一种蠕动式管道驱动行走机构制造技术

一种蠕动式管道驱动行走机构。主要解决现有的管道驱动行走机构拖动力较小的问题。其特征在于：所述机构的驱动部分为不完全齿轮齿条机构，行走部分为曲柄摇杆机构，机体上开有纵向2条长条形槽，呈180°分布在机体的圆柱形表面；曲柄摇杆机构中的连杆为弹性连杆结构，连杆上装有行走足，弹性连杆穿过安装在机体上的滑块，与不完全齿轮相连，滑块与机体通过转动副相连接，每一个行走足通过两组曲柄摇杆机构相连接，通过不完全齿轮齿条将齿条的往复运动转换成回转运动。本种驱动行走机构能够提供多大的拖动力由连杆上的压簧刚度决定，当压簧刚度满足所需拖动力的要求且液压缸能够提供足够的驱动力时，该驱动行走机构就能提供所需的拖动力。

【技术实现步骤摘要】
一种蠕动式管道驱动行走机构
本专利技术涉及一种蠕动式管道驱动行走机构。
技术介绍
当前在工农业，能源和民用建筑中，存在着各种各样的功能不同的，规格不同的管道。例如：油气管道、通风管道、排水管道等。目前长时间使用的管道需要清理、检测维修时，大多数采用先关闭相关，打开阀门或者管道，人工进行清理或者确定需要维修的位置。然而那些所处环境危险的管道是人工作业难以完成的。这就需要管道机器人对管道进行检测维修或者疏通清理。管道机器人是管道驱动行走机构和其控制系统的统称。根据作业需求国内外研制了多种管道机器人，基于机械机构的不同将管道机器人分为七大类。主要有：流体驱动式管道机器人、车轮式管道机器人、支撑轮式管道机器人、履带式管道机器人、足式管道机器人、螺旋式管道机器人、蠕动式管道机器人。目前，国内外在研制管道机器人的过程中遇到了诸多问题，问题之一就是：极限狭长空间的大拖动力问题。由于管道机器人需要运载作业装置或者拖缆，因此需要有足够的拖动力。这就需要研制不同的驱动行走机构来机器人对大拖动力的要求。针对极限空间大拖动力问题，本文专利技术了一种新型的蠕动式管道驱动行走机构，采用液压驱动。驱动机构采用传动效率较高的不完全齿轮齿条机构。与以往的蠕动式管道驱动行走机构相比，结构相对简单且能够实现较大的拖动力。
技术实现思路
本专利技术提出了一种新型的管道驱动行走机构，其行走机理受滑雪运动的启发，行走方式属于蠕动式。但是其行走方式有别于以往的蠕动式管道驱动行走机构的后部推动前部、前部拖动后部的运动方式。该管道驱动行走机构是由曲柄摇杆机构和不完全齿轮齿条机构组合而成的。不完全齿轮齿条机构由两个齿条和4个不完全齿轮组成，两个齿条交替往复运动驱动4个不完全齿轮同时转动。曲柄摇杆机构与行走足相连，同侧的两个曲柄摇杆机构连接在同一个行走足上，又形成了平行四边形法则，能够使行走足的接触面始终保持平动，能够与管壁紧密贴合，行走足间歇的与管壁接触，实现蠕动式行走。该驱动行走机构的驱动机构采用不完全齿轮齿条机构，未见在报道中有应用该机构做为驱动机构。动力由液压缸提供，能够实现更大的驱动力，为解决管道驱动行走机构实现大拖动力的问题提供了新思路。本专利技术的技术方案是：该种蠕动式管道驱动行走机构，具有机体，机体上开有纵向2条长方形槽，呈180°沿机体周向地分布；在机体中安装有齿条左支承部件和右支承部件以及行走驱动单元；所述驱动行走机构还包括有位于机体外的辅助足单元，以及行走足，以及弹性连杆结构。