一种自适应管径可转弯多功能式石油管道机器人的制作方法
【专利摘要】一种自适应管径可转弯多功能式石油管道机器人，包括伸缩腿部件，机体以及导向轮结构，导向轮结构包括两套关于机体左右对称的机构，每套机构包括在周向均匀分布的万向轮、主动轮一和主动轮二，机体在其左右两侧分别通过三个伸缩腿部件连接这三个轮；伸缩腿部件由三关节依次连接组成，各关节在轴向上有多个销孔，通过不同销孔对接实现可伸缩性，各关节间通过销钉紧固；伸缩腿部件的后端套在连接轴上的推杆连接，连接轴的端部盖有板位，弹簧套在连接轴上，位于推杆和机体之间，盖板和弹簧对推杆进行轴向约束，本发明可使机器人在作业过程中通过伸缩腿部件的轴向前后摆动自适应石油管道内的管径变化，并能克服因管壁内的凹凸不平等产生的障碍因素。
【专利说明】
一种自适应管径可转弯多功能式石油管道机器人
技术领域
[0001]本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种自适应管径可转弯多功能式石油管道机器人。
【背景技术】
[0002]随着石油天然气工业的发展，油气管道逐步成为重要的运输方式之一。由于管道自身材料缺陷或长期服役状态下受到的腐蚀、重压、外部力的冲击等原因，管道内壁会有不同程度的结垢造成管输效率降低，并出现不可避免的老化，产生裂纹、漏孔等现象造成安全隐患。而油气管道输送的介质易燃易爆，一旦油气管道失效，极易引发重大安全事故，危机当地人民的生命财产安全，造成巨大的经济损失，并可能对当地生态环境造成严重后果。所以针对管道状况的定期检查和维护十分必要，但是管道所处环境往往狭隘为工作人员所不易或不能直接接触，以往最多采用挖掘法及抽样检测法等。这种人工挖掘方式存在着工程量大、随机性强、效率低等缺点。
[0003]管道机器人是一种可沿管道的内部或外部自动行走的机、电、仪一体化系统，并可携带一种或多种传感器以及操作装置，如超声传感器、涡流传感器、管道清理装置等，在操作人员远距离的控制下可以实现一系列的管道检测及维修作业。由管道机器人代替人工检测的技术极大的提升了检测的精度、准确度，对改善劳动条件、降低作业成本、提高工作效率有着十分重要的意义。目前管道机器人根据机械结构的不同可分为七大类，其中包括流体驱动式、轮式、履带式、支撑式、行走式、螺旋驱动式。机器人在作业工程中运行速度的平稳性，以及过弯能力、越障能力等都直接关系到作业的效果。在实际使用过程中，石油管道内的管径变化以及内壁的局部凹凸不平都会对机器人的作业效果产生影响。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自适应管径可转弯多功能式石油管道机器人，可适应管道内的各种变化。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0006]—种自适应管径可转弯多功能式石油管道机器人，包括伸缩腿部件2，机体3以及导向轮结构，所述导向轮结构包括两套关于机体3左右对称的机构，每套机构包括在周向均匀分布的万向轮1、主动轮一 4和主动轮二 5，机体3在其左右两侧分别通过三个伸缩腿部件2连接所述万向轮1、主动轮一 4和主动轮二5，其中万向轮I为从动轮，机体3的左右为其前进后退方向。
[0007]所述伸缩腿部件2与机体3的前进后退方向垂直。
[0008]所述伸缩腿部件2由关节一6、关节二 7和关节三8依次连接组成，各关节上在轴向上设置有多个销孔，通过不同销孔对接实现伸缩腿部件2的可伸缩性，各关节间通过销钉9紧固。
[0009]所述每套机构中，三个伸缩腿部件2的后端均与推杆11连接，推杆11套在连接轴13上，连接轴13上设置有盖板10和弹簧12，盖板10位于连接轴13的端部，弹簧12套在连接轴13上，位于推杆11和机体3之间，盖板10和弹簧12分别位于推杆11的两端，对推杆11进行轴向约束。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0011](I)采用万向轮(从动轮)保证了机器人在管道内良好的转向性，尤其在转弯过程中可防止机器人在管道内卡死。
[0012](2)伸缩腿部件采用可伸缩结构，三关节设计可根据使用管径的不同通过改变销钉的连接位置实现管径初步适应，保证了机器人对大范围管径的适应性。机械式伸缩设计结构简单易于操作。
