[发明专利]一种黄土原位探测管道驱动机器人

说明书

本发明公开了一种黄土原位探测管道驱动机器人，属于黄土力学性能探测领域，本发明的管道机器人，通过对轮式管道机器人的结构进行优化，在不影响机器人稳定运行的条件下，设计出一种较为紧凑的机械结构，大大缩短机器人的整体长度。该机器人对黄土孔洞内壁局部缺陷具有良好适应性，能够携带各种各样检测设备在黄土孔洞内自行行走，为检测仪器提供工作平台。

技术领域

本发明属于黄土力学性能探测技术领域，涉及探测驱动装置，具体涉及一种用于黄土原位探测的管道驱动机器人。

背景技术

近年出现了大量的挖山造城、置沟造地、平原造田等重大黄土工程，人为地对黄土高原产生较大扰动，在陕西、山西、甘肃尤为突出，导致滑坡和地裂缝等地质灾害时有发生。因此，如何有效预防人为扰动引起的地质灾害，是一个亟待解决的问题。

采用孔洞方法进行原位探测是当前国内外广泛认可的进行土壤力学行为研究的试验方法，但受其力学性质复杂性和研究手段局限性的限制，目前对其认识还很有限。另外，黄土受其水敏性和湿陷性影响，至今少有进行黄土孔洞原位试验研究的报道。目前进行孔洞内部土壤力学性能原位探测的仪器设备还很少，国际上著名的方法有爱荷华州立大学研发的BST剪切仪和剑桥大学研发的自转旁压仪。这些仪器都是采用拉绳拉动仪器上下运动，结构简单但试验位置的选择存在严重盲目性。现有的孔洞内部土壤性能原位探测技术无法对仪器测试位置精准定位，也无法使得仪器设备在孔洞内自行行走。即使是管道机器人技术，大多数的螺旋管道机器机械结构是通过电机输出端连接前面一个旋转体带动轮子在管道内壁上进行螺旋滚动，在机械结构方面，设计复杂，环节较多，机器人整体较为冗长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于黄土原位探测的管道驱动机器人，主要解决现有的用于黄土原位探测的管道机器人无法精准定位、机器人设计复杂的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种黄土原位探测管道驱动机器人，包括外圈旋转体和内圈保持体，内圈保持体套于外圈旋转体内并与外圈旋转体滚动连接，外圈旋转体和内圈保持体的水平中心轴线重合；

沿着所述的外圈旋转体的外壁设置有爬壁机构，所述的爬壁机构与外圈旋转体的外壁之间弹性连接，用于适应不同的管道管径；

外圈旋转体旋转同时带动爬壁机构行走，内圈保持体保持不动。

进一步，所述的爬壁机构包括多个轮子支撑平台，所述的轮子支撑平台沿着外圈旋转体管壁水平轴向方向设置，并且所有轮子支撑平台绕水平中心轴线对称；

在每个所述的轮子支撑平台上设置有两个轮子支架，每个轮子支架上弹性连接有轮子，其中一个轮子支架及其轮子的轴线与另一个轮子支架及其轮子的轴线重合，并且该轴线与管道的纵向轴线不重合，为管道驱动机器人在旋转时提供水平轴向的驱动力。

进一步，所述的内圈保持体与外圈旋转体滚动连接，包括内圈保持体的外壁以及外圈旋转体的内部之间采用滚珠连接，电机输出轴固连在外圈旋转体上。

更进一步，在所述的内圈保持体一侧设置有内圈盖子，用于管道驱动机器人与外部装置的连接。

本发明同时还提供一种黄土原位探测装置，该黄土原位探测装置包括电源装置、探测装置以及上述的管道驱动机器人，电源装置与探测装置均与管道驱动机器人连接，所述的电源装置为管道驱动机器人提供电源，所述的管道驱动机器人配合探测装置进行原位探测。

进一步，所述的电源装置与探测装置均与管道驱动机器人的内圈盖子连接，电源装置与探测装置及其连接的内圈盖子、内圈保持体均不会发生轴向旋转。

与现有技术相比，本发明的效果在于：

本发明在不影响机器人稳定运行的条件下，设计出一种较为紧凑的机械结构，大大缩短机器人的整体长度，尺寸较小，尤其可用于小管径黄土孔洞检测需要，应用范围广。