[发明专利]一种轮履复合径向可调式管道机器人

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种管道机器人，尤其涉及一种轮履复合径向可调式管道机器人。

背景技术

目前，随着交通、能源、石油、化工及城市建设的高速发展，管道的应用也日益广泛。管道机器人在管内外作业中得到了广泛的应用。但目前已有的管道机器人主要为仿生运动式、履带式、螺旋驱动式、车型式和支撑轮式，存在如下缺陷：

仿生式管道机器人运用仿生学原理，通过机器人本体伸缩来运动，其在管道内的移动速度慢且波动大，平稳性差，驱动能力和移动速度有限，运动效率不易提高，实际应用较少。

履带式管道机器人可以在油污、泥泞、障碍等恶劣条件下保持良好的行走姿态，具有良好的越障性能。但这类管道机器人结构复杂，外形尺寸比较大，且不够灵活，一般用于管径较大、通过环境比较复杂的管道。

车型式管道机器人模仿普通汽车机构，依靠差速实现灵活转向。其结构简单，尺寸较小，但运行环境受到重力作用方向的限制。若无附加封闭力，仅靠机器人自身的重力提供封闭力，则只能满足水平管道的底部运动，其牵引力小，爬坡能力极其有限，不能进入垂直管道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种轮履复合径向可调式管道机器人，该管道机器人运动稳定性较好，其履带对管壁具有较强的附着力，适用于各种复杂的管道。

本发明包括通过万向节串联的多个轮履复合机构，每个轮履复合机构包括主壳体、径向调节机构、履带驱动行走机构和轮式支撑机构；所述的主壳体为两端均固定设置有端盖的圆筒，侧壁开设有沿圆周均布的三个槽口；相邻两个轮履复合机构通过万向节连接，万向节的两端分别与相邻两个轮履复合机构的端盖连接；所述的径向调节机构整体设置在主壳体内部，履带驱动行走机构和两个轮式支撑机构沿周向均布设置在主壳体外。

所述的径向调节机构包括径向调节电机、径向调节主动圆柱齿轮、径向调节从动圆柱齿轮、径向调节主动锥齿轮、径向调节从动锥齿轮、蜗杆、蜗轮、丝杠和丝杠螺母；所述的径向调节电机固定在主壳体的内壁上，输出轴与径向调节主动圆柱齿轮固定，径向调节从动圆柱齿轮与径向调节主动锥齿轮均固定在从动轴上，径向调节从动锥齿轮固定在蜗杆上，蜗轮固定在丝杠上；从动轴、蜗杆和丝杠均与主壳体通过轴承相连。所述的径向调节主动圆柱齿轮与径向调节从动圆柱齿轮啮合，径向调节主动锥齿轮与径向调节从动锥齿轮啮合，蜗杆与蜗轮啮合；所述的丝杠螺母套置在丝杠和滑动杆上，且与丝杠螺纹连接，丝杠螺母沿周向均布有三个支座，每个支座与一根主动摆杆的一端铰接，每根主动摆杆伸出对应的槽口外。所述的滑动杆固定在主壳体的内壁上。

所述的履带驱动行走机构包括安装侧板、驱动带轮安装轴、从动带轮安装轴、驱动带轮、从动带轮、履带、履带驱动电机和减速齿轮组；两块安装侧板的一端均与驱动带轮安装轴通过轴承连接，另一端均与从动带轮安装轴通过轴承连接；所述每块安装侧板的两端均通过从动摆杆与主壳体铰接，一端的从动摆杆与一根主动摆杆的另一端铰接；所述的驱动带轮安装轴上固定设置有两个驱动带轮，从动带轮安装轴上固定设置有两个从动带轮，每个驱动带轮与对应的从动带轮通过履带连接；所述的履带驱动电机固定设置在一块安装侧板上，且通过减速齿轮组带动驱动带轮转动。

所述的减速齿轮组包括三级圆柱齿轮副和三级锥齿轮副；履带驱动电机的输出轴上固定设置有第一级主动圆柱齿轮，第一级从动圆柱齿轮与第一级主动锥齿轮固定在同一根齿轮安装轴上，第一级从动锥齿轮与第二级主动圆柱齿轮固定在同一根齿轮安装轴上，第二级从动圆柱齿轮与第三级主动圆柱齿轮固定在同一根齿轮安装轴上，第三级从动圆柱齿轮与第二级主动锥齿轮固定在同一根齿轮安装轴上，第二级从动锥齿轮与第三级主动锥齿轮固定在同一根齿轮安装轴上，第三级从动锥齿轮固定在驱动带轮安装轴上；所有齿轮安装轴与安装侧板均为轴承连接。

所述的轮式支撑机构包括底板和滑轮；所述底板的两端均通过从动摆杆与主壳体铰接，一端的从动摆杆与一根主动摆杆的另一端铰接，另一端的从动摆杆通过弹簧与主壳体连接；两个滑轮分别与底板的底部两端铰接。与两个轮式支撑机构铰接的主动摆杆及与履带驱动行走机构铰接的主动摆杆朝向主壳体的同一端；与履带驱动行走机构铰接及与两个轮式支撑机构铰接的主动摆杆长度均相等，所有与履带驱动行走机构铰接及与轮式支撑机构铰接的从动摆杆长度均相等。

本发明的有益效果：