[实用新型]一种蠕动式管道机器人移动牵引机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及气液体输送管道工程领域，特别涉及一种蠕动式管道机器人移动牵引机构。 

背景技术

目前，气液输送管道机器人移动机构有轮式、履带式、仿生蠕动式等驱动方式。 

轮式移动机构具有运动连续平稳，带载能力强、行走效率高，在直管道中应用效果好等诸多优点，轮式管道机器人行走的基本原理是靠弹力、液压、气动力、磁性力等压紧在管道内壁并产生一定的正压力，由驱动轮与管壁之间的附着力产生机器人前行的驱动力实现其移动，针对油气输送管道中机器人的移动牵引机构特定的应用环境，在弯管处，由于各个驱动轮走过得实际距离不同，驱动轮间产生寄生功率循环，加快了内部的功率损耗和驱动部件的快速磨损，为了解决这一问题，虽然人们提出多电机独立驱动理论及由单电机输入，同时带动周向的多个驱动轮转动即设计具有机械差速功能的驱动系统，理论上这些方法可以解决过弯问题，但驱动系统设计和实现起来复杂，导致机构可靠性降低了，另外多个电机也占有空间，能耗也是问题。 

履带式移动机构优点附着性能好，越障能力强，能输出较大的拖动力等优点；缺点在于结构复杂，不易小型化，转向性能差，能耗大。考虑油气输送管道中机器人的移动牵引机构特定的应用环境，履带式移动机构在此不合适采用。 

蠕动式移动机构是借鉴蚯蚓运动的原理开发出来的，对于蠕动式移动机构，目前有多种实现形式，如利用气压伸缩驱动、利用形状记忆合金伸缩驱动、利用电磁吸合驱动等，蠕动式移动机构的运动机理是一个动作循环使机构前进一步，蠕动式移动机构优点是可在细小的微型管道中行走，机构简单，阻力截面小等优点，缺点是机构移动速度具有间断性和缓慢性。考虑油气输送管道中机器人的移动牵引机构特定的应用环境，检测机器人移动的速度由机器人检测的速度来决定，移动牵引机构速度在此不是设计该机构考虑的主要因素。 

本实用新型设计了一种蠕动式管道机器人移动牵引机构，该机构可自适应管径的变化，有一定的变径范围，机构由电机驱动丝杠正反转，使前后两组撑壁交替支撑在管壁导致机器人蠕动前行。 

发明内容

本实用新型考虑到油气管道环境自身的特殊性，为了解决现有技术的不足，设计了一种蠕动式管道机器人移动牵引机构。 

本实用新型所采用的技术方案是： 

一种蠕动式管道机器人移动牵引机构，其特征是由橡胶套2，腿3，弹簧顶头4，弹簧5，弹簧套6，销钉7，限位开关8，连接座9，导杆10，右轴承座11，丝杠12，滑架13，轴承14，自制螺母15，螺母16，销钉17，顶丝18，左轴承座19，电机20，电机座21，端盖22，螺钉23组成；其中电机20为直流减速电机，与丝杠12同轴，通过电机座21安置于丝杠12的一端，其转子穿过左轴承座19，与丝杠12用顶丝18固定相连，端盖22通过螺钉23固定在电机座21上；共两组腿3，左轴承座19连接一组腿3，滑架13连接另一组腿3，滑架13是丝杠螺母，旋在丝杠12上，并套在导杆10上，在左轴承座19和右轴承座11上分别装有限位开关8。 

其特征是各组腿3分别通过连接座9与左轴承座19或滑架13用销钉7相连，腿3上安装有弹簧推杆，弹簧推杆由弹簧顶头4，弹簧5，弹簧套6组成，弹簧顶头4和弹簧5插在弹簧套6内，弹簧推杆与腿3对应，同样分为两组，各组的一端用销钉与腿3链接，另一端分别通过连接座9与左轴承座19或滑架13用销钉7相连，腿3上套有橡胶套2。 

其中各组腿3分别为三个，各个之间夹角为120°，两组共6个腿3。 

其特征是移动牵引机构采用直流电机20驱动丝杠12正反转的驱动方式。 

其特征是采用滑架13沿着丝杠做轴向前后运动。 

其特征是三个导杆10中空，为左右限位开关8电路导线提供通路。 

其特征是前后两组支撑腿交替支撑在管壁1上实现蠕动前行。 

移动牵引机构运动过程中具体受力分析如下：电机带动丝杠逆时针转动，前后腿的受力分析分别如图2(a)和图2(b)，因此，F_x＝Fsinθ+Fsinθ-f+f＝2Fsinθ 方向向前，故牵引机构整体整体向前移动。电机带动丝杠正时针转动，前后腿的受力分析如图3(a)和图3(b)，因此F_x＝Fsinθ+Fsinθ-f+f＝2Fsinθ方向向前，故牵引机构整体依然向前移动。因此，在丝杠正反转的过程中，牵引机构做周期性的前进运动。