[发明专利]一种用于管道内爬行的仿生尺蠖

说明书

本发明公开一种用于管道内爬行的仿生尺蠖，所述仿生尺蠖包括：驱动机构、传动系统、执行机构，通过所述驱动机构对所述执行机构提供动力，实现所述仿生尺蠖前行探索的任务；所述执行机构为曲柄摇杆机构和双摇杆机构，搭载带棘轮机构的轮子，通过曲柄摇杆和双摇杆机构的组合模仿“尺蠖”躯干的伸缩动作，利用棘轮机构来实现“前部”和“后部”的轮流制动，通过蜗轮蜗杆的传动系统实现减速并达到指定传动比，由此制作出可以在一般较为平直的管道中稳定、快速前进的仿生尺蠖装置。

技术领域

本发明属于管道作业设备技术领域，具体涉及一种用于管道内爬行的仿生尺蠖。

背景技术

石油和天然气行业中，对于直径较宽的管道维护方法很多，但对于直径较小的管道来说，需要开发可在这些小空间内移动或爬行的高机动性机器人。在医学领域，对于人体食管、肠和尿道等较小的管道，可以使用这种类型的微生物机器人进行人体检查。如内窥镜技术可通过微机器人介入，还可用于消除不同身体部位如尿管等的堵塞。仿生爬行机器人采用类似生物爬行机构进行运动。这种运动方式与接触面具有更大的附着力和更好的越过障碍能力。管道在各领域的应用十分广泛，如石油化工、城市排污等等，对于管道内作业的装置的需求也日益增加，目前的管道机器人大多采用机电结合的设计方式，虽然功能多样，但是由于大量使用电子器件，以及存在体积大、运行不稳定的问题，并且此类装置在恶劣环境如潮湿、多尘土、振动等中的适应性较差。

申请号为CN201410219455.2的专利公开了一种多连杆机构组成的四足行走机器人，以简化机器人的结构，同时，作为机械原理教学中的教学模型演示，便于学生理解连杆动作原理。包括主机箱、行走电机、行走轴和四足行走机构，四足行走机构包括第一腿、第二腿、第三腿、第四腿、第一摇杆、第二摇杆、第三摇杆、第四摇杆、第一主动曲柄、第二主动曲柄、第一从动曲柄、第二从动曲柄、第三从动曲柄、第四从动曲柄、第一联动连杆和第二联动连杆。第一从动曲柄、第一腿和第一摇杆组成第一曲柄摇杆机构，第二从动曲柄、第二腿和第二摇杆组成第二曲柄摇杆机构，第三从动曲柄、第三腿和第三摇杆组成第三曲柄摇杆机构，第四从动曲柄、第四腿和第四摇杆组成第四曲柄摇杆机构。以四个曲柄摇杆机构支配机器人行走，但是这种机器人在行动时容易出现卡住的现象，且由于构件和运动副多，累积误差大、运动精度低，在行走过程中机器人的主体转角大，无法保持较平稳的状态行走。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于管道内爬行的仿生尺蠖。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于管道内爬行的仿生尺蠖，所述仿生尺蠖包括：驱动机构、传动系统、执行机构，通过所述驱动机构对所述执行机构提供动力，实现所述仿生尺蠖前行探索的任务；

所述执行机构包括：由对称设置在箱体两侧的连杆一、连杆二及连杆三组成的两个曲柄摇杆机构、由对称设置在箱体两侧的连杆三、连杆四及连杆五组成的两个双摇杆机构；所述连杆一一端安装在涡轮轴上，另一端与连杆二通过转轴一连接，连杆二、连杆三的传动臂、连杆四的一端通过转轴二连接，连杆四的另一端与连杆五的传动臂通过转轴三连接，所述连杆三与箱体通过转轴四连接，所述连杆五与箱体通过转轴五连接，带有棘轮机构的轮子安装在连杆三、连杆五的执行臂上，所述棘轮机构包括棘爪和棘轮，曲柄摇杆机构与双摇杆机构在运行时不发生干涉，其中连杆三的传动臂与执行臂的夹角为90度，连杆五的传动臂和执行臂的夹角为180度；

所述传动系统包括：涡轮、蜗杆，所述涡轮安装在涡轮轴上，所述蜗杆安装在驱动机构上；

所述驱动机构采用马达进行驱动，所述马达安装在箱体上。