[0013](3)伸缩腿部件通过弹簧完成轴向约束，当管径发生变化时，作用在轮上的压力变化，使得压紧弹簧产生伸缩，而带动推杆运动且发生轴向摆动。使得机器人在作业过程中可通过伸缩腿部件的轴向前后摆动自适应石油管道内的管径变化，并能较好克服因管壁内的凹凸不平等出现的障碍因素，保证机器人平稳行走。
[0014](4)机器人在管道内无缆行走通过采取双主动轮方式保证了机器人良好的动力性會K。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的结构示意图。
[0016]图2是本发明的原理示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0018]参照图1，一种自适应管径可转弯多功能式石油管道机器人，包括伸缩腿部件2，机体3以及导向轮结构。导向轮结构包括两套关于机体3左右对称的机构，每套机构包括在周向均匀分布的万向轮1、主动轮一 4和主动轮二5，万向轮I为从动轮，机体3的左右为其前进后退方向。机体3在其左右两侧分别通过三个伸缩腿部件2连接所述万向轮1、主动轮一4和主动轮二5。驱动电机安装在主动轮一4和主动轮二5内，通过机体3内部的控制电路控制，控制电路由外部电脑直接控制。机体3上可搭载一种或多种传感器以及操作装置，如超声传感器、涡流传感器、管道清理装置等，在操作人员远距离的控制下可以实现一系列的管道检测及维修作业。
[0019]参照图2，伸缩腿部件2与机体3的前进后退方向垂直，由关节一6、关节二 7和关节三8依次连接组成，三个关节管径依次增大并在轴向上开有多个销孔，通过不同销孔对接实现伸缩腿部件2的可伸缩性，各关节间通过销钉9紧固。三个伸缩腿部件2为周向均布，使得机器人在周向受力较为均衡，保证了运行过程中的平稳性。伸缩腿部件2两端分别通过销钉与导向轮结构及推杆11连接，推杆11套在连接轴13上，连接轴13上设置有盖板10和弹簧12，盖板10位于连接轴13的端部，弹簧12套在连接轴13上，位于推杆11和机体3之间，盖板10和弹簧12分别位于推杆11的两端，对推杆11进行轴向约束。弹簧12两端分别压在机体3的端面以及推杆11的端面。
[0020]机体3前行过程中，当管径发生变化时，作用在万向轮I上的压力变化，使得弹簧12产生伸缩，带动推杆11运动，进而推动伸缩腿部件2发生轴向摆动，从而达到在机器人在作业过程中通过伸缩腿部件2的轴向前后摆动自适应石油管道内的管径变化，并能较好克服因管壁内的凹凸不平等出现的障碍因素。
【主权项】
1.一种自适应管径可转弯多功能式石油管道机器人，包括伸缩腿部件(2)，机体(3)以及导向轮结构，其特征在于，所述导向轮结构包括两套关于机体(3)左右对称的机构，每套机构包括在周向均勾分布的万向轮(I)、主动轮一(4)和主动轮二(5)，机体(3)在其左右两侧分别通过三个伸缩腿部件(2)连接所述万向轮(I)、主动轮一(4)和主动轮二(5)，其中万向轮(I)为从动轮，机体(3)的左右为其前进后退方向。2.根据权利要求1所述自适应管径可转弯多功能式石油管道机器人，其特征在于，所述伸缩腿部件(2)与机体(3)的前进后退方向垂直。3.根据权利要求1所述自适应管径可转弯多功能式石油管道机器人，其特征在于，所述伸缩腿部件(2)由关节一(6)、关节二(7)和关节三(8)依次连接组成，各关节上在轴向上设置有多个销孔，通过不同销孔对接实现伸缩腿部件(2)的可伸缩性，各关节间通过销钉(9)紧固。4.根据权利要求2或3所述自适应管径可转弯多功能式石油管道机器人，其特征在于，所述每套机构中，三个伸缩腿部件(2)的后端均与推杆(11)连接，推杆(11)套在连接轴(13)上，连接轴(13)上设置有盖板(10)和弹簧(12)，盖板(10)位于连接轴(13)的端部，弹簧(12)套在连接轴(13)上，位于推杆(11)和机体(3)之间，盖板(10)和弹簧(12)分别位于推杆(11)的两端，对推杆(11)进行轴向约束。
【文档编号】F16L55/40GK105864570SQ201610393194
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】郑杰, 郑海, 张雅荣, 郭稚薇, 韩璐, 杨胜康, 窦益华
【申请人】西安石油大学, 平凉市东诚机械制造有限责任公司