一种具有自适应功能的管道移动机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械自动化工程领域，具体地说是一种具有自适应功能的管道移动机构。
【背景技术】
[0002]随着经济和社会的发展，管道作为流体的主要输送设施，因其便捷性、经济性而得到广泛的应用。我国建设了大量的地下管道系统，用来输送天然气、石油和其它的流体。保障这些管道系统的安全性和有效性对我们国家的能源安全至关重要。但是随着使用年限的增加，管道不可避免的会出现老化、裂缝、腐蚀或者受到外来施工的破坏。如果不及时处理，一旦发生事故对国家、环境都会带来巨大的损失。因此定期对管道进行勘察和维护，就显得非常必要。
[0003]管道机器人作为一种有效的探测设备，可以深入人类无法到达的狭小空间内执行勘察任务。国内外均对管道机器人开展了相关研究。东京工业大学Sohichi Hirose教授等开发出用于中小管径的Thes系列轮式管道机器人。韩国CHOI等对多关节轮式管道机器人和差动驱动的轮式管道机器人进行了深入研究，研制出MRINSPECT系列管道机器人。国内哈尔滨工业大学邓宗全等人针对海底管道系统开发出六轮驱动的轮式管道机器人。上海大学钱晋武等人针对微小管道也开发出螺旋轮驱动的机器人。
[0004]轮式管道机器人大多存在结构尺寸大、转弯半径大等特点，适用于大直径管道的维护与检修。目前，国内外各种管道机器人存在转弯半径大、无法自适应各种不同直径管道等问题。
【发明内容】
[0005]为了解决现有管道机器人无法自适应不同直径管道的问题，本发明的目的在于提供一种具有自适应功能的管道移动机构。该管道移动机构能够实现在直管道、“L”形或“T”形等绝大多数管道中自由前进、后退。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0007]本发明包括中心固定组件、弹簧折叠机构、电机驱动机构及驱动模块履带轮系，其中中心固定组件的周向均布有多个电机驱动机构，每个电机驱动机构分别通过所述弹簧折叠机构与中心固定组件相连，所述电机驱动机构的两侧均安装有驱动模块履带轮系；所述电机驱动机构与中心固定组件之间的径向距离通过弹簧折叠机构的伸缩改变、以适应不同直径的管道，所述管道移动机构通过电机驱动机构的驱动在不同直径的管道内移动，至少一个电机驱动机构两侧的驱动模块履带轮系在移动过程中始终与管道内壁抵接。
[0008]其中:所述弹簧折叠机构包括两组内折叠杆、外折叠杆、弹簧杆固定座及弹簧，所述电机驱动机构的两端分别安装有弹簧杆固定座，每组中外折叠杆的一端分别铰接于所述弹黃杆固定座，每组中外折置杆的另一端与该组中内折置杆的一端绞接，每组中内折置杆的另一端铰接于所述中心固定组件上，每组中的弹簧缠绕在该组中所述内、外折叠杆的铰接处，所述弹簧的一端由所述弹簧杆固定座穿过、并连接于所述电机驱动机构上，弹簧的另一端由所述内折叠杆与中心固定组件的铰接处绕过、并连接于所述中心固定组件上；
[0009]每组中的内、外折叠杆各两根，两根内折叠杆相互平行，两根外折叠杆相互平行；所述两根内折叠杆的一端通过销轴与两根外折叠杆的另一端铰接，所述弹簧缠绕在所述销轴上；所述两根内折叠杆的另一端通过销轴与中心固定组件铰接，所述弹簧的另一端由该销轴绕过，连接于所述中心固定组件上；
[0010]所述中心固定组件包括躯干、身座及内弹簧固定螺钉，该躯干的两端分别安装有身座，每端的身座分别与各弹簧折叠机构每组中内折叠杆的另一端铰接；所述躯干上设有内弹簧固定螺钉，每组中弹簧的另一端分别固定在所述内弹簧固定螺钉上；所述躯干为中空圆柱，两端的身座为圆环形，在所述躯干中间的圆周面上均布有多个内弹簧固定螺钉；[0011 ] 所述电机驱动机构包括驱动电机、固定箱、传动机构及弹簧固定螺钉，该固定箱的两端分别安装有所述弹簧杆固定座，并在固定箱的两侧分别设有驱动模块履带轮系；所述驱动电机位于固定箱内，通过所述传动机构驱动两侧的驱动模块履带轮系移动；所述弹簧固定螺钉安装在固定箱上，所述弹簧的一端固定在弹簧固定螺钉上；
[0012]所述传动机构包括锥齿轮轴、第一锥齿轮及第二锥齿轮，该锥齿轮轴转动安装在所述固定箱上，锥齿轮轴的两端分别与固定箱两侧的驱动模块履带轮系相连；所述第一锥齿轮与所述驱动电机的输出端相连，所述第二锥齿轮安装在锥齿轮轴上，并与所述第一锥齿轮相啮合；
