[发明专利]一种管道机器人

说明书

本发明是一种管道机器人，属于机器人技术领域。本发明包括设置在机器人壳体内的惯性激振机构；所述惯性激振机构包括旋转动力源、非圆齿轮传动机构和至少2个相同的偏心机构，所有偏心机构圆周均布在一平面；所述偏心机构包括绕转轴转动的偏心质量块；旋转动力源通过非圆齿轮传动机构驱动偏心质量绕转轴转动；每个偏心质量块的转速大小一致，所有偏心质量块产生的偏心力的合力在平面上的分力为0；本发明是通过内部惯性力和环境摩擦力共同作用实现移动，采用这样的驱动方式可以从根本上避免传统驱动方式的驱动装置与执行装置之间必须要密封的缺陷，适合狭小、腐蚀、易燃、高温等极端恶劣的管道作业环境，且在小型化方面具有很大的潜力。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种惯性驱动的管道机器人。

背景技术

随着国际社会工业化水平的快速发展，管道作为流体的主要输送设施，由于其经济性和便捷性而广泛应用于市政、化工、石油及核电等行业，但是随着使用时间的不断延长，使得管道容易发生腐蚀、疲劳破坏、破损等。如果不及时对管道进行检修就有可能造成经济损失，环境也有可能造成破坏，然而管道所处的环境往往是人不容易到达或者不可以直接对其进行检修的，所以就需要一种新的管道管理方式，智慧管理是管网系统的必然趋势和发展方向。

作为智慧管网中重要的组成部分,管道机器人能够在遥控操纵或计算机控制下,完成一系列的管道检测维修作业,作为管网卫士的管道机器人是实现管网智慧管理必不可少的智能设备。管道机器人可以携带不同的传感器和检测工具，到达管道指定位置进行检测，极大的解放了人类的劳动力，降低了维护管道的费用，延长管道使用寿命同时降低安全事故风险。由管道机器人代替人工检测的技术极大的提升了检测的精度、准确度，对改善劳动条件、降低作业成本、提高工作效率有着十分重要的意义。

对于惯性驱动管道机器人目前多数形式为压电式。例如：基于压电惯性冲击驱动的支撑机构可调式微管道机器人研究[D].华东理工大学,2016.(作者李钊) 以以下管径的管道机器人为研究对象，基于惯性冲击驱动原理的压电驱动作为微小管道机器人的驱动方式，设计压电惯性冲击驱动式管道机器人的主动调节式支撑机构。通过实验得出：当输入电压为80V，周期T＝0.001s，电压波形对称性为0.8时，所设计的管道机器人能在管径为的管道内以6.59mm/s的最大速度移动。但是压电式惯性驱动系统移动速度缓慢，运行效率低，负载能力低。

公开号为CN108799693A的发明型专利，公开了一种管道机器人。包括两个驱动模组、两个气囊、气泵组件和至少两根软轴。改变气囊的状态，可改变管道机器人的状态及运动模式，可以使管道机器人能够更好地适应管道内复杂的环境。该发明为气囊蠕动式管道机器人，气囊式机器人气流由外界提供通过管道输送，由于管道的限制，大大降低了管道机器人的工作距离。另外如公开号为CN108758166A的发明型专利，公开了一种单驱动蠕动式管道机器人。包括前支撑机构和后支承机构以及推进机构，其中后支承机构包括多个后伸缩足、后固定支架以及后滑槽旋转盘。前支撑机构与后支承机构依次接触管道内壁，推进机构的作用是推动前支撑机构相对于后支撑机构运动。该单驱动蠕动式管道机器人仅通过一个电机实现前支撑机构和后支撑机构的交替伸缩和相对运动，结构简单，可靠性高，自适应转向能力良好，但推进机构裸露外管道环境中，不可以在高压、易燃、腐蚀性等恶劣环境下运行。

公开号为CN108916533A的发明型专利，公开了一种非对称变径轮式防水管道机器人。包括防水行走机构、变径机构、摄像检测装置和防卡死装置。该发明属于轮式管道机器人，四轮的行走机构组成单个防水行走机构，运行效率高，负载能力大，虽然该发明设置了防水行走机构，但是驱动系统与管道环境之间为动密封，在高压、易燃、腐蚀性等恶劣环境下存在极大的动力隐患。

公开号为CN108758167A的发明型专利，公开了一种管道机器人。包括机器人控制主体、动力伸缩机构以及第一支撑机构和第二支撑机构。该发明属于支承式管道机器人，可以在复杂的地下管道中作业，运行灵活性高，但动力伸缩机构为动密封，面对高压、易燃、腐蚀性等恶劣环境时动力系统存在极大隐患。