[发明专利]一种可适应不同管径变化的管道清洁机器人及方法

说明书

本发明公开了一种可适应不同管径变化的管道清洁机器人及方法，包括径向行走机构、动力变换机构、管径自适应机构和清洗机构，径向行走机构，包括多个行走单元，所述行走单元沿机器人本体主轴圆周分布，每组行走单元结构一致；动力变换机构将位于机器人本体主轴的电机轴的动力变向传递给各个行走单元，以实现动力的方向转变和传递；管径自适应机构，包括调节机构和连接径向行走机构的连杆，调节机构带动连杆运动，通过调节机构在主轴上位置的改变，实现连杆的动作，以同时带动径向行走机构在径向方向与主轴的距离，实现管径的适应；清洗机构设置于主轴前端，随着径向行走机构的运动，清洗管道内不同位置。

技术领域

本发明涉及一种可适应不同管径变化的管道清洁机器人及方法。

背景技术

用于石油、天然气乃至民用上下水等的管道在传输液、气体过程中，因温度、压力不同及介质与管道之间的物理化学作用，常常会高温结焦，生成油垢、水垢、存留沉积物、腐蚀物等，使有效传输管径减少，效率下降，物耗、能耗增加，工艺流程中断，设备失效，发生安全事故。尽管通过添加化学剂，采用合理的工艺流程，进行水质处理措施可以在一定程度上改善这些情况，但要完全避免污垢的产生是不可能的。我国的管道清洗行业长期以来80％采用的是化学方法以及手工清洗和机械清洗方法，存在成本高、效率低、污染环境等问题，远远不能满足现代社会日益增长的要求。探索和开发高效的清洗方法成为工业生产和人民生活的不可或缺的环节。

管道机器人作为一种高度自动化的管内爬行设备因实际情况的需要逐步发展起来，这种设备在管道作业中可以起到运载工具的作用。管道机器人是一种可沿管道内行走的机械装置，能进入人力所不及、复杂多变的非常规管道环境中，在远程操纵下完成管道检测、清理、修补等作业，以保障管道安全和畅通无阻的工作。目前工业领域内使用的管道机器人多种多样，按功能不同主要可分为：管道清洁机器人、管道检测机器人和管道补口机器人。

目前对管道机器人的研究较多，如申请号为CN201310559403.5的发明专利记载了一种通过两部移动车由铰链相连接，通过驱动机构调节折叠角度，使轮子以加压方式被管道的内侧面支撑，洗涤部件设置于第一移送车、第二移送车中某一个，利用旋转力清洁管道的内部。该发明开始作业时容易投入于入口侧的内径窄的管道，能灵活地放大或缩小大小以用于具有各种直径的管道，在移送中，第一移送车、第二移送车的轮子以紧贴方式被相向的管道内壁支撑。但其洗涤部件对中性需要人为调节，不好保证清洗效果；移送车轮子与管壁的接触面不稳定，对于小直径管附着牵引力容易不足，大直径管则容易侧翻。再如申请号为201610047373.3的发明专利，记载了一种由机架、履带行走机构、管径自适应调整机构、管道清洁机构等组成的履带轮式管道清洁机器人。四个履带轮分布于机架的四角，带动整机行进，可伸缩电动推杆控制履带轮与机架角度可变，使履带轮紧贴管壁，清洁功能由三个清洁臂实现。但是该机器人调整过程复杂、缓慢，需用红外检测装置探查障碍；每个履带轮上都需要安装电机，使得整机重量较大，结构复杂，故障率高；清洁臂不能完全覆盖管道内表面，清洗有遗漏，对中性差，清洗效率低。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种可适应不同管径变化的管道清洁机器人及方法，本发明具有结构简单，过弯能力强，对中性好清洁全面的优点，同时能够自动适应管径变化，适应任意坡度，可用于垂直管道。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可适应不同管径变化的管道清洁机器人，包括径向行走机构、动力变换机构、管径自适应机构和清洗机构，其中：

所述径向行走机构，包括多个行走单元，所述行走单元沿机器人本体主轴圆周分布，每组行走单元结构一致；

所述动力变换机构将位于机器人本体主轴的电机轴的动力变向传递给各个行走单元，以实现动力的方向转变和传递；

所述管径自适应机构，包括调节机构和连接径向行走机构的连杆，所述调节机构带动连杆运动，通过调节机构在主轴上位置的改变，实现连杆的动作，以同时带动径向行走机构在径向方向与主轴的距离，实现管径的适应；