其中，所述辅助足单元包括辅助轮、辅助轮连接轴、辅助轮支架杆、辅助轮支架杆连接轴、辅助轮第一弹簧连接销和辅助轮第二弹簧连接销、辅助轮弹簧、辅助轮支架和辅助支架连接螺钉；所述辅助轮通过辅助轮连接轴铰接到辅助轮支架杆上；所述辅助轮弹簧分别通过辅助轮第一弹簧连接销和辅助轮第二弹簧连接销铰接到辅助轮支架杆和辅助轮支架上；所述辅助轮支架杆通过辅助轮支架杆连接轴铰接到辅助轮支架上；所述辅助轮支架由辅助轮支架连接螺钉固接到机体外表面上；所述的辅助足单元前后有2组，沿机体外120°均匀分布在机体外表面上。所述弹性连杆结构包括压簧座、压簧、压簧帽、行走足连接销和连杆；所述连杆穿过压簧座底部的孔与压簧接触；所述弹性连杆压簧安装在压簧座和压簧帽的空间内，压簧座和压簧帽螺纹连接；所述行走足通过行走足连接销铰接在压簧帽端部；所述弹性连杆结构有2组，每组2个，与机体上开有的成180°均匀分布的2条纵向长方形槽同方位分布。所述行走驱动单元包括连杆、滑块、连杆连接轴、不完全齿轮、不完全齿轮连接轴、滑动轴承、第一齿条、第二齿条、齿轮轴固定架、齿条左支撑部件和齿条右支撑部件、液压缸第一固定部件和液压缸第二固定部件、机体端盖连接螺钉和机体端盖；其中，所述连杆穿过滑块上的通孔，通过连杆连接轴铰接到不完全齿轮上；连杆和滑块组成移动副；所述不完全齿轮通过滑动轴承安装在不完全齿轮连接轴；不完全齿轮与不完全齿轮连接轴组成转动副；所述不完全齿轮连接轴安装在齿轮轴固定架上；所述齿轮轴固定架安装在齿条左支撑部件和齿条右支撑部件上；所述不完全齿轮与第一齿条和第二齿条交替啮合；所述第一齿条中间部位开有导槽，第二齿条上有导轨；第二齿条可以在第一齿条的导槽中滑动；所述第一齿条、第二齿条穿过齿条左支撑部件和齿条右支撑部件与液压缸连接；所述液压缸通过液压缸连接螺钉固定在液压缸固定部件上。所述的行走驱动单元共有2组，每组2个，与机体上开有的成180°均匀分布的2条纵向长方形槽同方位分布。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术所提出的蠕动式管道驱动行走机构将不完全齿轮齿条换向机构应用到驱动机构中，不完全齿轮齿条机构的传动效率较高。不完全齿轮齿条换向机构将齿条的往复运动转换成不完全齿轮回转运动，不完全齿轮就相当于曲柄摇杆中的曲柄。齿条的往复运动由液压缸活塞的往复直线运动提供，且液压缸提供的推力较大，能提供足够大的驱动力，使该管道驱动行走机构能够实现足够大的拖动力。下面进行详细说明：首先，本管道驱动行走机构在机构构型上具有创新性，丰富了管道机器人机构学的内容，具有较重要的理论意义。其次，该管道驱动行走机构拥有蠕动式管道驱动行走机构的优点，即行走足与管壁的接触面积较大，对管壁的损伤较小。且每个行走足与曲柄摇杆机构相连接构成了平行四边形机构，使行走足始终保持平动，从而与管壁充分接触，接触面积较大。再次，该管道驱动行走机构创新性的应用了不完全齿轮齿条换向机构作为驱动机构。在以往的不完全齿轮齿条机构中，一般不完全齿轮为主动，但是在该管道驱动行走机构的不完全齿轮齿条机构中采用齿条驱动不完全齿轮转动。齿条由液压缸驱动，将齿条的直线往复运动转换成不完全齿轮的回转运动。且在该不完全齿轮齿条换向机构中是两个齿条交替驱动四个不完全齿轮同时转动。然后，该管道驱动行走机构中与行走足相连接的连杆是弹性连杆，因此行走足与管壁之间是弹性接触。