螺旋式管道机器人的制作方法
【专利摘要】螺旋式管道机器人，包括对称布置的行走组件，两套行走组件之间设置有控制组件，行走组件与控制组件之间通过伸缩节和万向节连接，所述行走组件由安装架内的电机驱动旋转架，从而驱动旋转架上驱动滚轮机构螺旋前进，行走组件与控制组件上均装有导向滚轮机构；所述滚轮机构通过弹性支撑臂套接在套筒内，在弹性支撑臂内设有多个深度依次递增的外部弹簧通道和内部弹簧通道，外部弹簧通道用于压缩并释放固定在套筒底部的弹簧，内部弹簧通道设有压力可调的密闭空间，通过单向泄压口的设置调节所述密闭空间的压力。本发明能够有效地适应管道内径的变化，并且能够有效翻越微小障碍物，对管道检测全面、可靠，运动灵活且平稳可靠。
【专利说明】螺旋式管道机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业管道检测机器人，尤其涉及螺旋式管道机器人。
【背景技术】
[0002]工业管道系统已广泛应用于冶金、石油、化工及城市水暖供应等领域，工业管道的工作环境非常恶劣，长期使用后容易发生腐蚀、疲劳破坏或者使管道内部潜在缺陷发展成破损而引起泄漏事故等。因此管道的管内探测是一项十分重要的实用工程，关系到各种管道安全高效的运营，目前管内探测多采用管道机器人来进行。由于管道机器人在管道中受到很强的管道约束，尤其是遇到弯曲的管道，一方面机器人在管道中行走需要足够的摩擦力来克服重力的影响，需要提供足够大的驱动力来克服各种阻力，另一方面，需要机器人容易控制，机动灵活，因此，管道检测机器人最基本的结构就是要有灵活可靠的行走系统以及智能化的检测系统。现有技术中有应用在不同情况下的螺旋式管道机器人，但是这些管道机器人仍然存在如下缺陷:第一，采用单个驱动轮的管道机器人无法保证其螺旋面始终与管道截面平行，无法确保机器人运行平稳，而采用双轮设计的管道机器人在管道内遇到障碍物时，虽然其螺旋面总体与管道截面平行，但仍然存在驱动轮被卡住的现象；第二，在管道截面变化的适应性方面，现有技术中有采用伸缩杆及单一弹簧控制的调节机构，这种调节机构虽然能够使管道机器人适应管道截面变化，但是这种适应作用有限，在管道截面直径变化较大时，该调节机构产生的弹性压力无法控制在一定范围内，当弹性压力较大时，会出现驱动扭矩不足驱动轮卡住的现象，影响管道机器人的运行可靠性。
【发明内容】
[0003] 申请人:针对现有技术存在的上述缺点进行研究和改进，提供一种螺旋式管道机器人，其能够有效地适应管道内径的变化，并且能够有效翻越微小障碍物，对管道检测全面、可靠，运动灵活且平稳可靠。
[0004]本发明所采用的技术方案如下:
螺旋式管道机器人，包括对称布置的行走组件，两套行走组件之间设置有控制组件，行走组件与控制组件之间通过伸缩节和万向节连接，其中:
所述行走组件的结构如下:
包括安装架，安装架内设有电机一，电机一的输出轴与旋转架传动连接，安装架及旋转架沿圆周均匀布置有多个滚轮机构，且安装架的滚轮机构与旋转架的滚轮机构错开布置，滚轮机构上设有多个滚轮，安装架上的滚轮的回转轴线与行走组件的轴线相交，旋转架上的滚轮的回转轴线与行走组件的轴线垂直；
所述控制组件的结构如下:
包括固定架，固定架的两端沿圆周均匀布置多个滚轮机构，固定架上的滚轮的回转轴线与固定架的轴线垂直，固定架的轴线与行走组件的轴线位于同一直线上；
