[发明专利]一种多关节全向运动管道机器人

说明书

本发明公开一种多关节全向运动管道机器人。采用的技术方案包括：中间关节，主要由第一壳体、第二壳体铰接而成，所述第一壳体、第二壳体的铰接处以及所述第一壳体、第二壳体的外端分别设有车轮总成，至少所述第一壳体、第二壳体外端上的车轮总成分别通过锥齿轮副与驱动电机联接；所述第一壳体、第二壳体之间设有扭簧或拉簧，通过所述扭簧或拉簧的施加力，使所述第一壳体、第二壳体之间呈“V”形结构。益效果在于：巧妙地利用W型的多关节构型结构、球形转向轮和万向驱动轮等组合，具有多管径适应能力和万向运动能力的管道机器人驱动机构，取代了普通管道机器人履带式和普通轮式的驱动机构，使管道机器人具有万向运动能力，为管道机器人避障和调整运动姿态提供结构优势。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种管道机器人。

背景技术

管道机器人从驱动方式看主要有车轮式、履带式、蠕动式、爬行式等几类。现将国内外现有各驱动方式的管道机器人进行分析。

车轮式管道机器人：轮式行走机构在管道机器人中应用较广泛，从结构上又可分为车轮式和支撑轮式两大类。车轮式管道机器人行走在管道内壁表面，类似车辆在地面的行走方式。具有结构简单、行走连续平稳、在管道内运动灵活等优点。然而这种管道机器人多靠自身的重量提供正压力，只能在一定角度放置的管道底部运动，很难实现较大的拖动力。支撑轮式管道机器人在结构上是对称的，机器人通过沿周向等间隔分布的多组行走机构支撑在管道内壁上，当管道直径发生变化时，机器人的中心轴线能自动与管道中心轴线保持一致，机器人运动稳定性好，能产生较大的拖动力。

履带式管道机器人：履带式移动机构适合于未加工的天然路面行走，它是轮式移动机构的拓展，履带本身起着给车轮连续铺路的作用。相对于轮式机构，履带式驱动机构有着诸多优点，如支撑面积大，接地比压小，适合于松软或泥泞场地进行作业，下陷度小，滚动阻力小，通过性能较好，越野机动性好，履带支撑面上有履齿，不易打滑，牵引附着性能好，有利于发挥较大的牵引力，因此，也被广泛应用于管内机器人的研究中。

蠕动式管道机器人：通常包括三个部分：前舱、后舱和可伸缩的本体。前舱和后舱一般按顺序先后起着支撑、吸附的作用。本体部分通常可以伸缩，起着驱动的功能。当后舱吸附在管道上时，本体推动前舱前进，当前舱吸附在管道上时，本体拉动后舱前进，使整个管道机器人实现蠕动式的行走。

爬行式管道机器人：多足行走管道机器人运动的一种高级方式，有较好的动作灵活性。行走足同时具有支撑和驱动两个功能，理论上可以适应各种形状的管道，但行走足在步态规划和关节间协调运动控制等方面存在一定难度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种多关节全向运动管道机器人。

本发明采用的技术方案包括：

多关节全向运动管道机器人，其特征在于，包括：

中间关节，主要由第一壳体、第二壳体铰接而成，所述第一壳体、第二壳体的铰接处以及所述第一壳体、第二壳体的外端分别设有车轮总成，至少所述第一壳体、第二壳体外端上的车轮总成分别通过锥齿轮副与驱动电机联接；所述第一壳体、第二壳体之间设有扭簧或拉簧，通过所述扭簧或拉簧的施加力，使所述第一壳体、第二壳体之间呈“V”形结构；

导向关节，主要由第三壳体、第四壳体组成，所述第三壳体、第四壳体一端部分别铰接于所述第一壳体、第二壳体的外端，所述第三壳体、第四壳体另一端部分别设有导向轮，所述导向轮通过第一联轴器与转向电机联接，所述第三壳体与第一壳体之间以及所述第四壳体与第二壳体之间均设有扭簧或拉簧，通过所述扭簧或拉簧的施加力，使所述第三壳体与第一壳体之间以及所述第四壳体与第二壳体之间呈“V”形结构。

所述的多关节全向运动管道机器人，其特征在于：所述车轮总成包括驱动轮轴、第二联轴器、万向驱动轮、轴承，所述万向驱动轮包括轮毂、轴接在轮毂外圈的一组滚子，所述轮毂通过第二联轴器与所述驱动轮轴联接，所述驱动轮轴两端设在所述轴承内。