由于行走足与管壁接触是弹性的，从而使管道驱动行走机构在管道内行走时，有一定的管径适应能力和越障能力。最后，采用了辅助足单元，由于该管道驱动行走机构的行走方式的特殊性，即行走足与管壁是间歇接触的。当行走足不与管壁接触时，机体靠辅助足支撑在管壁内。另一方面，辅助足能使机体的轴线与管道的轴线方向相同，使管道驱动行走机构行走平稳。综上所述，本专利技术提出的一种新型的管道驱动行走机构，采用了一种型的驱动机构，即不完全齿轮齿条换向机构，还未见有报道将该机构应用到管道驱动行走机构中。创新性的将不完全齿轮齿条换向机构应用到管道驱动行走机构中，为该领域的研究人员提供了新思路。且齿条的往复运动是由液压缸驱动的，液压缸能够提供较大的驱动力，从而使该管道驱动行走机构能够实现较大的拖动力。以往的蠕动式管道驱动行走机构的结构较复杂，但是本专利技术的结构简单且能够实现足够大的拖动力。附图说明：图1是本种蠕动式管道驱动行走机构结构图。图2是本种蠕动式管道驱动行走机构三维拆分图。图3是本种蠕动式管道驱动行走机构中行走驱动单元的结构图。图4是本种蠕动式管道驱动行走机构中行走驱动单元的三维拆分图。图5是本种蠕动式管道驱动行走机构不完全齿轮齿条机构拆分图。图6、图7、图8和图9是不完全齿轮齿条换向机构运动过程的介绍图。图中1-机体，2-辅助足单元，3-行走足，4-弹性连杆结构，5-行走驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蠕动式管道驱动行走机构，具有机体（1），其特征在于：机体（1）上开有纵向2条长方形槽，呈180°沿机体周向地分布；在机体（1）中安装有齿条左支承部件（28）和右支承部件（35）以及行走驱动单元（5）；所述驱动行走机构还包括有位于机体外的辅助足单元（2），以及行走足（3），以及弹性连杆结构（4）；其中，所述辅助足单元（2）包括辅助轮（6）、辅助轮连接轴（7）、辅助轮支架杆（8）、辅助轮支架杆连接轴（9）、辅助轮第一弹簧连接销（10）和辅助轮第二弹簧连接销（12）、辅助轮弹簧（11）、辅助轮支架（13）和辅助支架连接螺钉（14）；所述辅助轮（6）通过辅助轮连接轴（7）铰接到辅助轮支架杆（8）上；所述辅助轮弹簧（11）分别通过辅助轮第一弹簧连接销（10）和辅助轮第二弹簧连接销（12）铰接到辅助轮支架杆（8）和辅助轮支架（13）上；所述辅助轮支架杆（8）通过辅助轮支架杆连接轴（9）铰接到辅助轮支架（13）上；所述辅助轮支架（13）由辅助轮支架连接螺钉（14）固接到机体（1）外表面上；所述的辅助足单元（2）前后有2组，沿机体外120°均匀分布在机体外表面上；所述弹性连杆结构（4）包括压簧座（15）、压簧（16）、压簧帽（17）、行走足连接销（18）和连杆（19）；所述连杆（19）穿过压簧座（15）底部的孔与压簧接触；所述弹性连杆压簧（16）安装在压簧座（15）和压簧帽（17）的空间内，压簧座（15）和压簧帽（17）螺纹连接；所述行走足（3）通过行走足连接销（18）铰接在压簧帽（17）端部；所述弹性连杆结构有2组，每组2个，与机体（1）上开有的成180°均匀分布的2条纵向长方形槽同方位分布；所述行走驱动单元（5）包括连杆（19）、滑块（20）、连杆连接轴（21）、不完全齿轮（22）、不完全齿轮连接轴（