一种爬行式管道机器人行走机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种爬行式管道机器人行走机构，包括外壳、传动机构、换向机构、爬行机构和导向机构；外壳圆周均布3只第一驱动脚和3只支撑脚，每只第一驱动脚与第二驱动脚连接，第一驱动脚与第二驱动脚之间设置复位弹簧，第二驱动脚与换向机构连接，驱动连杆一端与第二驱动脚连接，驱动连杆另一端与传动机构连接，每只支撑脚的端部连接支撑连杆一端，支撑连杆另一端与传动机构连接，外壳的上部和下部分别设有导向机构。本实用新型专利技术克服了现有技术中结构复杂、检测维修不便、尺寸较大难以适应小型管道、速度与精确定位难以控制及竖直爬行效果不佳等问题；具有结构简单、造价便宜、检修方便、精确定位、速度易控制等特点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及管道机器人技术，具体来说是一种爬行式管道机器人行走机构。
技术介绍
管道机器人在石油工业中具有非常重要的作用。在油田开发过程中，需要钻一种特殊垂直管道——油气井，而在钻井过程中需要在井内安装工作仪器，完成井中参数的测量，还需要检测井的工作状态(尤其是事故井的状态)，以做出准确的修井作业方案，这些工作需要用管道机器人来完成。而石油管道在长期使用过程中，管道会受到管内外介质的作用而产生腐蚀、结垢、裂纹、穿孔等导致管道失效，影响油气生产的正常进行，此时也需要用到管道机器人来进行检测与维修。目前管道机器人的研究成果已经很多，如:江苏工业大学研究的“一种变径的管道机器人行走机构”(专利公开号为:CN1966336A);中国人民解放军国防科学技术大学研究的“凸轮式管道机器人运动机构”(专利公开号为:CN101430037A);大庆石油学院研究的“一种管道机器人驱动行走机构”(专利公开号为:CN101788093)等等。但现有技术中的管道机器人还存在以下技术问题:(I)管道机器人的结构复杂，检测维修不便；(2)管道机器人尺寸较大，难以适应小型管道；(3)当管道机器人利用外部液压驱动时，速度与精确定位难以控制。
技术实现思路
本技术的目的在于克 服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、造价便宜、检修方便、精确定位、速度易控制的爬行式管道机器人行走机构。为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案:一种爬行式管道机器人行走机构，包括外壳、传动机构、换向机构、爬行机构和导向机构；其中，爬行机构包括第一驱动脚、复位弹簧、第二驱动脚、驱动连杆、支撑连杆及支撑脚，外壳圆周均布3只第一驱动脚和3只支撑脚，每只第一驱动脚与第二驱动脚连接，第一驱动脚与第二驱动脚之间设置复位弹簧，第二驱动脚与换向机构连接，驱动连杆一端与第二驱动脚连接，驱动连杆另一端与传动机构连接，每只支撑脚的端部连接支撑连杆一端，支撑连杆另一端与传动机构连接，外壳的上部和下部分别设有导向机构。为了实现把驱动电机定向转动转变为滑块的往返运动的功能，优选的，所述传动机构包括驱动电机、同步带轮、同步带、偏心轮及滑块；其中，驱动电机设于外壳内的下部，驱动电机的上方设有偏心轮，驱动电机与同步带连接，同步带通过同步带轮与偏心轮连接，偏心轮与滑块连接，滑块上端连接驱动连杆，滑块下端连接支撑连杆。为了实现改变机器人运动方向的功能，优选的，所述换向机构包括换向电机、丝杆及螺母盘；其中，换向电机设于外壳内的上部，换向电机与丝杆连接，丝杆穿过螺母盘，第二驱动脚与螺母盘连接。 为了防止机器人倾覆，保持机器人稳定运动，所述导向机构为具有弹性的导向轮，外壳的上部和下部分别设有3个导向轮。为了增加摩擦力，所述第一驱动脚和支撑脚的端部分别套上橡胶。本技术的工作原理:一种爬行式管道机器人行走机构，包括外壳、传动机构、换向机构、爬行机构和导向机构；其中，爬行机构包括第一驱动脚、复位弹簧、第二驱动脚、驱动连杆、支撑连杆及支撑脚，外壳圆周均布3只第一驱动脚和3只支撑脚，每只第一驱动脚与第二驱动脚连接，第一驱动脚与第二驱动脚之间设置复位弹簧，第二驱动脚与换向机构连接，驱动连杆一端与第二驱动脚连接，驱动连杆另一端与传动机构连接，每只支撑脚的端部连接支撑连杆一端，支撑连杆另一端与传动机构连接，外壳的上部和下部分别设有导向机构。