[实用新型]一种化工管网检修机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种化工管网检修机器人，具体涉及在石油工业等领域的化工管网外部自由行动并进行实际维修维护工作的维修机器平台，属于机电设备技术领域。 

背景技术

众所周知，自然界的蛇的运动是一种“无肢运动”,它不需要轮子和腿。蛇由于在结构上无肢，可以爬树、游水、钻洞、绕过障碍物、穿越沙漠，在平坦的地面爬行更是能达到行动如飞。蛇的身体，虽然只不过像一条绳子，但具有多种运动变化方式，功能强大：在前行的时候可以当“腿脚”，在攀爬的时候可以当“手臂”，而在攫取东西的时候又可以当“手指”。 

现在，祖国经济在迅速发展，每时每刻数以几十万计的石油化工厂都在运转，来生产国民经济中重要的工业和民用必需品。而在每个石油化工厂中，都分布着诸多的管网。一直以来，检修和维护这些管网都是工厂所面临的难题，因为单靠检修工人去修理这些管网既费时又费力，并且大型的检修机器无法在有限的空间对这些纷繁的管网进行检修。 

所以，利用灵巧蛇形结构的检修平台对石油化工厂的管网进行检修相信能够弥补这一市场空缺。模拟自然界蛇的无肢结构，具有多关节、多自由度，可以有多种运动模式，良好的地面适应性和运动稳定性，是其他检修设备无法比拟的。 

另外，它在许多领域具有广泛的应用前景：如在有辐射、有毒等危险环境 下的侦察和搜索；在地震、塌方及火灾后的废墟中搜寻灾难幸存者；在狭小和危险条件下探测和疏通管道；在航空航天领域可用其作为行星表面探测器，轨道卫星的柔性手臂。蛇形机器人具有稳定性好、横截面小、柔性等特点，能在各种粗糙、陡峭、崎岖的复杂地形上行走，并可攀爬障碍物，这是以轮子或腿作为行走工具的机器人难以做到的。由于其环境适应能力强，因此，在废墟搜索救援工作中，具有广阔的应用前景。 

传统的类蛇形机器人研究重点都放在模仿自然界中蛇的运动方式上，即自动运动。然而，在实际运用中，如爬杆机器人，卫星柔性手臂，防爆机器人的多自由度手臂等，我们常常并不需要类蛇形机器人安照蛇的运动方式运动，而只需机器人能够按照我们的需要运动到指定位置完成指定动作即可。在之前的类蛇形机器人的研发过程中，针对于管网维护并同时满足多方位、多运动形式的系统性的研发成果较少，正是基于这样的条件背景，一个满足多方位、多姿态的并且结构简易的机器维修平台亟待进一步研发。 

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种化工管网检修机器人，利用两个伺服电机驱动夹持装置，其余的伺服电机提供的5个自由度可以使机器人完成蠕动、抬头和扭头等动作以实现在化工管网上的稳定行走。 

一种化工管网检修机器人，包括两个夹持机构以及与之对应的夹持运动机构，一个运动机构和两个连接臂； 

其中，两个夹持机构结构相同，均包括一个伺服电机、一个钣金基体、一个齿轮箱、一套丝杠螺母机构和一套夹持器；夹持器为两块结构相同的弧形板，钣金基体的一个内侧面固定连接一块弧形板，另一块弧形板通过丝杠螺母机构 安装在钣金基体上并与固定连接的弧形板相对，丝杠螺母机构由伺服电机及齿轮箱组合驱动，通过丝杠螺母机构的运动带动与其连接的弧形板直线移动，夹持器的活动端和固定端的距离变化，实现对管网的夹持功能； 

运动机构包括运动机构基体、伺服电机及齿轮系和花键，伺服电机及齿轮系和花键都安装在运动机构基体上，伺服电机及齿轮系驱动花键转动； 

夹持运动机构包括：夹持运动机构基体、锥齿轮系伺服电机、圆柱齿轮系伺服电机、锥齿轮系和圆柱齿轮系、锥齿轮系伺服电机通过螺钉与夹持运动机构基体相连接并固定在其上，锥齿轮系中的大齿轮和小齿轮互相啮合，小齿轮与锥齿轮系伺服电机的输出轴相连；圆柱齿轮系伺服电机通过螺钉与夹持运动机构基体固定连接，圆柱齿轮系中的大齿轮与小齿轮互相啮合，小齿轮与圆柱齿轮系伺服电机的输出轴相连；锥齿轮系和圆柱齿轮系的旋转轴线互相垂直； 

其整体连接关系为：两个连接臂的一端分别连接运动机构的运动机构基体和花键，其中一个连接臂为弓字形，目的是使两个连接臂的另一端能同时位于同一直线上，两个连接臂的另一端分别连接一个夹持运动机构，夹持运动机构中圆柱齿轮系中的大齿轮与连接臂的连接点固定连接，通过圆柱齿轮系伺服电机的传动和圆柱齿轮系的传动实现夹持运动机构与连接臂之间的相对转动； 

夹持运动机构中锥齿轮系中的大齿轮与夹持机构的钣金基体固定连接，通过锥齿轮系伺服电机的传动和锥齿轮系的传动实现夹持机构与夹持运动机构之间的相对转动； 

夹持机构采用蜗轮蜗杆传动，具有自锁功能，可以使机械手夹持装置稳固的固定在杆上，夹持器的弧形板确保夹紧后与杆至少有4点接触。