專利名稱：一種螺旋式管道機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種螺旋式管道機器人。
背景技術(shù)：
目前，管道機器人行走機構(gòu)較為復(fù)雜，對于其他機構(gòu)的布置沒有相對充分的空間，而且中間有復(fù)雜的傳動環(huán)節(jié)，經(jīng)常不可避免的發(fā) 生機械故障，運行也并不穩(wěn)定。且大多數(shù)機器人只能適應(yīng)圓形截面的管道行走，對于其余形狀截面的適應(yīng)性較差，運動的靈活性也相對較差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種螺旋式管道機器人，用于管道的清理、勘察、修復(fù)等作業(yè)，能夠適應(yīng)各種不同截面的管道。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種螺旋式管道機器人，包括萬向節(jié)、電機、底盤、環(huán)形錐齒輪、輪架機構(gòu)，所述的萬向節(jié)兩端分別連接固定架，所述的固定架內(nèi)設(shè)有電機，所述的固定架另一端連接底盤，所述的底盤上方安裝有環(huán)形錐齒輪，所述的底盤前、后、左、右分別連接輪架機構(gòu)；所述的輪架機構(gòu)包括滑桿、輪組、錐齒輪套，所述的滑桿前端連接輪組，后部套有錐齒輪套，并可在錐齒輪套內(nèi)滑動，后端套合有端頭套；所述的錐齒輪套前端固定有端蓋，所述的端蓋連接底盤，所述的錐齒輪套后端位于環(huán)形錐齒輪上方，并與環(huán)形錐齒輪嚙合；所述的端頭套與桿件鉸接，所述的桿件另一端連接底盤。所述的輪組為雙排大間距輪組。所述的端頭套開有相互對稱的兩個具有一定角度跨度的槽口，所述的滑桿后端設(shè)有定位釘。所述的槽口角度跨度為90°。所述的桿件包括桿件彈片、桿件固定架，所述的桿件彈片后端連接底盤，前端固定有桿件固定架，所述的桿件固定架與端頭套鉸接。管道常常會因為外力的作用而產(chǎn)生變形或破損，使得管道截面不規(guī)則。但是對于不同的截面都可以近似的找到一個最大的內(nèi)切圓，本實用新型就是根據(jù)最大內(nèi)切圓的原理通過四組輪架機構(gòu)的均勻分布來實現(xiàn)對各種管道截面的適應(yīng)性。有益效果本實用新型用于管道的清理、勘察、修復(fù)等作業(yè)，能夠適應(yīng)各種不同截面的管道，結(jié)構(gòu)簡潔且緊湊、運動靈活且可靠、實用性強，具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖I為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型整體立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型組件機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖4為本實用新型輪架機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；I.萬向節(jié)2.固定架3.電機4.底盤5.環(huán)形錐齒輪6.錐齒輪套7.滑桿8.桿件9. 頭套10.知蓋11.定位釘12.輪子81.桿件固定架82.桿件彈片
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型作 各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。如圖I 圖4所示，本實用新型包括萬向節(jié)I、電機3、底盤4、環(huán)形錐齒輪5、輪架機構(gòu)，所述的萬向節(jié)I兩端分別連接固定架2，所述的固定架2內(nèi)設(shè)有電機3，所述的固定架2另一端連接底盤4，所述的底盤4上方安裝有環(huán)形錐齒輪5，所述的底盤4前、后、左、右分別連接輪架機構(gòu)；所述的輪架機構(gòu)包括滑桿7、輪組、錐齒輪套6，所述的滑桿7前端連接輪組，后部套有錐齒輪套6,并可在錐齒輪套6內(nèi)滑動,后端套合有端頭套9 ;所述的錐齒輪套
6前端固定有端蓋10,所述的端蓋10連接底盤4,所述的錐齒輪套6后端位于環(huán)形錐齒輪5上方，并與環(huán)形錐齒輪5嚙合；所述的端頭套9與桿件8鉸接，所述的桿件8另一端連接底盤4。所述的輪組為雙排大間距輪組。所述的端頭套9開有相互對稱的兩個具有一定角度跨度的槽口，所述的滑桿7后端設(shè)有定位釘11。所述的槽口角度跨度為90°。所述的桿件8包括桿件彈片82、桿件固定架81，所述的桿件彈片82后端連接底盤4，前端固定有桿件固定架81，所述的桿件固定架81與端頭套9鉸接。本實用新型由兩組結(jié)構(gòu)相同、對稱設(shè)置的組件組成，兩組組件之間通過萬向節(jié)I連接；滑桿7的前端連接輪組，后端套合有錐齒輪套6,并可在錐齒輪套6內(nèi)順暢滑動,錐齒輪套6則通過端蓋10鉸接安裝在底盤4上；通過旋轉(zhuǎn)傳動的方式來實現(xiàn)運動，通過底盤4上的環(huán)形錐齒輪5和輪架機構(gòu)上的錐齒輪套6嚙合傳動來實現(xiàn)四組輪架機構(gòu)在安裝位置上的自轉(zhuǎn)角度的同步調(diào)整，從而實現(xiàn)輪架機構(gòu)上輪子12相對于截面的角度，最終實現(xiàn)運動速度的調(diào)整。