倍力式管道機器人的製作方法
2023-04-25 04:44:46
專利名稱：倍力式管道機器人的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種用於管道作業的機器人。
背景技術：
隨著海洋技術的發展，利用管道進行聯接的情況越來越多，為了減少管道破裂磨損等給工程帶來的經濟損失以及對海洋的汙染，對穩定性高的管道機器人的研究是十分有必要的，現有的管道機器人大多數機構繁瑣，穩定性不夠好，沒有充分利用機構的優勢實現高穩定性、高效率的機器人。針對上述情況，以成本低、高可靠性、高穩定性、易拆裝維護、易生產、結構簡單等為主要設計思想，本專利公布了一種倍力式管道機器人，該管道機器人通過其中的兩張緊機構同時張緊方式實現倍力，達到良好的穩定性和可靠性要求。同時，在所查文獻中也有不少管道作業機器人，按實現的原理形式可大致分為以下主要幾類基於伸縮腳和左右擺動的腿，左右單元的腳交替踩住和離開管壁，靠腿的擺動時整個機器人左右移動，每個單元上有使腳伸縮的腳伸縮機構和使腿擺動的腿擺動機構，腳離開和踩住管壁的徑向直線運動又小電機帶動(李元宗，史貫柱，鄭利紅，李宏豔，榮國宏，管內行走機器人，專利號95100M2. 2)，該機器人雖然有很大的牽引力和跨越障礙物的能力，但是這種機器人的穩定性會受到限制，如有一個腳的張緊機構失效，則該機器人就不能移動和工作了 ；另外一種管內行走機器人(陳炯，管內行走機器人，專利號 200410029964.幻，具有行走機構、機器人控制器、控制電源；機器人肩部和大臂之間鉸鏈聯接，大臂與小臂之間由肘關節軸鉸鏈，小臂與手部之間鉸接組成關節型手臂，關節型手臂安裝在機器人腰部的關節軸上，控制電源安裝在機器人腰部的電氣盒內，機器人腰部安裝在機器人行走機構的導軌裡，單片機系統經兩組雙列二十四腳插座、插頭與電纜，分別和機器人肩部、大臂、小臂、手腕機電模塊電氣盒內的輸入接口電路輸出端，這種管內機器人驅動動力較小，效率較低，且易損壞。
發明內容
本發明的目的在於提供設計新穎、結構可靠、可實現不同直徑的管道行走倍力式管道機器人。本發明的目的是這樣實現的本發明倍力式管道機器人，其特徵是包括絲槓和三個相同的行走單元，絲槓穿過行走單元並與行走單元相連，行走單元包括殼體、兩個直流電機、外表面帶有凸輪機構的內齒大齒輪、三個小齒輪、張緊杆、支撐輪、蝸輪、蝸杆，三個小齒輪與內齒大齒輪嚙合、並通過軸承支撐在殼體上，兩個直流電機安裝在殼體裡，第一直流電機與三個小齒輪的其中之一相連，第二直流電機連接蝸杆，蝸杆與蝸輪相連，支撐輪安裝在殼體外，張緊杆安裝在內齒大齒輪外，所述的行走單元共有三個。本發明還可以包括1、所述的張緊杆上安裝橡膠套。
2、所述的每個行走單元包括三個張緊杆和六個支撐輪。3、所述的絲槓兩端安裝管道作業單元。本發明的優勢在於本發明設計新穎，結構可靠，通過兩段行走單元同時張緊以使張緊力增倍，實現倍力，有利於機器人管道行走的穩定性，可實現不同直徑的管道行走。
圖1為本發明的主視圖；圖2為本發明的左視圖；圖3為本發明的內部剖視圖。
具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述實施方式1:結合圖1 3，倍力式管道機器人包括管道作業單元1、橡膠套2、軸套3、張緊杆4、 支撐輪5、軸承支座6、軸套7、軸承8、蝸杆9、軸套10、絲槓11、擋板12、軸承13、蝸輪14、行走單元外殼15、直流電機16、軸承17、電機擋板18、張緊杆擋板19、軸套20、內齒大齒輪21、 鍵22、小齒輪23。本發明有三個結構完全相同的行走單元，每個行走單元均有三個可徑向伸縮的張緊杆4和六個支撐輪5，張緊機構由三個相同的小齒輪23和一個外表面帶有凸輪機構的內齒大齒輪21組成，其中一個小齒輪通過鍵連接和聯軸器聯接到直流電機16上，每個小齒輪通過軸承支撐在行走單元的殼體15上，張緊時則通過直流電機16帶動行星輪系凸輪中的小齒輪23轉動一定角度使張緊杆4張緊到管壁上，另外，張緊杆4上均裝有摩擦係數較高的橡膠套2，利於增大摩擦，同時保護張緊杆4，直流電機16均通過螺栓螺母聯接固定到行走單元的殼體15上，且通過軸承支撐，每個行走單元靠直流電機16帶動蝸杆9轉動，從而帶動蝸輪14轉動，最後通過螺旋絲槓機構帶動絲槓11運動實現行走單元的左右移動，蝸輪 14用兩邊對稱的軸承13支撐，兩個管道作業單元通過螺紋聯接固定在絲槓11上，且用六個支撐輪5支撐在管道內壁，分布在機器人兩側，行走單元上還有軸套3、7、10和20、軸承支撐板6、擋板12、電機擋板18，用於支撐和傳遞動力，擋板12與電機擋板18用螺釘固定在行走單元殼體15上。