一种管道机器人爬行结构的制作方法

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种管道机器人爬行结构。

背景技术

管道运输是我国乃至国际货物运输的主要方式之一，管道运输具有运量大、限制因素少、成本低廉等特点。随着管道的使用时间不短延长，管道内部不断受到输送介质和外部冲击等因素的影响，老化情况日益严重，为了对管道进行有效的检测维护，同时适应管道内复杂的环境，管道机器人孕育而生。对管道机器人的设计要求驱动部分结构简单、驱动效率高，同时对管内复杂环境有自适应能力。管道机器人是机器人研究领域的一个重要组成部分，它具有体积小、能耗等特点，能进入一般机械系统无法进入的狭窄空间，进行管道清洁、获取信息、检测和维修等工作。可节约大量的维修费用，降低管道运行维护成本，保障人民群众生命财产安全，减少有毒气体或液体泄漏对环境造成的污染。所以，对管道机器人开展研究有重要的科学意义和显著的社会效益。目前管道机器人取得了迅猛的发展。基于上述所设计的管道爬行机器人，采用曲柄滑块机构，其结构简单易操作，可实现在管道内平稳移动，自锁机构可有效防止机器人后退，最终实现对管道的清洁维护。

技术实现要素：

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种管道机器人爬行结构，包括v带传动机构、曲柄滑块自锁机构、伸缩机构、清洁机构、传动杆和基座，所述传动杆两端设置有基座，所述传动杆一端基座与v带传动机构固定安装，且v带传动机构输出端通过转轴设置在传动杆上，所述曲柄滑块自锁机构的滑块左端吊耳与伸缩机构相连，所述伸缩机构的另一端与传动杆另一端相连，传动杆另一端通过基座与清洁机构固定安装。

所述v带传动机构包括调速电机，调速电机输出轴上设置有主动轮，所述调速电机通过底座与传动杆一端基座固定安装，传动杆上通过转轴设置有从动轮和圆盘，从动轮位于传动杆前端，圆盘位于传动杆后端，所述从动轮与主动轮之间设置有传送带。

所述曲柄滑块自锁机构包括圆盘，所述圆盘边缘处通过销轴与第一连杆一端相连，第一连杆另一端通过销轴与第二连杆一端相连，第二连杆另一端与滑块右端吊耳相连，滑块滑动安装在传动杆上，所述滑块前端设置有圆柱，圆柱与转轴之间设置有第一弹簧，所述滑块上端和下端吊耳通过销轴与支撑杆一端相连，支撑杆另一端通过销轴与梯形滑块相连，两个梯形滑块通孔内设置有梯形框，且梯形框的腰上设置有第二弹簧，且第二弹簧一端与梯形滑块相连，所述梯形框、第二弹簧、梯形滑块和支撑杆组成自锁机构。

所述伸缩机构包括第一滑动杆和第二滑动杆，所述伸缩机构通过第一滑动杆和第二滑动杆一端与滑块左端吊耳相连，所述第一滑动杆另一端通过摩擦块与第三滑动杆一端相连，所述第二滑动杆通过摩擦块与第四滑动杆一端相连，所述第三滑动杆和第四滑动杆中部通过销轴转动安装，且销轴滑动安装在传动杆上的滑道内，所述第三滑动杆另一端通过摩擦块与第五滑动杆一端相连，所述第四滑动杆另一端通过摩擦块与第六滑动杆一端相连，所述第五滑动杆和第六滑动杆另一端通过销轴转动安装在传动杆上。

所述清洁机构包括液压缸，所述液压缸缸体与传动杆另一端基座固定安装，所述液压缸的活塞杆伸出端通过基座与伺服电机固定安装，伺服电机输出轴通过普通平键与刀具安装部固定安装。

本发明的有益效果为，

1、本发明管道爬行机器人结构通过电机间的相互配合，达到机器人的蠕动前行。

2、针对实际工作中，管道狭窄、清洁不便的难点，采用曲柄滑块机构，其结构简单易操作，可使机器人在管道壁内实现平稳移动，同时依靠自锁装置和伸缩装置配合使用，可使机器人适应管径的变化、内壁的凸起和一定坡度的管道，有效防止机器人在工作时发生卡死现象，保证其稳定性。

