[实用新型]可变径轮式管道机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种管道机器人，特别是一种可变径轮式管道机器人，主要用于机器人在直径变化的复杂管道内顺利运行，对管道进行检测。 

背景技术

目前，随着交通、能源、石油、化工以及城市建设的高速发展，管道的应用也越来越广泛，管道机器人应运而生。已研制出的管道机器人包括压电冲击式、蠕动式、足式、轮式等。压电冲击式管道机器人具有体积小、能量效率高、响应速度快和分辨率高等优点，但牵引力太小。蠕动式管道机器人可很好适应管径及曲率的变化，但结构复杂，且移动速度缓慢，难以满足工程中的需要。足式管道机器人具有最大的自由度，通过性最好，但控制复杂、鲁棒性不好且耗能太大。轮式管道机器人速度快，运动平稳、负载能力强，被广泛应用于管道机器人中。但当遇到直径变化的管道时，其固定式的结构就不能很好的适应了。现有管道机器人的变径方法有弹簧预紧变径、蜗杆预紧变径和升降机预紧变径等。弹簧预紧变径在小范围内具有自适应能力，但随着弹簧尺寸变化预紧力也发生变化。蜗杆预紧变径方可以实现较大范围变径，但所需驱动力较大，一般较少使用。升降机预紧变径机构在轴向和径向结构比较紧凑，使机器人的空间尺寸大大缩小，但当管道直径较大时所需的推动力较大，对机构的强度的要求较高。所以对于可变径管道机器人，尤其是可变径轮式管道机器人，缺少较好的执行方案。 

实用新型内容

本实用新型为了克服管道机器人的以上缺点，提出并设计了一种由多电机驱动的可变径轮式管道机器人，该设计实现了管道机器人的大范围变径。 

本实用新型采用的技术方案是：包括行走部分、变径部分和摄像头。行走部分由行走轮、驱动电机、传动机构组成，行走轮分驱动轮和随动轮两种，驱动电机通过传动机构与驱动轮相连；变径部分由驱动电机、传动机构、通过单连杆连接的丝杠螺母和四连杆机构组成，驱动电机通过传动机构与丝杠螺母相连，对平行四边形四连杆机构进行调节，从而改变机器人直径；摄像头安装在机器人的头部。 

所述的行走部分的行走轮共有三排，沿圆周均布于机器人壳体外部，驱动电机共三个，分别布置在三个行走架上，驱动三排行走轮。每个行走架上安装三个行走轮，其中中间的是驱动轮，两侧的是从动轮，三个轮在一条直线上。行走部分的传动机构为蜗轮蜗杆，分三组分别安装在管道机器人的三个行走架上，驱动轮由电机通过蜗轮蜗杆驱动。所述变径部分包括驱动电机、一级传动齿轮、丝杠螺母、平行四边形四连杆机构及连杆。驱动电机和一级传动齿轮封装在机器人壳体内，变径部分的减速器为圆柱直齿轮减速器，变径机构采用通过单连杆连接的丝杠螺母和四连杆。驱动电机通过齿轮传动机构和丝杠螺母传动机构相连，再通过丝杠螺母同时与三个平行四边形四连杆机构相连。三个平行四边形四连杆机构分别与三个行走架相连，从而实现三排行走轮同时改变直径。 

本实用新型采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点： 

1、本实用新型的可变径管道机器人，驱动轮部分采用独立电机驱动，使各驱动轮相互独立，互不影响，从而增加了机器人行走的灵活性。与单电机驱动的管道机器人相比，增加了其弯管通过性。另外，驱动轮通过蜗轮蜗杆驱动，有良好的自锁功能，增加了机器人行走稳定性。 

2、本实用新型从变径结构来看，采用了通过单连杆连接的丝杠螺母和四连杆调节机构，对管道变形的自适应能力较同类产品相比，有了很大的提高，机器人适应管道内径尺寸变化率的范围达30％，可以良好适应不同直径的管道，当然也可以良好地适应管道因制造误差、受载变形等原因所引起的内壁形状和尺寸变化。 

3、本实用新型从总体结构来看，采用轴对称的结构设计，使机器人具有稳固的结构和良好的稳定性。这样的对称结构有助于机器人各轮腿在行走过程中都与管道内壁接触，通过更换不同材料的车轮，可以实现机器人在不同倾角的管道甚至是竖直管道内行走。 

附图说明

图1是可变径管道机器人轴向结构图。 

图2是图1的A-A截面图。 

图3是图2的B-B截面图。 

图4是可变径管道机器人变径机构示意图。 

图中1、管道，2、9、从动轮，3、行走架，4、5、蜗轮蜗杆，6、驱动轮，7、23、联轴器，8、22、驱动电机，10、平行四边形四连杆机构，11、壳体，12、摄像头，13、丝杠保护套，14、连杆，15、丝杠挡环，16、丝杠，17、螺母，18、19、连杆底座，20、25、直齿轮，21、预留电控部分，24、齿轮轴。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明：