所述滚轮机构的结构如下:包括弹性支架，弹性支架一端安装有对称的轮挡，滚轮两端分别支撑在两个轮挡上，弹性支架另一端为圆柱部，圆柱部套接在套筒内，圆柱部内部设有至少两个轴向外部弹簧通道，多个外部弹簧通道在圆柱部的端面上沿圆周均布，外部弹簧通道为开口向下的盲孔，夕卜部弹簧通道的外壁与套筒的内壁之间开设有弧形凹槽，弧形凹槽内设有一预紧弹簧，预紧弹簧一端与套筒的内壁固接，预紧弹簧另一端连接球头，球头抵接在外部弹簧通道的外壁上，外部弹簧通道的外壁上设有与球头配合的贯通径向锥孔；径向锥孔将外部弹簧通道分为上通道及下通道，所述上通道的内径小于所述下通道内径；外部弹簧通道的下方设有弹簧一，弹簧一下端固定在长形支撑架上，长形支撑架固定在套筒底部，弹簧一的中心轴线与所述下通道的中心轴线平行且二者不重合，弹簧一设在靠近球头一侧，弹簧一上端伸入外部弹簧通道时，弹簧一靠近球头一侧的部分外周位于所述下通道的内表面与所述上通道的内表面之间；多个外部弹簧通道的深度依次递增，且锥孔与弹簧一上端的距离随着外部弹簧通道深度的递增而递增；
所述滚轮机构通过套筒固定在行走组件及控制组件上。
[0005]其进一步技术方案为:
所述圆柱部沿其轴向设有一个中间弹簧通道，中间弹簧通道为开口向下的盲孔，中间弹簧通道的中心轴线与圆柱部的中心轴线重合，中间弹簧通道内设有弹簧二，中间弹簧通道的底部设有内凹凸环，弹簧二套设在内凹凸环上，稳压环覆盖住内凹凸环，且二者之间设有密封圈，稳压环与密封圈中间设有单向泄压口，所述单向泄压口上连接有弹性气囊，气囊、密封圈与中间弹簧通道形成一个密闭空间，气囊的开口位于所述密闭空间的外部。
[0006]所述滚轮机构中，两个轮挡之间安装有三个滚轮，且三个滚轮呈等腰三角形布置。
[0007]所述伸缩节为层状伸缩环结构，所述每一层伸缩环内填充有可变形填充物，每一层伸缩环包括多节弹簧组成的带状弹簧链以及弹性杆组成，弹性杆穿过每一节弹簧，并且在弹簧节点处连接。
[0008]所述行走组件上装有搭载式超声波检测装置。
[0009]所述控制组件装有搭载式超声波检测装置。
[0010]所述搭载式超声波检测装置包括内齿圈，内齿圈的下部凸环的内周面与固定套的外周面之间设有滚珠，内齿圈上部的内齿与齿轮哨合传动，齿轮与电机二的输出轴传动连接，内齿圈的外周面上沿圆周均匀布置有多个超声波检测探头。
[0011]本发明的技术效果:
1、本发明提供了一种螺旋式管道机器人结构，管道机器人驱动方式采用螺旋驱动方式，检测方法采用动态超声波检测法，既能够实现管道机器人在管道内的行走，又能实现管道的全面检测；
2、采用搭载型的检测装置，检测装置和管道机器人行走主体部分是相对独立的，可以根据需要模块化组装所需的管道机器人；
3、本发明所述管道机器人采用的是内置电源式的主动式行驶，保证了在管道内行驶的便利性，整个管道机器人采用双电机驱动的螺旋驱动机构，可以提供较大的牵引力，保证管道机器人在管道内进退自如；
4、滚轮机构中设有弹性支撑臂，且在弹性支撑臂内设有外部弹簧通道，对应外部弹簧通道设有弹簧，行走组件及控制组件上均固定设有套筒，弹簧通过长形支撑架固定在套筒底部，弹簧相对弹性支撑臂移动进入所述外部弹簧通道时，通过外部弹簧通道外壁与套筒内壁之间的预紧弹簧、球头以及外部弹簧通道外壁上的配合锥孔的设置，通过球头推动弹簧从而释放弹簧，由此，实现了本发明所述管道机器人在管道内行走时对管道内径变化的适应；同时，在弹性支撑臂内设有深度递增的外部弹簧通道，对应每一外部弹簧通道设有弹簧，随着弹性支撑臂的压缩距离越来越大时，将逐一通过球头推动弹簧从而释放弹簧，由此，能够使整个弹性支撑臂所产生的压力保持在一定范围内，而不会随着压缩距离越来越大而产生的弹性压力越来越大从而出现驱动扭矩不足、弹性支撑臂被卡的现象，由此保证了在管道直径渐变时管道机器人的运行平稳形；
