一种螺旋驱动的柔性体管道机器人及驱动方法技术

本发明专利技术公开了一种螺旋驱动的柔性体管道机器人及驱动方法，管道机器人包括机器人本体，与机器人本体连接的柔性螺旋机构，与柔性螺旋机构连接的动力驱动机构，及与动力驱动机构连接的动力供给机构；所述动力驱动机构包括外齿轮及内齿轮，所述内齿轮及外齿轮啮合连接，所述内齿轮连接有柔性螺旋机构，以实现内齿轮带动柔性螺旋机构转动实现移动，本发明专利技术通过外齿轮及内齿轮带动柔性螺旋机构转动实现机器人本体的移动，该装置不通过驱动轮实现机器人的移动，结构简单，适应性好，且柔性螺旋机构可调节，本体长度也可根据实际情况有所改动，若干组动力驱动机构共同作用，可确保机器人的动力源充足

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋驱动的柔性体管道机器人及驱动方法


[0001]本专利技术属于管道机器人
，具体涉及一种螺旋驱动的柔性体管道机器人及驱动方法
。

技术介绍

[0002]管道运输作为一种现代工业中不可替代的运输方式，对国家经济发展具有重要作用
。
工业管道的工作环境较差，在实际工作中，管道内经常出现各种弯角和变径，时常需要使用管道机器人进入探测和勘察
。
因此管道机器人也成为机器人领域中的一个重要方向
。
[0003]现有技术中的管道机器人在运动形式上，主要以轮式为主
,
通过驱动轮与管内壁产生静摩擦力
,
驱动机器人前进
,
由于驱动轮接触面积有限
,
造成输出动力有限
。
[0004]伸缩式管道机器人具备良好的跨暗优势
,
然而
,
大部分不话应中小形管道存在的弯曲结构与变管径情况
,
现有伸缩式管道机器人刚性支撑结构
、
刚性伸缩结构
,
容易造成机器人与管道内壁碰撞
,
不仅破坏管壁
,
还会降低作业效率
,
因此，需要改进
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种螺旋驱动的柔性体管道机器人及驱动方法，以解决现有技术中管道机器人以轮式为主
,
通过驱动轮与管内壁产生静摩擦力
,
驱动机器人前进，结构复杂
、
适应性差的技术问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种螺旋驱动的柔性体管道机器人，包括管状结构的机器人本体，与机器人本体连接用于驱动的柔性螺旋机构，与柔性螺旋机构连接用于动力传动的动力驱动机构，及与动力驱动机构连接用于提供动力的动力供给机构；
[0008]所述动力驱动机构包括外齿轮及内齿轮，所述内齿轮及外齿轮啮合连接，所述内齿轮连接有柔性螺旋机构，以实现内齿轮带动柔性螺旋机构转动实现移动
。
[0009]通过动力驱动机构连接的内齿轮两端连接设置的柔性螺旋机构，内齿轮转动带动柔性螺旋机构转动，在管道内部机器人本体贴合管道内壁，若干个柔性螺旋机构转动产生摩擦力以实现机器人本体的移动
。
[0010]可选的，所述动力驱动机构还包括空心管状结构的动力驱动机构机架，所述动力驱动机构机架内壁通过设置外齿轮轴承与外齿轮活动连接
。
[0011]可选的，所述动力驱动机构机架两端均连接有空心管状结构的固定架，一对所述固定架通过设置内齿轮轴承与内齿轮活动连接，且内齿轮延伸至动力驱动机构机架内部与外齿轮啮合连接
。
[0012]可选的，所述机器人本体至少连接有1个动力驱动机构，每个所述动力驱动机构连接的一对内齿轮外侧端均连接有柔性螺旋机构，所述每个内齿轮外侧端的设置的套筒分别与对应的柔性螺旋机构连接，所述柔性螺旋机构呈弹簧状结构
。
[0013]上述方案中，机器人本体呈空心管状结构，通过在机器人本体中间连接设置动力
驱动机构，所述动力驱动机构两侧连接设置的柔性螺旋机构通过机器人本体连接的动力供给机构带动转动，柔性螺旋机构贴合管道内壁转动产生摩擦力，推动机器人本体贴合管道内壁移动
。
[0014]可选的，所述机器人本体一端设置有先导头部，所述先导头部呈纺锤形结构便于适应管道内多变的路径结构
。
[0015]可选的，所述机器人本体另一端设置有动力供给机构，所述动力供给机构内部设置有驱动电机
。
[0016]可选的，所述驱动电机连接有动力软轴，所述动力软轴端部通过穿过空心管状柔性框架结构的机器人本体设置联轴器与外齿轮连接，使用时动力软轴带动外齿轮转动，与外齿轮啮合连接的内齿轮被带动转动从而带动柔性螺旋机构转动，本专利技术可以对应动力驱动机构设置若干个驱动电机，每个驱动电机设置单独的动力软轴与单独的动力驱动机构连接，以实现增加动力源，为机器人本体提供足够的动力移动
。
[0017]第二方面，本专利技术提供了一种适用于第一方面任一项所述的一种螺旋驱动的柔性体管道机器人的驱动方法，包括：
