[发明专利]一种具有主动适应和自适应功能的履带式管道机器人

摘要

本发明属于机器人技术领域，涉及一种具有主动适应和自适应功能的履带式管道机器人，采用步进电机驱动的由螺旋机构、摇杆滑块机构、平行四边形机构组成的串联式组合机构，实现主动适应不同管道直径的变化并保持履带与管道内壁之间有一定的压力；利用一组安装在丝杠螺母和滑块之间的蝶型弹簧受力后产生的变形自动适应管道内管道接头、表面凹凸不平的局部障碍等工况；三个伺服电机经圆锥齿轮和圆柱齿轮传动驱动三组同步带轮转动从而带动三条作为管道机器人履带的双面同步齿型带运动并实现管道机器人的行驶功能；其结构简单，使用方便，操作运行安全，可在不同直径的管道内工作，环境适应性好，应用广泛。

主权项

一种具有主动适应和自适应功能的履带式管道机器人，其特征在于主体结构包括随动装置滚轮组件、随动装置摇杆、随动装置电池、万向联轴节、步进电机、联轴器、后下支撑座、后上支撑座、支撑板、双面同步齿型带、伺服电机组件、前下支撑座、前上支撑座、控制系统用电池箱、电池箱压板、主动曲柄、小连杆、连杆、圆柱齿轮、从动曲柄、随动装置前连接板、随动装置电池箱、随动装置电池箱压板、随动装置后连接板、随动装置连杆、随动装置滑座、随动装置导向轴、随动装置压缩弹簧、随动装置连接杆、步进电机后连接板、轴头、步进电机连接杆、中间连接杆、滚珠丝杠、丝杠螺母、压力传感器、固定板、蝶型弹簧、滑块、丝杠前连接板、丝杠后连接板、步进电机前连接板、丝杠连接杆、主动同步带轮、主动同步带轮轴、圆锥齿轮轴、从动圆锥齿轮、主动圆锥齿轮、从动同步带轮轴、从动同步带轮和轴承；随动装置前连接板和随动装置后连接板分别安装在随动装置导向轴的前后两端，随动装置前连接板和随动装置后连接板之间采用三个随动装置连接杆固定连接；随动装置滑座间隙配合安装在随动装置导向轴上，随动装置压缩弹簧安装在随动装置导向轴的前部，随动装置压缩弹簧的一端顶在随动装置前连接板上，另一端顶在随动装置滑座上；随动装置滑座和随动装置连杆分别与随动装置摇杆连接组成摇杆滑块机构；随动装置滚轮组件采用钢制销轴安装在随动装置摇杆上组成转动副；丝杠前连接板和丝杠后连接板分别安装在滚珠丝杠的前后端组成转动副；丝杠前连接板和丝杠后连接板之间采用三个丝杠连接杆固定连接，丝杠后连接板和步进电机前连接板通过三个中间连接杆连接，步进电机前连接板与步进电机后连接板通过三个步进电机连接杆连接，步进电机前连接板和步进电机后连接板之间安装有步进电机，步进电机的前端与联轴器连接，步进电机后连接板、步进电机连接杆、中间连接杆、丝杠前连接板、丝杠后连接板、步进电机前连接板和丝杠连接杆共同形成机架；滑块与丝杠螺母固定连接，丝杠螺母与滑块之间依次设有压力传感器、固定板和蝶型弹簧，丝杠螺母、压力传感器、固定板、蝶型弹簧和滑块贯穿连接为一体；机架前后两端的外侧延周向分别均匀分布安装有三个主动曲柄和三个从动曲柄，每个主动曲柄和从动曲柄之间均通过连杆连接，主动曲柄、连杆、从动曲柄与机架组成三组平行四边形机构，每组平行四边形机构上均安装有同步齿型带，每个连杆上安装有前下支撑座和后下支撑座，前下支撑座和后下支撑座上分别与前上支撑座和后上支撑座连接；伺服电机组件安装在由前下支撑座、前上支撑座组成的前支撑座和由后下支撑座、后上支撑座组成的后支撑座的定位孔内并被夹紧；主动圆锥齿轮安装在伺服电机组件的输出轴上，与安装在圆锥齿轮轴上的从动圆锥齿轮相互啮合并传递动力；圆锥齿轮轴和主动同步带轮轴上分别安装有一个圆柱齿轮，两个圆柱齿轮相互啮合并传递动力；主动同步带轮安装在主动同步带轮轴上，从动同步带轮安装在从动同步带轮轴上，主动同步带轮通过双面同步齿型带驱动从动同步带轮转动；从动同步带轮轴、主动同步带轮轴和圆锥齿轮轴通过轴承安装在由前下支撑座、前上支撑座组成的前支撑座和由后下支撑、后上支撑座组成的后支撑座上；电池组安装在随动装置电池箱内，为步进电机和伺服电机组件供电，随动装置电池箱压板盖在随动装置电池箱上；随动装置前连接板通过万向联轴节和轴头与步进电机后连接板相连，控制系统用电池箱固定在支撑板上，电池箱压板安装在控制系统用电池箱上方将控制系统用电池箱内的电池压紧，支撑板安装在丝杠前连接板和丝杠后连接板上，为控制系统供电的电池放在电池箱中并用电池箱压板压紧。