专利名称：一种螺旋式管道机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型属机器人技术领域，特别是涉及一种螺旋式管道机器人。
背景技术：
目前，管道机器人行走机构较为复杂，对于其他机构的布置没有相对充分的空间，而且中间有复杂的传动环节，经常不可避免的发 生机械故障，运行也并不稳定。且大多数机器人只能适应圆形截面的管道行走，对于其余形状截面的适应性较差，运动的灵活性也相对较差。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种螺旋式管道机器人，用于管道的清理、勘察、修复等作业，能够适应各种不同截面的管道。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种螺旋式管道机器人，包括万向节、电机、底盘、环形锥齿轮、轮架机构，所述的万向节两端分别连接固定架，所述的固定架内设有电机，所述的固定架另一端连接底盘，所述的底盘上方安装有环形锥齿轮，所述的底盘前、后、左、右分别连接轮架机构；所述的轮架机构包括滑杆、轮组、锥齿轮套，所述的滑杆前端连接轮组，后部套有锥齿轮套，并可在锥齿轮套内滑动，后端套合有端头套；所述的锥齿轮套前端固定有端盖，所述的端盖连接底盘，所述的锥齿轮套后端位于环形锥齿轮上方，并与环形锥齿轮啮合；所述的端头套与杆件铰接，所述的杆件另一端连接底盘。所述的轮组为双排大间距轮组。所述的端头套开有相互对称的两个具有一定角度跨度的槽口，所述的滑杆后端设有定位钉。所述的槽口角度跨度为90°。所述的杆件包括杆件弹片、杆件固定架，所述的杆件弹片后端连接底盘，前端固定有杆件固定架，所述的杆件固定架与端头套铰接。管道常常会因为外力的作用而产生变形或破损，使得管道截面不规则。但是对于不同的截面都可以近似的找到一个最大的内切圆，本实用新型就是根据最大内切圆的原理通过四组轮架机构的均匀分布来实现对各种管道截面的适应性。有益效果本实用新型用于管道的清理、勘察、修复等作业，能够适应各种不同截面的管道，结构简洁且紧凑、运动灵活且可靠、实用性强，具有广阔的应用前景。
图I为本实用新型整体结构示意图；图2为本实用新型整体立体结构示意图；图3为本实用新型组件机构结构示意图；[0015]图4为本实用新型轮架机构结构示意图；I.万向节2.固定架3.电机4.底盘5.环形锥齿轮6.锥齿轮套7.滑杆8.杆件9. 头套10.知盖11.定位钉12.轮子81.杆件固定架82.杆件弹片
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作 各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。如图I 图4所示，本实用新型包括万向节I、电机3、底盘4、环形锥齿轮5、轮架机构，所述的万向节I两端分别连接固定架2，所述的固定架2内设有电机3，所述的固定架2另一端连接底盘4，所述的底盘4上方安装有环形锥齿轮5，所述的底盘4前、后、左、右分别连接轮架机构；所述的轮架机构包括滑杆7、轮组、锥齿轮套6，所述的滑杆7前端连接轮组，后部套有锥齿轮套6,并可在锥齿轮套6内滑动,后端套合有端头套9 ;所述的锥齿轮套
6前端固定有端盖10,所述的端盖10连接底盘4,所述的锥齿轮套6后端位于环形锥齿轮5上方，并与环形锥齿轮5啮合；所述的端头套9与杆件8铰接，所述的杆件8另一端连接底盘4。所述的轮组为双排大间距轮组。所述的端头套9开有相互对称的两个具有一定角度跨度的槽口，所述的滑杆7后端设有定位钉11。所述的槽口角度跨度为90°。所述的杆件8包括杆件弹片82、杆件固定架81，所述的杆件弹片82后端连接底盘4，前端固定有杆件固定架81，所述的杆件固定架81与端头套9铰接。本实用新型由两组结构相同、对称设置的组件组成，两组组件之间通过万向节I连接；滑杆7的前端连接轮组，后端套合有锥齿轮套6,并可在锥齿轮套6内顺畅滑动,锥齿轮套6则通过端盖10铰接安装在底盘4上；通过旋转传动的方式来实现运动，通过底盘4上的环形锥齿轮5和轮架机构上的锥齿轮套6啮合传动来实现四组轮架机构在安装位置上的自转角度的同步调整，从而实现轮架机构上轮子12相对于截面的角度，最终实现运动速度的调整。