[实用新型]自适应直径管道机器人行走装置

说明书

（一）技术领域：

本实用新型涉及管道内的行走机构，具体为一种自适应直径管道机器人行走装置。

（二）背景技术：

随着社会的发展，在人们的日常生活中存在着大大小小，各种各样的管道，比如：石油管道，天然气管道，中央空调的管道，生活中所用的自来水管道，核电站中所用的管道等等。这些管道有大有小，形状有方有圆，可以说现在人们的生活已经离不开管道了，而这些管道有的高架空中有的深埋地下，所以一旦出现泄漏很难准确判断泄漏的位置，而且很难维修和检测。

而现有的大部分管道机器人都对应固定直径的管道，这样每换一种规格的管道就需要重新制造一台合适的机器人，造成很大浪费。

本实用新型可以在一定范围内自动适应管径的大小，达到一机多用的目的。

（三）实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种自适应直径管道机器人行走装置，以解决对人工操作受到限制的管道的焊接、安装、检测和维修等问题。

本实用新型自适应直径管道机器人行走装置的技术方案，包括基体、基于基体设置的变径机构和基于变径机构设置的行走机构，所述基体为与管道轴向一致的桶体；所述变径机构包括由变径电机驱动的丝杆、十字形移动架、变径弹性支撑杆（由一个套筒和一段带有台阶的轴组成，套筒中安装有弹簧对带有台阶的轴进行支撑）和平行四边形连杆组件，所述丝杆通过保持架于桶体轴线上定位安装，所述十字形移动架于桶体内通过固定在中心的螺母与丝杆旋合，十字形移动架的端头通过桶体上对应开设的轴向槽伸出桶体，所述平行四边形连杆组件于桶体外对应于十字形移动架的各端头设置，平行四边形连杆组件的一端与桶体铰连，所述变径弹性支撑杆于平行四边形连杆组件与十字形移动架的端头之间设置并分别与两者铰连；所述行走机构包括轮子保持架、行走轮架和行走轮组件，所述轮子保持架对应于各平行四边形连杆组件设置并与平行四边形连杆组件另一端铰连，若干前、后轴向设置的行走轮组件对应于从轮子保持架径向弹性伸出的行走轮架上安装，所述行走轮组件为行走轮与行走轮驱动电机的组合体，所述行走轮上安装有感应管道压力变化并控制变径电机工作进而使变径机构适应管道直径变化的行走压力传感器。

在进入管道前，首先根据管道的直径以及在管道中行进所需要的最大摩擦力来调节变径电机，变径电机带动丝杠正转或者是反转，从而使十字形移动架前、后移动，十字形移动架通过变径弹性支撑杆带动平行四边形连杆组件的张合运动从而实现行走轮组件远离或者是接近桶体中心线，从而到达变径的目的。

行走轮和管道内壁的预压力通过变径弹性支撑杆以及弹性径向伸出的行走轮架来实现，同时还需要调节行走压力传感器所承受的能够使变径电机工作的压力值，这样便可以为其在管道中行进提供可靠的摩擦力而顺利行走，在遇到障碍时弹性径向伸出的行走轮架能够保证各行走轮均与管道内壁或者是障碍物接触，从而提供更加可靠的摩擦力。

而在变径管道中，行走轮上的行走压力传感器可以在管道直径发生变化时给变径电机一个信号，使变径电机正转或是反转从而实现行走轮以预定的压力和管道内壁接触。比如当管道直径变大时，行走轮和管道内壁的接触压力就会减小，从而行走轮上的行走压力传感器所承受的压力也就随之减小，这时行走压力传感器就会给变径电机一个信号使变径电机转动而十字形移动架带动变径弹性支撑杆使平行四边形连杆组件向外张开，从而使轮子保持架对行走轮有一个向外的推力，使行走轮和管道的内壁的接触压力变大，当重新达到预定的压力值时，行走压力传感器给变径电机一个信号使其停止转动，从而达到变径的要求；当管道直径变小时，行走轮和管道内壁的接触压力增大，从而行走轮上的行走压力传感器所承受的压力也就随之增大，这时行走压力传感器就会给变径电机一个信号使变径电机反向转动从而将平行四边形连杆组件向内收拢，从而使行走轮与管道内壁的压力减小，当达到预定压力时变径电机停止转动。

为适应管道转弯，所述行走轮组件的前、后两头分别设置导向轮组件，所述导向轮组件分别于从轮子保持架斜向前方和斜向后方弹性伸出的导向轮架上安装；所述导向轮组件为导向轮与导向轮驱动电机的组合体，所述导向轮上安装有感应转弯管道并控制导向轮驱动电机和行走轮驱动电机同步增加转速的导向压力传感器。

当遇到转弯时，导向轮首先接触管道内壁，这时导向轮上的导向压力传感器将给此轮上的导向轮驱动电机一个信号使其开始并以快于直线行进时的行走轮的转速开始转动，同时同一轮子保持架上的各行走轮也开始以同样的转速开始转动，这样位于弯道外侧的行走轮的转速将比位于弯道内侧的行走轮的转速快，这样就能够实现顺利通过弯道。