5、滚轮机构中的弹性支撑臂内设有内部弹簧通道及稳压环，并且通过气囊、密封圈与中间弹簧通道形成的所述密闭空间，弹性支撑臂受压移动时，所述密闭空间受压缩并产生一定气压用以支撑弹性支撑臂，当所述密闭空间内的压力超过一定数值时或低于一定数值时，通过密封圈的单向泄压口及气囊正、逆向泄压，同各国气囊的作用控制所述密闭空间的体积，从而调节所述密闭空间的压力，压力可调的所述密闭空间的设置，能够保证整个管道机器人在管道里运行所产生的初始摩擦力；内部弹簧通道内的弹簧起缓冲的作用；
6、通过三轮式的滚轮机构的结构设置，当管道机器人在管道内行走时遇到障碍物时，能够有效地克服滚轮被卡的现象，从而使管道机器人有效爬越管道内障碍物，保证运行平稳性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的立体图。
[0013]图2为本发明所述行走组件中安装架及其上滚轮机构的立体图。
[0014]图3为本发明所述滚轮机构的立体图。
[0015]图4为本发明所述滚轮机构的圆柱部中弹簧通道在所述圆柱部横截面上的布置图，从所述外部弹簧通道的上通道横剖往下看。图中还示出了套筒。
[0016]图5为所述滚轮机构的圆柱部中外部弹簧通道沿轴向展开的布置示意图，图中还示出了套筒及弹簧一。
[0017]图6为本发明所述单个外部弹簧通道以及弧形凹槽的结构示意图。
[0018]图7为本发明所述内部弹簧通道的结构示意图。
[0019]图8为本发明所述伸缩节的轴截面结构示意图。
[0020]图9为本发明所述搭载式超声波检测装置的立体图。
[0021]图10为本发明所述搭载式超声波检测装置的剖视图。
[0022]其中:1、行走组件;101、安装架;102、电机一 ;103、旋转架;104、滚轮机构;1041、滚轮;1042、弹性支架;1043、轮挡;1044、套筒;1045、圆柱部;1046、外部弹簧通道;1047、弧形凹槽；1048、预紧弹簧；1049、球头；1050、锥孔；1051、弹簧一 ；1052、中间弹簧通道；1053、弹簧二 ;1054、内凹凸环;1055、稳压环;1056、密封圈;1057、气囊;1058、长形支撑架；
2、控制组件；201、固定架；3、万向节；4、超声波检测装置；401、内齿圈;402、固定套;403、滚珠;404、齿轮;405、电机二 ;406、超声波检测探头;5、伸缩节;501、伸缩环;502、可变形填充物；503、带状弹簧链；504、弹性杆；505、弹簧节点。【具体实施方式】
[0023]下面结合附图，说明本发明的【具体实施方式】。
[0024]见图1，本发明包括对称布置的行走组件1，两套行走组件1之间设置有控制组件2，行走组件1与控制组件2之间通过伸缩节5和万向节3连接。
[0025]见图1、图2，行走组件1的结构如下:包括安装架101，安装架101内设有电机一102，电机一 102的输出轴与旋转架103通过联轴器连接，安装架101及旋转架103沿圆周均匀布置有多个滚轮机构104，且安装架101的滚轮机构104与旋转架103的滚轮机构104错开布置，滚轮机构104上设有多个滚轮1041，安装架101上的滚轮1041的回转轴线与行走组件1的轴线相交，旋转架103上的滚轮1041的回转轴线与行走组件1的轴线垂直；
见图1，控制组件2的结构如下:包括固定架201，固定架201的两端沿圆周均匀布置多个滚轮机构104，固定架201上的滚轮1041的回转轴线与固定架201的轴线垂直，固定架201的轴线与行走组件1的轴线位于同一直线上，控制组件2可以用来装置控制电路及其他负载；
