優(yōu)選地，所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括內(nèi)齒圈4-2、轉(zhuǎn)向齒輪4-11和轉(zhuǎn)向電機(jī)4-10，內(nèi)齒圈4-2安裝于內(nèi)齒圈安裝孔內(nèi)，轉(zhuǎn)向齒輪4-11安裝于轉(zhuǎn)向槽4-8內(nèi)，轉(zhuǎn)向槽4-8的一側(cè)設(shè)置于轉(zhuǎn)向電機(jī)支架4-9，轉(zhuǎn)向電機(jī)4-10安裝在轉(zhuǎn)向電機(jī)支架4-9上，轉(zhuǎn)向電機(jī)4-10與轉(zhuǎn)向齒輪4-11傳動(dòng)連接，轉(zhuǎn)向齒輪
4-11配合安裝在內(nèi)齒圈4-2內(nèi)。轉(zhuǎn)彎過程中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)4-5驅(qū)動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)4繞中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使驅(qū)動(dòng)節(jié)3能夠在轉(zhuǎn)向電機(jī)4-10驅(qū)動(dòng)下繞轉(zhuǎn)向齒輪4-10的軸線轉(zhuǎn)向分支管道方向。
[0027]本發(fā)明的工作過程如下:工作過程中，傳感器I探測(cè)管網(wǎng)管道路徑分布情況，并將信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂浦行模划?dāng)遇到分支管道時(shí)，判斷管道機(jī)器人的行進(jìn)方向，若需要轉(zhuǎn)向，首先驅(qū)動(dòng)電機(jī)3-2-1停止工作，管道機(jī)器人的最前端驅(qū)動(dòng)節(jié)3的伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)3-3-2開啟，驅(qū)動(dòng)伸縮機(jī)構(gòu)3-3動(dòng)作，使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-2收回到輪架槽3-1-1內(nèi)，減小轉(zhuǎn)彎所需空間;然后，與該段驅(qū)動(dòng)節(jié)3連接的轉(zhuǎn)向節(jié)4的旋轉(zhuǎn)電機(jī)4-5驅(qū)動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)4繞中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使驅(qū)動(dòng)節(jié)3能夠在轉(zhuǎn)向電機(jī)4-10驅(qū)動(dòng)下繞轉(zhuǎn)向齒輪4-11的軸線轉(zhuǎn)向分支管道方向；此后，轉(zhuǎn)向電機(jī)4-10動(dòng)作，使驅(qū)動(dòng)節(jié)3轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)入到分支管道中；當(dāng)驅(qū)動(dòng)節(jié)3轉(zhuǎn)入到設(shè)定分支管道內(nèi)后，驅(qū)動(dòng)伸縮機(jī)構(gòu)3-3動(dòng)作，使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-2伸出，驅(qū)動(dòng)輪3-2-9貼緊管道內(nèi)壁；驅(qū)動(dòng)電機(jī)3-2-1重新動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人前進(jìn)。后續(xù)驅(qū)動(dòng)節(jié)3和轉(zhuǎn)向節(jié)4依次重復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作，使管道機(jī)器人逐步、完全進(jìn)入到需要檢測(cè)的管道中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人，其特征在于:包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)(3)和多個(gè)轉(zhuǎn)向節(jié)(4)，相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)(3)通過轉(zhuǎn)向節(jié)(4)連接，位于最前端的驅(qū)動(dòng)節(jié)(3)的前端設(shè)置有前端蓋(2)，前端蓋(2)的中心位置上設(shè)置有用于探測(cè)管道機(jī)器人前方管網(wǎng)管道路徑分布情況的傳感器(I)，位于最末端的驅(qū)動(dòng)節(jié)(3)的后端中心位置設(shè)置有萬向球鉸(5)，所述驅(qū)動(dòng)節(jié)(3)包括主機(jī)架(3-1)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3-2)和伸縮機(jī)構(gòu)(3-3)，多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3-2)間隔均勻的安裝在主機(jī)架(3-1)的外側(cè)壁上，伸縮機(jī)構(gòu)(3-3)安裝在主機(jī)架(3-1)內(nèi)，伸縮機(jī)構(gòu)(3-3)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3-2)連接，且伸縮機(jī)構(gòu)(3-3)能夠使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3-2)收縮至主機(jī)架(3-1)內(nèi)，相鄰的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)(3 )能夠通過轉(zhuǎn)向節(jié)(4 )實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向和相對(duì)360°轉(zhuǎn)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人，其特征在于:所述的主機(jī)架(3-1)的側(cè)壁上設(shè)置有與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3-2)數(shù)量相同的輪架槽(3-1-1)，輪架槽(3-1-1)的兩個(gè)相對(duì)的槽壁上對(duì)稱開有轉(zhuǎn)軸孔(3-1-2)，輪架槽(3-1-1)的底部開有伸縮軸孔(3-1-3)，轉(zhuǎn)軸孔(3-1-2)的兩側(cè)分別設(shè)置有軸承安裝座(3-1-4)，輪架槽(3-1-1)的外側(cè)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝支架(3-1-5)，主機(jī)架(3-1)的下端設(shè)置有半圓形結(jié)構(gòu)的內(nèi)齒圈安裝板(3-1-6)，內(nèi)齒圈安裝板(3-1-6)開有內(nèi)齒圈安裝孔。