3、本发明管道爬行机器人整体结构紧凑，有驱动平稳、定位可靠等优点，适合小管径管道的日常清洁与维护工作。

附图说明

图1为本发明装置整体结构示意图；

图2为本发明装置整体结构主视图；

图3为本发明装置整体结构后视图；

1-v带传动机构，101-调速电机，102-主动轮，103-转轴，104-从动轮，105-传送带，2-曲柄滑块自锁机构，201-圆盘，202-第一连杆，203-第二连杆，204-滑块，205-圆柱，206-第一弹簧，207-支撑杆，208-梯形滑块，209-梯形框，210-第二弹簧，3-伸缩机构，301-第一滑动杆，302-第二滑动杆，303-第三滑动杆，304-第四滑动杆，305-第五滑动杆，306-第六滑动杆，307-摩擦块，4-清洁机构，401-液压缸，402-活塞杆，403-伺服电机，404-普通平键，405-刀具，5-传动杆，6-基座，7-滑道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例本发明作进一步的详细说明。

如图1-图3所示，一种管道机器人爬行结构，包括v带传动机构1、曲柄滑块自锁机构2、伸缩机构3、清洁机构4、传动杆5和基座6，所述传动杆5两端设置有基座6，所述传动杆5一端基座6与v带传动机构1固定安装，且v带传动机构1输出端通过转轴103设置在传动杆5上，所述曲柄滑块自锁机构2的滑块204左端吊耳与伸缩机构3相连，所述伸缩机构3的另一端与传动杆5另一端相连，传动杆5另一端通过基座6与清洁机构4固定安装。

所述v带传动机构1包括调速电机101，调速电机101输出轴上设置有主动轮102，所述调速电机101通过底座与传动杆5一端基座6固定安装，传动杆5上通过转轴103设置有从动轮104和圆盘203，从动轮104位于传动杆5前端，圆盘201位于传动杆5后端，所述从动轮104与主动轮102之间设置有传送带105。

所述曲柄滑块自锁机构2包括圆盘201，所述圆盘201边缘处通过销轴与第一连杆202一端相连，第一连杆202另一端通过销轴与第二连杆203一端相连，第二连杆203另一端与滑块204右端吊耳相连，滑块204滑动安装在传动杆5上，所述滑块204前端设置有圆柱205，圆柱205与转轴103之间设置有第一弹簧206，所述滑块204上端和下端吊耳通过销轴与支撑杆207一端相连，支撑杆207另一端通过销轴与梯形滑块208相连，两个梯形滑块208通孔内设置有梯形框209，且梯形框209的腰上设置有第二弹簧210，且第二弹簧210一端与梯形滑块208相连，所述梯形框209、第二弹簧210、梯形滑块208和支撑杆207组成自锁机构。

所述伸缩机构3包括第一滑动杆301和第二滑动杆302，所述伸缩机构3通过第一滑动杆301和第二滑动杆302一端与滑块204左端吊耳相连，所述第一滑动杆301另一端通过摩擦块307与第三滑动杆303一端相连，所述第二滑动杆302通过摩擦块307与第四滑动杆304一端相连，所述第三滑动杆303和第四滑动杆304中部通过销轴转动安装，且销轴滑动安装在传动杆5上的滑道7内，所述第三滑动杆303另一端通过摩擦块307与第五滑动杆305一端相连，所述第四滑动杆304另一端通过摩擦块307与第六滑动杆306一端相连，所述第五滑动杆305和第六滑动杆306另一端通过销轴转动安装在传动杆5上。

所述清洁机构4包括液压缸401，所述液压缸401缸体与传动杆5另一端基座6固定安装，所述液压缸401的活塞杆402伸出端通过基座6与伺服电机403固定安装，伺服电机403输出轴通过普通平键404与刀具405安装部固定安装。

本发明的工作过程为，第一步，v带传动机构1中的调速电机101正转，调速电机101带动主动轮102转动，进而通过传送带105带动从动轮104转动，从动轮104转动带动与之同轴心的圆盘201旋转，进而迫使传动杆5上的滑块204向前移动，进而梯形滑块208在第二弹簧210的作用下往梯形框209左上移动，本发明机构半径变大，使得梯形滑块208紧贴管道内壁，阻止机构反向滑动，实现自锁。随着滑块204的移动，第一弹簧206伸展，使伸缩机构3处于紧缩状态，第一滑动杆301，第二滑动杆302，第三滑动杆303，第四滑动杆304，第五滑动杆305，第六滑动杆306顶压摩擦块307，使摩擦块307可以支撑在管道内壁，液压缸401中的压力油从无杆腔进入，此时活塞杆402向前推动，伺服电机403电动机工作，刀具405开始旋转清理管道内部的垃圾，从而实现旋转清洁管道内壁，第一弹簧206处于拉伸状态，当液压缸401活塞杆402达到最大伸长量时，刀具405处于最大位移状态，v带传动结构1中的调速电机101工作，自锁机构2打开，第一弹簧206靠自身的弹力拉动圆盘201，使圆盘201向前推进，带动自锁机构2向前移动，伸缩机构3打开，从而实现一个完整向前移动动作。