23）、滑动轴承（24）、第一齿条（25）、第二齿条（26）、齿轮轴固定架(27)、齿条左支撑部件（28）和齿条右支撑部件（35）、液压缸第一固定部件（29）和液压缸第二固定部件（34）、机体端盖连接螺钉（36）和机体端盖（37）；其中，所述连杆（19）穿过滑块（20）上的通孔，通过连杆连接轴（21）铰接到不完全齿轮（22）上；连杆（19）和滑块（20）组成移动副；所述不完全齿轮（22）通过滑动轴承（24）安装在不完全齿轮连接轴（23）；不完全齿轮（22）与不完全齿轮连接轴（23）组成转动副；所述不完全齿轮连接轴（23）安装在齿轮轴固定架（27）上；所述齿轮轴固定架（27）安装在齿条左支撑部件（28）和齿条右支撑部件（35）上；所述不完全齿轮（22）与第一齿条（25）和第二齿条（26）交替啮合；所述第一齿条（25）中间部位开有导槽，第二齿条（26）上有导轨；第二齿条（26）可以在第一齿条（25）的导槽中滑动；所述第一齿条（25）、第二齿条（26）穿过齿条左支撑部件（28）和齿条右支撑部件（35）与液压缸（30）连接；所述液压缸（30）通过液压缸连接螺钉（31）固定在液压缸固定部件（29）上；所述的行走驱动单元共有2组，每组2个，与机体（1）上开有的成180°均匀分布的2条纵向长方形槽同方位分布。...

【技术特征摘要】
1.一种蠕动式管道驱动行走机构，具有机体（1），其特征在于：机体（1）上开有纵向2条长方形槽，呈180°沿机体周向地分布；在机体（1）中安装有齿条左支承部件（28）和右支承部件（35）以及行走驱动单元（5）；所述驱动行走机构还包括有位于机体外的辅助足单元（2），以及行走足（3），以及弹性连杆结构（4）；其中，所述辅助足单元（2）包括辅助轮（6）、辅助轮连接轴（7）、辅助轮支架杆（8）、辅助轮支架杆连接轴（9）、辅助轮第一弹簧连接销（10）和辅助轮第二弹簧连接销（12）、辅助轮弹簧（11）、辅助轮支架（13）和辅助支架连接螺钉（14）；所述辅助轮（6）通过辅助轮连接轴（7）铰接到辅助轮支架杆（8）上；所述辅助轮弹簧（11）分别通过辅助轮第一弹簧连接销（10）和辅助轮第二弹簧连接销（12）铰接到辅助轮支架杆（8）和辅助轮支架（13）上；所述辅助轮支架杆（8）通过辅助轮支架杆连接轴（9）铰接到辅助轮支架（13）上；所述辅助轮支架（13）由辅助轮支架连接螺钉（14）固接到机体（1）外表面上；所述的辅助足单元（2）前后有2组，沿机体外120°均匀分布在机体外表面上；所述弹性连杆结构（4）包括压簧座（15）、压簧（16）、压簧帽（17）、行走足连接销（18）和连杆（19）；所述连杆（19）穿过压簧座（15）底部的孔与压簧接触；所述弹性连杆压簧（16）安装在压簧座（15）和压簧帽（17）的空间内，压簧座（15）和压簧帽（17）螺纹连接；所述行走足（3）通过行走足连接销（18）铰接在压簧帽（17）端部；所述弹性连杆结构有2组，每组2个，与机体（1）上开有的成180°均匀分布的2条纵向长方形槽同方位分布；所述行走驱动单元（5）包括连杆（19）、滑块（20）、连杆连接轴（21）...

【专利技术属性】
技术研发人员：许冯平，杜闻涛，王强，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23