[发明专利]一种用于管道爬行的多履带足同步伸展结构

说明书

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种用于管道爬行的多履带足同步伸展结构。机器人运动，使用单纯的弹簧驱动具有运动的不确定性，单纯使用电机驱动，存在履带足刚性顶紧的问题。本发明通过电机带动丝杆旋转，将动力传递给螺母，螺母丝杆的推动及三个导向轴的引导下实现直线运动，一个滑块同样在三个导向轴的引导下可做直线运动，滑块与螺母之间设置有三个相同的弹簧，分别套在三个导向轴上；滑块上均布铰接有三个驱动连杆，分别驱动三个平行四边形连杆机构，三个履带足分别作为三个平行四边形机构中的一个平行杆。本发明可以适应管道内部局部尺寸的变化或小幅凸起，避免电机刚性驱动造成的机器人爬行的不稳定现象。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种用于管道爬行的多履带足同步伸展结构。

背景技术

电站中分布有众多的管道，管道走向各不相同。长期使用后管道内部可能存在一些异常情况，目前已经出现使用机器人携带摄像头或者工具进入管道进行作业的技术。

履带驱动是移动机器人常见的一种驱动形式，其驱动力较强，常被用于地形复杂或摩擦力需求较强的条件下。对于大角度倾斜甚至竖直的管道，常见的轮式机器人难以适应，可以采用装备有3个呈120°分布的履带驱动部件(也即“履带足”)的履带机器人，将三个履带足张开，顶紧在管道内壁，然后驱动前进。

机器人伸展的动力通常使用弹簧、电机或气缸驱动，单纯的弹簧驱动具有运动的不确定性，且直径适应范围小，气缸驱动则存在无法连续控制以及在相同空间条件下顶紧力有限的问题，同时机器人还必须时刻连接气管；同等空间条件下，电机的驱动能力较好，但单纯使用电机，存在履带足刚性顶紧的问题，当管道内壁直径存在误差、小幅变化或者局部凸起时，伸展机构容易顶死，严重时会造成机器人故障。

通过在电机驱动的同步伸展结构中与三个履带足铰接的末端连杆上分别设置一组弹簧，不仅可以在电机的刚性伸缩动作下增加柔性，同时三个履带足各自独立具备一定的伸缩柔性，可以适应管道内部局部尺寸的变化或小幅凸起，提高了管道内壁爬行机器人的环境适应性。

发明内容

1.目的：

本发明的目的在于提供一种带有柔性的电动同步伸展结构，使得管道内壁爬行的机器人的多个履带足可同时紧密的与管道内壁贴合，可以适应管道内部局部尺寸的变化或小幅凸起，避免电机刚性驱动造成的机器人在大角度倾斜管道或竖直管道内爬行的不稳定现象。

2.技术方案

一种用于管道爬行的多履带足同步伸展结构，包括：电机驱动模块，同步伸展结构。电机驱动模块整体为中空柱状结构，分为上半部分和下半部分；下半部分外壁上沿径向方向开有长方形通孔，沿至尾座，沿周向方向共开有三个同样的通孔；螺母为Y形，顶端在所述的长方形通孔中滑动；滑块整体为等边三角形，三个角焊接有Y形连接件，等边三角形中间开有通孔，丝杆从通孔中穿过；

下半部分内部在圆周方向安装有三根导向轴；螺母、滑块上在圆周方向上通过螺钉均布安装有三个导向套，每个导向套中间均开有通孔，与螺母、滑块上通孔相对应；导向轴从导向套、螺母、滑块的通孔中穿过；螺母、滑块在导向轴的引导下自由的进行直线滑动，每个导向轴上均套有一个压簧A，压簧A位于螺母和滑块之间。

所述的电机驱动模块的上半部分外壁和Y形连接件底部相连，Y形连接件顶部通过长销轴和平行摆杆B相连；Y形连接件沿周向均布有三个，平行摆杆B沿周向共有六个。

所述的尾座和滑块整体结构一致，其Y形连接件顶端两翼上开有通孔，通过短销轴与平行摆杆A一端铰接。

所述的平行摆杆A的另一端通过短销轴与驱动连杆一端铰接，驱动连杆的另一端通过短销轴与滑块铰接；驱动连杆、平行摆杆A、滑块、电机驱动模块四者构成了连杆机构。