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3-2 )包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(3-2-1)、輪架(3-2-2 )、驅(qū)動(dòng)軸(3-2-3 )、轉(zhuǎn)軸(3-2-5 )、驅(qū)動(dòng)輪(3-2-9 )和傳動(dòng)組件，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(3-2-1)安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝支架(3-1-5)上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(3-2-1)的輸出端與驅(qū)動(dòng)軸(3-2-3)的一端傳動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)軸(3-2-3)的另一端與傳動(dòng)組件的輸入端連接，傳動(dòng)組件的輸出端與驅(qū)動(dòng)輪軸(3-2-7)傳動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)輪(3-2-9)安裝于驅(qū)動(dòng)輪軸(3-2-7)的端部上，所述傳動(dòng)組件裝于輪架(3-2-2)內(nèi)，輪架(3-2-2)上還固定有轉(zhuǎn)軸(3-2-5)，轉(zhuǎn)軸(3-2-5)與驅(qū)動(dòng)軸(3-2-3)對(duì)齊，轉(zhuǎn)軸(3-2-5)和驅(qū)動(dòng)軸(3-2-3)分別穿過轉(zhuǎn)軸孔(3-1-2)，并通過軸承安裝在軸承安裝座(3-1-4)上，輪架(3-2-2)的外側(cè)壁中部還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)槽(3-2-10)。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人，其特征在于:所述的傳動(dòng)組件包括主動(dòng)齒輪(3-2-4)、從動(dòng)齒輪(3-2-8)和齒條(3-2-6)，主動(dòng)齒輪(3-2-4)安裝于驅(qū)動(dòng)軸(3-2-3)上，從動(dòng)齒輪(3-2-8)安裝于驅(qū)動(dòng)輪軸(3-2-7 )上，主動(dòng)齒輪(3-2-4)和從動(dòng)齒輪(3-2-8)通過齒條(3-2-6)傳動(dòng)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人，其特征在于:所述的伸縮機(jī)構(gòu)(3-3 )包括安裝架(3-3-1),伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)(3-3-2 )、主動(dòng)錐齒輪(3-3-3 )、從動(dòng)錐齒輪(3-3-4)、伸縮軸(3-3-5)和伸縮桿(3-3-6)，安裝架(3-3-1)固定在主機(jī)架(3-1)內(nèi)，伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)(3-3-2)安裝于安裝架(3-3-1)內(nèi)，伸縮驅(qū)動(dòng)電機(jī)(3-3-2)的輸出端與主動(dòng)錐齒輪(3-3-3 )連接，從動(dòng)錐齒輪(3-3-4)的數(shù)量與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3-2 )的數(shù)量一致，且每個(gè)從動(dòng)錐齒輪(3-3-4)分別與主動(dòng)錐齒輪(3-3-3)嚙合，伸縮軸(3-3-5)的數(shù)量與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3-2)的數(shù)量一致，伸縮軸(3-3-5)的一端固定在從動(dòng)錐齒輪(3-3-4)的中心位置，另一端開設(shè)有內(nèi)螺紋，伸縮桿(3-3-6)的一端設(shè)有外螺紋，伸縮桿(3-3-6)與伸縮軸(3-3-5)通過螺紋配合連接，伸縮桿(3-3-6 )的另一端與旋轉(zhuǎn)槽(3-2-10 )鉸接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人，其特征在于:所述的伸縮桿(3-3-6)上還套裝有彈簧(3-3-7)，彈簧(3-3-7)的一端與伸縮桿(3-3-6)連接，另一端與伸縮軸(3-3-5)連接。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)向節(jié)(4)包括行星輪支架(4-1)、轉(zhuǎn)向節(jié)殼體(4-3)、行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，行星輪支架(4-1)固定在主機(jī)架(3-1)的上端，行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在行星輪支架(4-1)上，轉(zhuǎn)向節(jié)殼體(4-3)與行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端連接，轉(zhuǎn)向節(jié)殼體(4-3)能夠相對(duì)于主機(jī)架(3-1)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向節(jié)殼體(4-3 )沿徑向開設(shè)有轉(zhuǎn)向槽(4-8 )，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝于轉(zhuǎn)向槽(4-8 )內(nèi)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)能夠使相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)(3)繞轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人，其特征在于:所述的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)(4-5)、齒圈(4-4)、太陽輪(4-6)和行星輪(4-7)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(4_5)安裝在行星輪支架(4-1)上，齒圈(4-4)位于行星輪支架(4-1)上方，太陽輪(4-6)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)(4-5)的輸出端傳動(dòng)連接，且太陽輪(4-6)位于齒圈(4-4)的中心位置處，太陽輪(4-6)與齒圈(4-4)之間裝有多個(gè)行星輪(4-7)，且每個(gè)行星輪(4-7)分別與太陽輪(4-6)和齒圈(4-4)嚙合，轉(zhuǎn)向節(jié)殼體(4-3)固定在齒圈(4-4)上。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可主動(dòng)轉(zhuǎn)向的管道機(jī)器人，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括內(nèi)齒圈(4-2)、轉(zhuǎn)向齒輪(4-11)和轉(zhuǎn)向電機(jī)(4-10)，內(nèi)齒圈(4-2)安裝于內(nèi)齒圈安裝孔內(nèi)，轉(zhuǎn)向齒輪(4-11)安裝于轉(zhuǎn)向槽(4-8)內(nèi)，轉(zhuǎn)向槽(4-8)的一側(cè)設(shè)置于轉(zhuǎn)向電機(jī)支架(4-9)，轉(zhuǎn)向電機(jī)(4-10)安裝在轉(zhuǎn)向電機(jī)支架(4-9)上，轉(zhuǎn)向電機(jī)(4-10)與轉(zhuǎn)向齒輪(4-11)傳動(dòng)連接，轉(zhuǎn)向齒輪(4-11)配合安裝在內(nèi)齒圈(4-2 )內(nèi)。
【文檔編號(hào)】F16L55/32GK105927820SQ201610529813
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年7月7日
【發(fā)明人】劉清友, 羅旭, 朱海燕
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)