[0013]所述驱动模块履带轮系包括履带轮、履带及履带轮挡板，所述固定箱每侧的履带轮数量相同、均为多个，每侧的各履带轮之间通过位于每侧各履带轮外侧的履带轮挡板相连，每侧的第一个履带轮分别与所述锥齿轮轴相连，所述履带套在各履带轮上。
[0014]本发明的优点与积极效果为:
[0015]1.本发明结构简单、紧凑，配套设备少且操作简单，能够自适应不同直径的管道，实现在管道中的前进、后退并能够随管道的弯曲进行转向，转向的角度在O?100度之间。
[0016]2.本发明的驱动电机不需要自动化设备的控制，一旦通电就能够实现前进、后退等功能。
[0017]3.本发明能够快速抵达管道中的问题管段，实现对管道的勘探、钻通、清障等任务。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的整体结构示意图；
[0019]图2为本发明的立体结构示意图；
[0020]图3为本发明中心固定组件的结构示意图；
[0021]图4为本发明弹簧折叠机构的结构示意图；
[0022]图5为本发明电机驱动机构的结构示意图；
[0023]图6为本发明驱动模块履带轮系的结构示意图；
[0024]图7为本发明在直管中运动的示意图；
[0025]图8为本发明在“L”形管道中运动的示意图；
[0026]其中:1为中心固定组件，101为躯干，102为身座，103为内弹簧固定螺钉，104为耳板，2为弹簧折叠机构，201为内折叠杆，202为外折叠杆，203为弹簧杆固定座，204为弹簧，3为电机驱动机构，301为驱动电机，302为固定箱，303为锥齿轮轴，304为第一锥齿轮，305为第二锥齿轮，306为弹簧固定螺钉，4为驱动模块履带轮系，401为履带轮，402为履带，403为履带轮挡板，5为直管道，6为“L”形管道。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明作进一步详述。
[0028]如图1、图2所示，本发明包括中心固定组件1、弹簧折叠机构2、电机驱动机构3及驱动模块履带轮系4，其中在中心固定组件I的圆周方向均布有多个电机驱动机构3，每个电机驱动机构3分别通过一个弹簧折叠机构2与中心固定组件I相连，每个电机驱动机构3的两侧均对称安装有驱动模块履带轮系4。电机驱动机构3与中心固定组件I之间的径向距离通过弹簧折叠机构2的伸缩改变、以适应不同直径的管道，本发明的管道移动机构通过电机驱动机构3的驱动在不同直径的管道内移动，至少一个电机驱动机构3两侧的驱动模块履带轮系4在移动过程中始终与管道内壁抵接。本实施例的弹簧折叠机构2及电机驱动机构3均为三个。
[0029]如图3所示，中心固定组件I包括躯干101、身座102及内弹簧固定螺钉103，该躯干101为中空圆柱，厚壁(5?6mm)，在躯干101的两端及中间加工有多个螺纹孔。在躯干101的两端分别通过螺纹孔固接有身座102，身座102为圆环形，并在身座102圆周方向均布有多组与弹簧折叠机构2连接的耳板104，该耳板104由圆环形的身座102沿径向向外延伸形成，每组中有两个相互平行的耳板。在躯干101的中间圆周方向上通过螺纹孔安装有多个内弹簧固定螺钉103，本实施例的耳板104为三组，内弹簧固定螺钉103为三个。
[0030]如图4所示，弹簧折叠机构2包括内折叠杆201、外折叠杆202、弹簧杆固定座203及弹簧204，其中内、外折叠杆201、202各两组、左右两侧对称分布，每组中的内、外折叠杆201、202均为两根，即内、外折叠杆201、202各四根，共八根；弹簧杆固定座203为两个，弹簧204为两根。每组中两根内折叠杆201相互平行，两根外折叠杆202相互平行。
[0031]如图5所示，电机驱动机构3包括驱动电机301、固定箱302、传动机构及弹簧固定螺钉306，该固定箱302的两端分别固接有弹簧杆固定座203，并在固定箱302的两侧分别设有驱动模块履带轮系4 ;驱动电机301位于固定箱302内，通过传动机构驱动两侧的驱动模块履带轮系4移动，弹簧固定螺钉306安装在固定箱302的底部。
[0032]躯干101左右两端的身座102与固定箱302左右两端的弹簧杆固定座203相对应，位于左右两侧的两组内、外折叠杆201、202分别位于左右