[发明专利]一种多节式螺旋双驱动可变径管道检测机器人

说明书

本发明公开了一种多节式螺旋双驱动可变径管道检测机器人，包括头部螺旋单元、支撑单元和尾部螺旋单元，支撑单元与头部螺旋单元和尾部螺旋单元相连，支撑单元内设置驱动电机，分别驱动头部螺旋单元和尾部螺旋单元，头部螺旋单元、支撑单元和尾部螺旋单元均包括变径机构。本发明的管道机器人，采用多节轮式运行，具备国标90度弯道、45度弯管、直管、坡道、垂直管道的通过性；采用头尾双驱动运行，驱动力强，运行效率高、管道通过性好；具有刚柔混合变径功能，既能适应于较大管径的变化，同时能够应对管道内存在的非结构性障碍。

技术领域

本发明涉及管道机器人，具体为一种多节式螺旋双驱动可变径管道检测机器人。

背景技术

管道运输是目前主流的运输方式之一，与其他几种运输方式相比，管道运输有着运输量大、占地少、不受气候影响、安全性较高、成本低、环境效益好等一系列独特的优势。然而在享受着管道运输便捷的同时，管道运输的背后却隐藏着越来越大的安全隐患，一旦发生任何纰漏，比如管道破裂等等，极易引起火灾、爆炸等恶性后果。随着时间的推移，这些隐患将会逐渐地暴露出来。在巨大的安全隐患下，全球开始加强对管道运输安全的监管。传统的管道检测是由工作人员亲自完成，存在一定的危险性，并且检测效率较低。尤其对于内部比较狭窄的管道或者输送有毒气体的管道，检测人员根本不能进行任何检测，为了管道能够安全作业，而管道检测机器人应运而生。根据不同的行走方式，管道机器人可以分为履带式、轮式、足式和蠕动式等。螺旋驱动的管道机器人为一类轮式驱动结构，因其结构简单、控制方便、运行效率高受到了广泛关注。

目前，已有的螺旋驱动机器人多为单体式结构，且运行的管径小于200mm。如中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室的李鹏提出了一种具有轴向和周向探查功能的螺旋驱动管内机器人；中北大学陈伶提出的六轮螺旋驱动机器人；西安理工大学刘敏提出了一种适用于小管径的多节式螺旋驱动管道机器人；以及在专利CN201210481893、CN201210540543、CN201310691308、CN201710590249、CN201811586121中提出的基于螺旋驱动原理的管道机器人，但是驱动力不强，运行效率低、管道通过性一般，不能适应于较大管径的变化，以及应对管道内存在的非结构性障碍。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够实现对管道周向的自动探查和检测、大幅节省人力、提高管道检测效率、维护管道安全的多节式螺旋双驱动可变径管道检测机器人。

技术方案：本发明所述的一种多节式螺旋双驱动可变径管道检测机器人，包括头部螺旋单元、支撑单元和尾部螺旋单元，支撑单元与头部螺旋单元和尾部螺旋单元相连，支撑单元内设置驱动电机，电机轴和十字联轴器固连来传递扭矩，分别驱动头部螺旋单元和尾部螺旋单元，头部螺旋单元、支撑单元和尾部螺旋单元均包括变径机构、传动装置。

变径机构包括第一支撑轮、第一轴承座、电机支架、同步带、第一光杠、第一丝杠、第一同步带轮、变径电机、第二支撑轮、第二轴承座、第二光杠、第二丝杠和第二同步带轮，变径电机和电机支架固连，大锥齿设置在变径电机的电机轴上，大锥齿与小锥齿啮合，大锥齿可以同时带动均布的小锥齿旋转，小锥齿和第一丝杠固连，第一光杠、第一丝杠与第一支撑轮、第一轴承座相连，第二光杠、第二丝杠与第二支撑轮、第二轴承座相连，第一丝杠上设置第一同步带轮，第二丝上设置第二同步带轮，第一同步带轮、第二同步带轮通过同步带相连，实现同步运动。第一支撑轮和第二支撑轮相同，可以实现被动柔性变径。第一支撑轮包括行走轮、推杆、压缩弹簧、丝杠螺母和限位销钉，可以自由旋转的行走轮与推杆相连，推杆通过压缩弹簧与丝杠螺母相连，推杆通过压缩弹簧实现支撑，限位销钉安装在丝杠螺母的限位槽内，用于限制压缩弹簧的压缩行程。变径机构的数量为三个。

头部螺旋单元和尾部螺旋单元还包括互相平行的第一端部盖板、第二端部盖板、支撑板，所述第一端部盖板、第二端部盖板和第一防尘盖板围合成封闭空间，第一端部盖板和支撑板通过第一支撑杆相连，第二端部盖板和支撑板通过第二支撑杆相连，第二端部盖板、支撑板之间设置头部支撑座和电池。第一端部盖板上设置检视口，检视口由透明有机玻璃板密封。