[0018]动力供给机构启动；
[0019]带动柔性螺旋机构转动；
[0020]机器人本体贴合管道内壁摩擦运动
。
[0021]可选的，所述动力供给机构启动，其内部的驱动电机带动动力软轴转动，所述驱动电机及动力软轴对应动力驱动机构的数量设置，与动力软轴传动连接的外齿轮转动，带动与外齿轮啮合的内齿轮转动，所述内齿轮传动连接柔性螺旋机构并带动其转动产生轴向力
[0022]可选的，所述机器人本体放置贴合在管道内部，运行时，柔性螺旋机构持续转动，看成丝杆的旋转运动，即将扭矩转换成轴向反复作用力，通过与管道壁的贴合摩擦实现拐弯运动
。
[0023]本专利技术的有益效果和优点：
[0024]螺旋驱动的柔性体管道机器人通过外齿轮及内齿轮带动柔性螺旋机构转动实现机器人本体的移动，该装置不通过驱动轮实现机器人的移动，结构简单，适应性好，且柔性螺旋机构可调节，本体长度也可根据实际情况有所改动，动力软轴可实现在管道中能量的非直线传递，可适应一定范围的变径管道，若干组动力驱动机构共同作用，可确保机器人的动力源充足，组合起来不断为机器人前端提供动力，且采用纺锤形结构先导头部便于适应管道内多变的路径结构
。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术的管道机器人展开示意图；
[0027]图3为本专利技术的局部示意图；
[0028]图4为本专利技术的动力驱动机构与柔性螺旋机构连接示意图；
[0029]图5为本专利技术的动力驱动机构剖视图；
[0030]图6为本专利技术的动力供给机构结构示意图；
[0031]图7为本专利技术的柔性螺旋机构不规则状截面示意图；
[0032]图8为本专利技术的柔性螺旋机构三角形截面示意图；
[0033]图9为本专利技术的柔性螺旋机构圆形截面示意图；
[0034]图
10
为本专利技术的柔性螺旋机构半圆形截面示意图；
[0035]图
11
为本专利技术的柔性螺旋机构正方形截面示意图；
[0036]图
12
为本专利技术的柔性螺旋机构长方形截面示意图；
[0037]图
13
为本专利技术的柔性螺旋机构椭圆形截面示意图；
[0038]图中：1‑
机器人本体；2‑
柔性螺旋机构；3‑
动力驱动机构；4‑
动力供给机构；5‑
先头导向单元；6‑
外齿轮；7‑
动力驱动机构机架；8‑
动力软轴；9‑
外齿轮轴承；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种螺旋驱动的柔性体管道机器人，其特征在于：包括管状结构的机器人本体
(1)
，机器人本体
(1)
套设有用于驱动的柔性螺旋机构
(2)
，与柔性螺旋机构
(2)
连接用于动力传动的动力驱动机构
(3)
，及与动力驱动机构
(3)
连接用于提供动力的动力供给机构
(4)
；所述动力驱动机构
(3)
包括外齿轮
(6)
及内齿轮
(10)
，所述内齿轮
(10)
及外齿轮
(6)
啮合连接，所述内齿轮
(10)
连接有柔性螺旋机构
(2)
，以实现内齿轮
(10)
带动柔性螺旋机构
(2)
转动实现机器人本体
(1)
的移动
。2.
根据权利要求1所述的一种螺旋驱动的柔性体管道机器人，其特征在于：所述动力驱动机构
(3)
还包括空心管状结构的动力驱动机构机架
(7)
，所述动力驱动机构机架
(7)
内壁通过设置外齿轮轴承
(9)
与外齿轮
(6)
活动连接
。3.
根据权利要求2所述的一种螺旋驱动的柔性体管道机器人，其特征在于：所述动力驱动机构机架
(7)
两端均连接有空心管状结构的固定架
(11)
，一对所述固定架
(11)
通过设置内齿轮轴承
(12)
与内齿轮
(10)
活动连接，且内齿轮
(10)
延伸至动力驱动机构机架
(7)
内部与外齿轮
(6)
啮合连接
。4.
根据权利要求3所述的一种螺旋驱动的柔性体管道机器人，其特征在于：所述机器人本体
(1)
至少连接有1个动力驱动机构
(3)
，每个所述动力驱动机构
(3)
连接的一对内齿轮
(10)
外侧端均连接有柔性螺旋机构
(2)
，所述每个内齿轮
(10)
外侧端的设置的套筒分别与对应的柔性螺旋机构
(2)
连接，所述柔性螺旋机构
(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：高振儒，宋梅利，张胜，赵杰，郑健，蔡文祥，周守强，李裕春，杨力，武双章，黄骏逸，俞烟婷，
申请(专利权)人：南京理工大学南京克烈瑞智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：