见图3、图4、图5、图6，滚轮机构104的结构如下:包括弹性支架1042，弹性支架1042一端安装有对称的轮挡1043，滚轮1041两端分别支撑在两个轮挡1043上，弹性支架1042另一端为圆柱部1045，圆柱部1045套接在套筒1044内，滚轮机构104通过套筒1044固定在行走组件1以及控制组件2上；圆柱部1045内部设有至少两个轴向外部弹簧通道1046，见图4，多个外部弹簧通道1046在圆柱部1045的端面上沿圆周均布，见图5、图6，外部弹簧通道1046为开口向下的盲孔，外部弹簧通道1046的外壁与套筒1044的内壁之间开设有弧形凹槽1047，弧形凹槽1047内设有一预紧弹簧1048，预紧弹簧1048 —端与套筒1044的内壁固接，预紧弹簧1048另一端连接球头1049，球头1049抵接在外部弹簧通道1046的外壁上，外部弹簧通道1046的外壁上设有与球头1049配合的贯通径向锥孔1050 ;径向锥孔1050将外部弹簧通道1046分为上通道及下通道，所述上通道的内径小于所述下通道的内径；外部弹簧通道1046的下方设有弹簧一 1051,弹簧一 1051下端固定在长形支撑架1058上，长形支撑架1058固定在套筒1044底部，弹簧一 1051的中心轴线与所述下通道的中心轴线平行且二者不重合，弹簧一 1051设在靠近球头1049 —侧，弹簧一 1051上端伸入外部弹簧通道1046时，弹簧一 1051靠近球头1049 —侧的部分外周位于所述下通道的内表面与所述上通道的内表面之间，当弹性支撑臂1044在管道内被压缩下行过程中，所述上通道在锥孔1050的位置处超出弹簧一 1051的径向部分接触并压缩弹簧一 1051 ;见图5，每一个外部弹簧通道1046的深度不同，多个外部弹簧通道1046的深度依次递增，且锥孔1050与弹簧一 1051上端的距离随着外部弹簧通道1046深度的递增而递增；
进一步地，为了保证整个管道机器人在管道里运行所产生的初始摩擦力，见图4，图7，圆柱部1045沿其轴向设有一个中间弹簧通道1052，中间弹簧通道1052为开口向下的盲孔，中间弹簧通道1052的中心轴线与圆柱部1045的中心轴线重合，中间弹簧通道1052内设有弹簧二 1053，中间弹簧通道1052的底部设有内凹凸环1054，弹簧二 1053套设在内凹凸环1054上，稳压环1055覆盖住内凹凸环1054，且二者之间设有密封圈1056，稳压环1055与密封圈1056中间设有单向泄压口，单向泄压口上连接有弹性气囊1057，气囊1057、密封圈1056与中间弹簧通道1052形成一个密闭空间，气囊1057的开口位于所述密闭空间的外部。
[0026]为了防止滚轮被卡、使管道机器人顺利爬越管道内障碍物，不同于传统管道机器人中的单轮或双轮设计，滚轮机构104中的两个轮挡1043之间安装有三个滚轮1041，且三个滚轮1041呈等腰三角形布置。
[0027]对于弯曲管道而言，设置伸缩节5能使管道机器人在弯曲管道中行走，见图1，伸缩节5通过两端的连接孔及连接轴部分别与行走组件1、万向节3连接，见图8，伸缩节5为层状伸缩环结构，每一层伸缩环501内填充有可变形填充物502，每一层伸缩环501包括多节弹簧组成的带状弹簧链503以及弹性杆504组成，弹性杆504穿过每一节弹簧，并且在弹簧节点505处连接。伸缩节5也可以采用现有技术中常见的可弯曲的伸缩节结构。