在调整轮架机构外张尺寸时采用的是四杆机构传动方式，其中，用于连接滑杆7的杆件8由杆件弹片82和杆件固定架81组合而成，该杆件8通过套合在滑杆7上的端头套9与滑杆7铰接(滑杆7连同锥齿轮套6 —同转动时端头套9没有转动，它们之间有90°的自由活动空间，通过在端头套9上开取对称的两个跨度为90°的槽口配合固定在滑杆7上的定位钉11来实现)，通过杆件弹片82自身的弹性变形来实现滑杆7外张位置的变化，从而实现单个轮架机构的外张尺寸的微调。轮架机构上的轮子12采用的是双排大间距的轮组设计，该设计可有效地将工作面单元转换为工作体单元(单排轮设计时的螺旋面并不能有效的保证该面始终与管道截面平行，但是采用双排轮设计后形成的柱体可以达到该要求)，进而在防止工作面在管道中错位的设计上节省了许多的空间资源(大多常见的该类设计在解决该问题时多采用增添保持机架的方式来设计)。该种设计方法机器人可通过四组轮架的对应分布及尺寸可调性来适应各种不同截面的工作环境。在底盘4和万向节I之间是通过电机3连接在一起的，电机3安装在固定架2上，固定架2的外围空间用于存放控制面板及安装相关电路。本实用新型使用时，将机器人放入管道中，调整轮架机构的外张尺寸使其每个轮子12都受到一定预载力后，调整好轮子12与截面的夹角来保证运动的平稳及可靠性，可采用以下两种运动模式模式一只将目标运动方向的前组件上的轮子12调整成与截面成一定夹角，后组件上的轮子12则调整成与径向保持平行的位置来实现运动，该模式下的运动由前组件螺
旋传动原理来提供动力，后组件轮子12间的配合只是起到构建支架的作用以保持运行平稳；模式二 将后组件的轮子12也调整成与截面形成一定夹角的形式通过逆向转动来提供推力，由于前组件和后组件的螺旋方向相反，速度一致因此整套装置可实现机身的动态平衡，通过两组件的共同作用来实现牵引，使运动更有效同时也可翻越部分小型障碍。由此可见，本实用新型通过调整四组轮架结构的伸缩、转动来适应各种管道环境，适应能力强，能轻松实现前进、后退、越障等功能，结构简洁且紧凑，运动灵活且可靠。
权利要求1.一种螺旋式管道机器人，包括万向节(I)、电机(3)、底盘(4)、环形锥齿轮(5)、轮架机构，其特征在于所述的万向节(I)两端分别连接固定架(2)，所述的固定架(2)内设有电机(3)，所述的固定架(2)另一端连接底盘(4)，所述的底盘(4)上方安装有环形锥齿轮(5)，所述的底盘(4)前、后、左、右分别连接轮架机构；所述的轮架机构包括滑杆(7)、轮组、锥齿轮套(6),所述的滑杆(7)前端连接轮组,后部套有锥齿轮套(6),并可在锥齿轮套(6)内滑动，后端套合有端头套(9);所述的锥齿轮套(6)前端固定有端盖(10)，所述的端盖(10)连接底盘(4)，所述的锥齿轮套(6)后端位于环形锥齿轮(5)上方，并与环形锥齿轮(5)啮合；所述的端头套(9)与杆件(8)铰接，所述的杆件(8)另一端连接底盘(4)。
2.如权利要求I所述的一种螺旋式管道机器人，其特征在于所述的轮组为双排大间距轮组。
3.如权利要求I所述的一种螺旋式管道机器人，其特征在于所述的端头套(9)开有相互对称的两个具有一定角度跨度的槽口，所述的滑杆(7)后端设有定位钉(11)。
4.如权利要求3所述的一种螺旋式管道机器人，其特征在于所述的槽口角度跨度为90。。
5.如权利要求I所述的一种螺旋式管道机器人，其特征在于所述的杆件(8)包括杆件弹片(82)、杆件固定架(81)，所述的杆件弹片(82)后端连接底盘(4)，前端固定有杆件固定架(81)，所述的杆件固定架(81)与端头套(9)铰接。
专利摘要本实用新型涉及一种螺旋式管道机器人，包括万向节、电机、底盘、环形锥齿轮、轮架机构，所述的万向节两端分别连接固定架，所述的固定架内设有电机，所述的固定架另一端连接底盘，所述的底盘上方安装有环形锥齿轮，所述的底盘前、后、左、右分别连接轮架机构；所述的轮架机构包括滑杆、轮组、锥齿轮套，所述的滑杆前端连接轮组，后部套有锥齿轮套，后端套合有端头套；所述的锥齿轮套后端与环形锥齿轮啮合；所述的端头套与杆件铰接，所述的杆件另一端连接底盘。本实用新型用于管道的清理、勘察、修复等作业，能够适应各种不同截面的管道，结构简洁且紧凑、运动灵活且可靠、实用性强，具有广阔的应用前景。
文档编号F16L55/32GK202580477SQ20122015788
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者张辉, 王生泽, 王永兴, 丛国栋, 杨帅, 孙娜 申请人:东华大学