直流電機16帶動小齒輪23轉動，此時三個小齒輪23帶動內齒大齒輪21轉動，內齒大齒輪21外表面成凸輪形狀，當內齒大齒輪轉動一定角度時，張緊杆4與內齒大齒輪接觸，帶動張緊杆4徑向運動，使其張緊至管壁。通過使用不同長度的張緊杆4和支撐輪5以適應多種直徑的管道。通過附圖1，本發明是通過以下步驟實現移動的步驟1 左側和中間行走單元張緊機構工作，張緊杆4張緊到管壁，左側和中間行走單元直流電機16同時工作，使右側行走單元與絲槓11共同向前運動；步驟2 右側行走單元張緊機構工作，中間行走單元張緊機構收縮，左側和右側行走單元直流電機16共同工作，使中間行走單元與絲槓11共同向前運動；步驟3 中間行走單元張緊機構工作，左側行走單元張緊機構收縮，中間和右側行走單元直流電機16共同工作，使左側行走單元與絲槓11共同向前運動；步驟4 三個行走單元張緊機構均工作，行走電機16同時反轉，使絲槓11向後移
動一段距離；步驟5 循環上述工作過程，實現機器人在管道內倍力前行。張緊機構的工作工程在張緊機構不工作時，行走單元靠支撐輪5支撐在管內，當需要張緊時，直流電機 16工作，帶動小齒輪23轉動，從而帶動內齒大齒輪21轉動，此時另外兩個小齒輪跟著轉動， 起支撐作用，內齒大齒輪21外輪廓是凸輪機構，當內齒大齒輪21轉動一定角度，可使張緊杆4與凸輪作用，實現徑向移動，使其張緊在管壁內。機器人橫向移動工作過程在張緊機構工作後，行走單元張緊在管壁內，此時張緊的行走單元內直流電機四工作，使蝸杆9轉動，蝸杆9帶動蝸輪14轉動，蝸輪14通過螺紋聯接帶動絲槓11，使得絲槓 11和另一個未張緊的行走單元共同實現橫向運動。
權利要求
1.倍力式管道機器人，其特徵是包括絲槓和三個相同的行走單元，絲槓穿過行走單元並與行走單元相連，行走單元包括殼體、兩個直流電機、外表面帶有凸輪機構的內齒大齒輪、三個小齒輪、張緊杆、支撐輪、蝸輪、蝸杆，三個小齒輪與內齒大齒輪嚙合、並通過軸承支撐在殼體上，兩個直流電機安裝在殼體裡，第一直流電機與三個小齒輪的其中之一相連，第二直流電機連接蝸杆，蝸杆與蝸輪相連，支撐輪安裝在殼體外，張緊杆安裝在內齒大齒輪外，所述的行走單元共有三個。
2.根據權利要求1所述的倍力式管道機器人，其特徵是所述的張緊杆上安裝橡膠套。
3.根據權利要求1或2所述的倍力式管道機器人，其特徵是所述的每個行走單元包括三個張緊杆和六個支撐輪。
4.根據權利要求1或2所述的倍力式管道機器人，其特徵是所述的絲槓兩端安裝管道作業單元。
5.根據權利要求3所述的倍力式管道機器人，其特徵是所述的絲槓兩端安裝管道作業單元。
全文摘要
本發明的目的在於提供倍力式管道機器人，包括絲槓和三個相同的行走單元，絲槓穿過行走單元並與行走單元相連，行走單元包括殼體、兩個直流電機、外表面帶有凸輪機構的內齒大齒輪、三個小齒輪、張緊杆、支撐輪、蝸輪、蝸杆，三個小齒輪與內齒大齒輪嚙合、並通過軸承支撐在殼體上，兩個直流電機安裝在殼體裡，第一直流電機與三個小齒輪的其中之一相連，第二直流電機連接蝸杆，蝸杆與蝸輪相連，支撐輪安裝在殼體外，張緊杆安裝在內齒大齒輪外，所述的行走單元共有三個。本發明設計新穎，結構可靠，通過兩段行走單元同時張緊以使張緊力增倍，實現倍力，有利於機器人管道行走的穩定性，可實現不同直徑的管道行走。
文檔編號F16L55/32GK102192385SQ201110100768
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月21日 優先權日2011年4月21日
發明者劉載淳, 張校東, 徐鵬, 李林, 李齊悅, 王洪光, 王茂林, 胡勝海, 趙曉麗, 鄧坤秀 申請人:哈爾濱工程大學