[发明专利]一种可适应不同管径变化的履带轮式管道清洁机器人

权利要求书

1.一种可适应不同管径变化的履带轮式管道清洁机器人，机械本体由机架和固定在其上的履带轮行走机构、管径适应调节机构、管道清洁机构组成，履带轮行走机构，由固定在步进电机架(28)上的步进电机(9)提供动力，其中步进电机架可以绕固定在机架(10)上的相应的摆动轴(24)转动，其中电机通过联轴器(22)与中心轴(21)相连，中心轴通过键与中心齿轮(16)相连，其中中心轴和中心齿轮之间均匀贯穿着3个连板(29)，连板间由调节弹簧(30)连接，各连板沿中心轴向外依次为2号轴(20)和3号轴(19)和固定在对应轴上的二级齿轮(17)和三级齿轮(18)，其中三级齿轮与履带(1)啮合，管径适应调节机构，主要通过两个电动推杆(12)调节履带轮与机架的夹角，推杆(11)对称连接有两个升降连杆(8)，升降连杆可绕穿过步进电机架的细轴(15)转动，其中推杆的升降可以使履带轮贴合不同直径的管壁，管道清洁机构，主要由两个固定在多功能舵机架(13)上的舵机(6)控制机械臂摆动，其中一个舵机架固定在机架上，通过圆形舵机盘(14)和销轴与板型机械臂1(5)和板型机械臂2(7)连接组成关节1，其中关节1间有机械臂支撑架(23)固定，方形机械臂(3)固定在另一个舵机架上，与挂在其上的避障弹簧(4)和弹簧另一端连接的侧面清洁刷(2)组成关节2，关节1末端与关节2的舵机架和圆形舵机盘相连组成机构整体，实现对管壁侧面的清洁，后部舵机安装在固定在机架上的支撑平台(27)上，通过一字舵机盘(26)和底面清洁刷(25)相连，通过转动控制清洁刷上升和下降，以完成不同直径的管道的清洁，越障时顺时针转动90°即可。

2.根据权利要求1所述的一种可适应不同管径变化的履带轮式管道清洁机器人，其特征在于：包含由1个中心齿轮，均布的3个二级齿轮和3个三级齿轮及履带组成的履带轮行走机构，由可伸缩电动推杆及升降连杆组成的管径自适应调节机构和由端部带弹簧伸缩杆的臂架与清洁刷组成的清洁装置，分别实现在管道内行走，调整履带轮紧贴管壁越障和清洁管道的功能。

3.根据权利要求1所述的一种可适应不同管径变化的履带轮式管道清洁机器人，其特征在于：对于单个履带轮而言，步进电机驱动中心齿轮运动，中心齿轮与3个均布二级齿轮啮合，3个二级齿轮又分别与3个三级齿轮啮合，构成二级减速增力传动，三级齿轮与履带轮啮合，带动履带轮行走，齿轮通过转轴固定在可绕中心轴转动的连板上，连板间有调节弹簧连接，使得与履带啮合的三级齿轮有微小活动空间，保证存在加工误差的前提下齿轮与履带正确啮合，且可防止卡齿。

4.根据权利要求1所述的一种可适应不同管径变化的履带轮式管道清洁机器人，其特征在于：4个履带和齿轮系组成的履带轮行走机构，保证管道机器人有较强越障能力的基础上，也保证了较强的负载能力，可携带更多的清洁工具和备用电力驱动系统等。

5.根据权利要求1所述的一种可适应不同管径变化的履带轮式管道清洁机器人，其特征在于：通过两个伸缩的电动推杆调节履带轮与机架的夹角，保证履带与机架倾角可变，不仅可适应不同直径的管壁，还可以获得更大的牵引力，增大履带轮与管壁之间的摩擦力，减少压强，减少对履带或者管壁的磨损。

6.根据权利要求1所述的一种可适应不同管径变化的履带轮式管道清洁机器人，其特征在于：侧面清洁刷的支撑臂架上端设计了弹簧伸缩杆，保证清洁时无需调节清洁臂，仅利用弹簧杆的伸缩特性便可跨越管道侧壁的微小障碍。

7.根据权利要求1所述的一种可适应不同管径变化的履带轮式管道清洁机器人，其特征在于：清洁装置包括两侧清洁臂端部的清洁刷和正面的清洁臂端部的清洁刷，两侧清洁臂随着行走机构的运动做规律的往复摆动，尾部舵机往下摆动使底面清洁刷压紧管壁，由于清洁刷为球面外形，为面接触增大压力，且保证清洁无死角。

8.根据权利要求1所述的一种可适应不同管径变化的履带轮式管道清洁机器人，其特征在于：采用平衡控制装置，保证机器人时刻处于正立平衡姿态，在管道中平稳的行走，增强了管道机器人的适应能力。

9.根据权利要求1所述的一种可适应不同管径变化的履带轮式管道清洁机器人，其特征在于：其外形尺寸已通过弯道校核，保证较好的弯道通过性，牵引力已通过受力分析校核，可保证适应0度到90度的管道坡度范围，坡度适应性好。