[0028]管道机器人在管道内行走，是为管道检测做服务的，本发明所述管道机器人还包括搭载式超声波检测装置4，见图9、图10，所述搭载式超声波检测装置4包括内齿圈401，内齿圈401的下部凸环的内周面与固定套402的外周面之间设有滚珠403，内齿圈401上部的内齿与齿轮404啮合传动，齿轮404与电机二 405的输出轴传动连接，内齿圈401的外周面上沿圆周均匀布置有多个超声波检测探头406，所述搭载式超声波检测装置4整体类似轴承结构，其可以搭载在行走组件I上，也可以搭载在控制组件2上，所述检测装置搭载在行走组件I上时，通过固定套402的内孔与行走组件I中安装架101的中间伸出轴连接，并且和轴承的常见装配方式一样，用端盖锁紧，为了保持整个管道机器人的结构平衡，在两套行走组件I上对称装置所述搭载式超声波检测装置4 ;所述检测装置搭载在控制组件2上时，同样是通过与控制组件2中固定架201的中间连接轴与固定套402的内孔装配，为了保持整个管道机器人的结构平衡，在固定架201的中间位置装置所述搭载式超声波检测装置4。
[0029]工作过程:
管道内行走:见图1，两套对称设置的行走组件I中的电机一 102启动，驱动旋转架103及安装在其上的滚轮机构104旋转，同时由于安装架101上的滚轮1041的回转轴线与旋转架103的轴线相交具有一定夹角，因此，旋转架103旋转，则旋转架103上的滚轮1041作为驱动轮沿管道内壁作螺旋运动，与此同时，安装架101不旋转，且安装架101上的滚轮1041的回转轴线与行走组件I的轴线垂直，安装架101上的滚轮1041在受到管壁圆周方向的摩擦力作用下作为导向轮沿着管道轴向移动。在左、右两套行走组件I中的两个电机一 102的驱动作用下，旋转架103上的驱动滚轮1041螺旋运动及安装架101上的滚轮1041的导向直线移动。由此实现本发明所述管道机器人在管道内的螺旋前进。两个电机一 102同时翻转，改变管道机器人在管道内的运动方向，使管道机器人在管道内进退自如；
在管道内行走时对管道内径变化的适应:见图5，当管道内径变小时，如图5中箭头方向所示，滚轮机构104中的弹性支撑臂1045受到管壁压力沿管道径向朝管道中心轴线移动，深度最小的外部弹簧通道1046在弹性支撑臂1045受压移动过程中首先接触到与该所述通道对应的弹簧一 1051，具体地，见图6，在弹性支撑臂1045受压移动过程中，弹簧一1051进入外部弹簧通道1046的所述下通道内，由于外部弹簧通道1046的所述上通道的内径小于所述下通道的内径，且弹簧一 1051设在靠近球头1049 —侧，弹簧一 1051靠近球头1049 一侧的部分外周此时位于所述下通道的内表面与所述上通道的内表面之间，当弹性支撑臂1045继续受压移动，则所述上通道设置锥孔1050位置处的外壁部分接触并逐渐压缩弹簧一 1051，与此同时，设在套筒1044内壁上的球头1049正好滑入所述弹性支撑臂1045上的锥孔1050，球头1049在锥孔1050处推动弹簧一 1051，从而使弹簧一 1051脱离所述上通道与其接触的外壁部分，进入所述上通道，由此，与深度最小的外部弹簧通道1046对应的弹簧一 1051最先得到释放，在弹性支撑臂1045连续受压移动时，与第二浅的外部弹簧通道1046对应的弹簧一 1051在该通道内球头1049推动作用下得到释放，依次类推，随着弹性支撑臂1045受压移动的继续，多个弹簧一 1051逐个被释放；而当管道内径变大时，弹性支撑臂1045在弹簧一 1051的作用下沿管道径向背离管道中心轴线移动，如此，具有伸缩性的弹性支撑臂10454的结构设计，不仅实现了本发明所述管道机器人在管道内行走时对管道内径变化的适应，而且多个深度不同的外部弹簧通道的设置，能够使整个弹性支撑臂301所产生的压力保持在一定范围内，不会随着压缩距离越来越大而产生的弹性压力越来越大从而出现驱动扭矩不足、弹性支撑臂被卡的现象，由此保证了在管道直径渐变时管道机器人的运行平稳性；