在調(diào)整輪架機構(gòu)外張尺寸時采用的是四桿機構(gòu)傳動方式，其中，用于連接滑桿7的桿件8由桿件彈片82和桿件固定架81組合而成，該桿件8通過套合在滑桿7上的端頭套9與滑桿7鉸接(滑桿7連同錐齒輪套6 —同轉(zhuǎn)動時端頭套9沒有轉(zhuǎn)動，它們之間有90°的自由活動空間，通過在端頭套9上開取對稱的兩個跨度為90°的槽口配合固定在滑桿7上的定位釘11來實現(xiàn))，通過桿件彈片82自身的彈性變形來實現(xiàn)滑桿7外張位置的變化，從而實現(xiàn)單個輪架機構(gòu)的外張尺寸的微調(diào)。輪架機構(gòu)上的輪子12采用的是雙排大間距的輪組設(shè)計，該設(shè)計可有效地將工作面單元轉(zhuǎn)換為工作體單元(單排輪設(shè)計時的螺旋面并不能有效的保證該面始終與管道截面平行，但是采用雙排輪設(shè)計后形成的柱體可以達到該要求)，進而在防止工作面在管道中錯位的設(shè)計上節(jié)省了許多的空間資源(大多常見的該類設(shè)計在解決該問題時多采用增添保持機架的方式來設(shè)計)。該種設(shè)計方法機器人可通過四組輪架的對應(yīng)分布及尺寸可調(diào)性來適應(yīng)各種不同截面的工作環(huán)境。在底盤4和萬向節(jié)I之間是通過電機3連接在一起的，電機3安裝在固定架2上，固定架2的外圍空間用于存放控制面板及安裝相關(guān)電路。本實用新型使用時，將機器人放入管道中，調(diào)整輪架機構(gòu)的外張尺寸使其每個輪子12都受到一定預(yù)載力后，調(diào)整好輪子12與截面的夾角來保證運動的平穩(wěn)及可靠性，可采用以下兩種運動模式模式一只將目標運動方向的前組件上的輪子12調(diào)整成與截面成一定夾角，后組件上的輪子12則調(diào)整成與徑向保持平行的位置來實現(xiàn)運動，該模式下的運動由前組件螺
旋傳動原理來提供動力，后組件輪子12間的配合只是起到構(gòu)建支架的作用以保持運行平穩(wěn)；模式二 將后組件的輪子12也調(diào)整成與截面形成一定夾角的形式通過逆向轉(zhuǎn)動來提供推力，由于前組件和后組件的螺旋方向相反，速度一致因此整套裝置可實現(xiàn)機身的動態(tài)平衡，通過兩組件的共同作用來實現(xiàn)牽引，使運動更有效同時也可翻越部分小型障礙。由此可見，本實用新型通過調(diào)整四組輪架結(jié)構(gòu)的伸縮、轉(zhuǎn)動來適應(yīng)各種管道環(huán)境，適應(yīng)能力強，能輕松實現(xiàn)前進、后退、越障等功能，結(jié)構(gòu)簡潔且緊湊，運動靈活且可靠。
權(quán)利要求1.一種螺旋式管道機器人，包括萬向節(jié)(I)、電機(3)、底盤(4)、環(huán)形錐齒輪(5)、輪架機構(gòu)，其特征在于所述的萬向節(jié)(I)兩端分別連接固定架(2)，所述的固定架(2)內(nèi)設(shè)有電機(3)，所述的固定架(2)另一端連接底盤(4)，所述的底盤(4)上方安裝有環(huán)形錐齒輪(5)，所述的底盤(4)前、后、左、右分別連接輪架機構(gòu)；所述的輪架機構(gòu)包括滑桿(7)、輪組、錐齒輪套(6),所述的滑桿(7)前端連接輪組,后部套有錐齒輪套(6),并可在錐齒輪套(6)內(nèi)滑動，后端套合有端頭套(9);所述的錐齒輪套(6)前端固定有端蓋(10)，所述的端蓋(10)連接底盤(4)，所述的錐齒輪套(6)后端位于環(huán)形錐齒輪(5)上方，并與環(huán)形錐齒輪(5)嚙合；所述的端頭套(9)與桿件(8)鉸接，所述的桿件(8)另一端連接底盤(4)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種螺旋式管道機器人，其特征在于所述的輪組為雙排大間距輪組。
3.如權(quán)利要求I所述的一種螺旋式管道機器人，其特征在于所述的端頭套(9)開有相互對稱的兩個具有一定角度跨度的槽口，所述的滑桿(7)后端設(shè)有定位釘(11)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種螺旋式管道機器人，其特征在于所述的槽口角度跨度為90。。
5.如權(quán)利要求I所述的一種螺旋式管道機器人，其特征在于所述的桿件(8)包括桿件彈片(82)、桿件固定架(81)，所述的桿件彈片(82)后端連接底盤(4)，前端固定有桿件固定架(81)，所述的桿件固定架(81)與端頭套(9)鉸接。
專利摘要本實用新型涉及一種螺旋式管道機器人，包括萬向節(jié)、電機、底盤、環(huán)形錐齒輪、輪架機構(gòu)，所述的萬向節(jié)兩端分別連接固定架，所述的固定架內(nèi)設(shè)有電機，所述的固定架另一端連接底盤，所述的底盤上方安裝有環(huán)形錐齒輪，所述的底盤前、后、左、右分別連接輪架機構(gòu)；所述的輪架機構(gòu)包括滑桿、輪組、錐齒輪套，所述的滑桿前端連接輪組，后部套有錐齒輪套，后端套合有端頭套；所述的錐齒輪套后端與環(huán)形錐齒輪嚙合；所述的端頭套與桿件鉸接，所述的桿件另一端連接底盤。本實用新型用于管道的清理、勘察、修復(fù)等作業(yè)，能夠適應(yīng)各種不同截面的管道，結(jié)構(gòu)簡潔且緊湊、運動靈活且可靠、實用性強，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號F16L55/32GK202580477SQ20122015788
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者張輝, 王生澤, 王永興, 叢國棟, 楊帥, 孫娜 申請人:東華大學(xué)