所述传动机构包括驱动电机、同步带轮、同步带、偏心轮及滑块；其中，驱动电机设于外壳内的下部，驱动电机的上方设有偏心轮，驱动电机与同步带连接，同步带通过同步带轮与偏心轮连接，偏心轮与滑块连接，滑块上端连接驱动连杆，滑块下端连接支撑连杆，换向机构包括换向电机、丝杆及螺母盘；其中，换向电机设于外壳内的上部，换向电机与丝杆连接，丝杆穿过螺母盘，第二驱动脚与螺母盘连接，所述导向机构为具有弹性的导向轮，夕卜壳的上部和下部分别设有3个导向轮。本技术模拟了人在两面相对的墙中攀爬的运动行为。人在爬墙的时候，首先两脚张开撑住两面墙，从而支撑住身体，两手弯曲并用手掌向下贴紧墙壁。然后两手撑直，同时两脚松开，此时人会向上运动一段距离。然后两脚再度撑住墙壁，两手上移，并用手掌向下贴紧墙壁，使手呈弯曲状态。然后重复上一步骤，如此循环人就能够顺利地向上运动。本技术用3个圆 周均布的第一驱动脚代替人的双手，用3个圆周均布的支撑脚代替人的双脚，与人爬墙的动作一样，当支撑脚张开时，支撑脚撑住管道内壁，支撑住机器人行走机构，当第一驱动脚张开时，第一驱动脚能使机器人行走机构向上或向下运动一段距离，其运动方向取决于第一驱动脚的方向。当支撑脚与第一驱动脚不停地交替张开与收紧时，机器人就能够间歇地向上或向下运动。当机器人上行时，第一驱动脚向下倾斜，此时，驱动电机转动，通过同步带带动与同步带轮同轴相连的偏心轮转动，从而在偏心轮的作用下，带动滑块上下运动；滑块上移时，在支撑连杆的作用下，支撑脚向内收紧，在驱动连杆的作用下，第一驱动脚向外张开，机器人向上移动一段距离；滑块下移时，在支撑连杆的作用下，支撑脚向外张开，在驱动连杆的作用下，第一驱动脚向内收紧，机器人状态保持，为下一次上移做准备；这就是机器人上行时的一个工作循环。机器人从上行状态变成下行状态时，驱动电机停止，滑块处于下极点位置，换向电机顺时针转动，带动与换向电机轴固连的丝杆转动，从而在丝杆螺母的作用下，螺母盘下移。螺母盘的下移自然使得第二驱动脚向下行状态转变。机器人下行时，其工作过程与上行时基本一样，有所区别的是在下行时第一驱动脚的向外张开是使得机器人下移而不是上移。机器人从下行状态变成上行状态的工作过程与从上行状态变成下行状态的工作过程也基本一致，所不同的是换向电机的转动方向是逆时针而不是顺时针。本技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果:1、本技术采用了包括外壳、传动机构、换向机构、爬行机构和导向机构；其中，爬行机构包括第一驱动脚、复位弹簧、第二驱动脚、驱动连杆、支撑连杆及支撑脚，外壳圆周均布3只第一驱动脚和3只支撑脚，每只第一驱动脚与第二驱动脚连接，第一驱动脚与第二驱动脚之间设置复位弹簧，第二驱动脚与换向机构连接，驱动连杆一端与第二驱动脚连接，驱动连杆另一端与传动机构连接，每只支撑脚的端部连接支撑连杆一端，支撑连杆另一端与传动机构连接，外壳的上部和下部分别设有导向机构，具有结构简单、造价便宜、检修方便、精确定位、速度易控制等特点。2、本技术采用传动机构和换向机构，驱动电机和换向电机分别作为行走的动力源与换向的动力源，易于实现运动速度控制与精确定位。3、本技术模拟生物学的爬动方式，且结构紧凑，易于实现微型化，以适应微小管道工作条件。4、本技术中的各个元部件均容易加工及维修。5、本技术可实现在不平度为3%的管道内行走，适用性强。附图说明图1为一种爬行式管道机器人行走机构的结构示意图；图2为一种爬行式管道机器人行走机构上行运动的示意图；图3为一种爬行式管道机器人行走机构下行运动的示意图。图中标号与名称如下:权利要求1.一种爬行式管道机器人行走机构，其特征在于:包括外壳、传动机构、换向机构、爬行机构和导向机构；其中，爬行机构包括第一驱动脚、复位弹簧、第二驱动脚、驱动连杆、支撑连杆及支撑脚，外壳圆周均布3只第一驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种爬行式管道机器人行走机构，其特征在于：包括外壳、传动机构、换向机构、爬行机构和导向机构；其中，爬行机构包括第一驱动脚、复位弹簧、第二驱动脚、驱动连杆、支撑连杆及支撑脚，外壳圆周均布3只第一驱动脚和3只支撑脚，每只第一驱动脚与第二驱动脚连接，第一驱动脚与第二驱动脚之间设置复位弹簧，第二驱动脚与换向机构连接，驱动连杆一端与第二驱动脚连接，驱动连杆另一端与传动机构连接，每只支撑脚的端部连接支撑连杆一端，支撑连杆另一端与传动机构连接，外壳的上部和下部分别设有导向机构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王红军，黄国钢，陈贤政，邹湘军，陈少龙，陈文辉，陈朝辉，张浩，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：实用新型
国别省市：