在管道内行走时滚轮与管道之间的初始摩擦力的控制:见图4、图7，当管道内径变小时，滚轮机构104中的弹性支撑臂1045受到管壁压力沿管道径向朝管道中心轴线移动，由气囊1057、密封圈1056与中间弹簧通道1052形成的所述密闭空间受压缩，从而产生一定气压用以支撑弹性支撑臂1045，当所述密闭空间内的压力超过一定数值时，气囊1057的开口位于所述密闭空间的外部，稳压环1055及密封圈1056上的所述单向泄压口正向泄压，气囊1057在所述密闭空间的压力作用下朝向所述密闭空间外部移动，使所述密闭空间的体积增大，从而调节压力，弹簧二 1053起缓冲的作用，其弹性系数较小，随着压缩距离的增大，弹簧二 1053的压力上升的范围很小，可以视为恒定值；而当管道内径变大时，弹性支撑臂1045在弹簧一 1051的作用下沿管道径向背离管道中心轴线移动，所述单向泄压口则逆向自动补偿气体，即气囊1057在负压所用下朝向所述密闭空间内部移动，如图7中气囊1057所处的状态。弹性支撑臂105中内部弹簧通道1052、稳压环、气囊1057的设置，其构成的所述密闭空间所产生的压力能够保证整个管道机器人在管道里运行所产生的初始摩擦力；
管道内行走时爬越微小障碍物:滚轮机构104中的两个轮挡1043之间安装有三个滚轮1041，且三个滚轮1041呈等腰三角形布置，当管道机器人在管道内行走遇到障碍物时，某个滚轮1041受到摩擦卡住时，这时滚轮机构104以所述被卡的滚轮1041为支点，绕着其轴心沿管道前进方向旋转，由此变换各个滚轮1041的相对位置，从而可以越过障碍物，采用三轮式滚轮机构可以有效地克服轮子被卡的现象，同时，在旋转架103上的驱动滚轮1041表面涂覆涂层，在行驶过程中驱动滚轮1041在弹性支承臂1045的作用下紧压在管道管壁上，所述涂层受力产生变形，能保证驱动滚轮1041紧贴管道内壁的接触面积，这有助于驱动滚轮在在管道内运动的平稳性；另一方面，在安装架101上设置起导向作用的滚轮机构104，在旋转架103设置起驱动作用的滚轮机构104，且安装架101上的导向滚轮机构104与旋转架103上的驱动滚轮机构104错开布置，当在管道内行走遇到阶梯时，最前面的滚轮1041首先越过障碍，接下来的滚轮1041逐个越过障碍，由此起到障碍物爬越时的缓冲作用，使管道机器人的行走更加平稳可靠；
管道检测:见图1、图9、图10，电机二 405带动传动齿轮404旋转，内齿圈401上部的内齿与齿轮404啮合传动，由此带动装有超声波检测探头406的内齿圈401在管道里旋转，并且随着管道机器人在管道里行进。所述检测装置上均匀设置有多个超声波检测探头403，在内齿圈401旋转过程中，所有探头403的检测范围能够很好覆盖行驶经过的管道内部。由于管道机器人采用螺旋驱动，所以检测装置是随着管道机器人进行螺旋驱动，旋转过程中多个超声波检测探头406距离管道内壁距离是相等的，每个检测探头406检测到的信号都是可以用同一个信号处理电路进行处理，保证了检测的可靠性，提高了检测效率。
[0030]本发明所述超声波检测装置4和由行走组件1、控制组件2、伸缩节5、万向节3组成的管道机器人的行走主体是相对独立的，可以根据需要模块化组装所需的管道机器人。
[0031]以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
【权利要求】
1.螺旋式管道机器人，其特征在于:包括对称布置的行走组件(1)，两套行走组件(1)之间设置有控制组件(2)，行走组件(1)与控制组件(2)之间通过伸缩节(5)和万向节(3)连接，其中:所述行走组件(1)的结构如下:包括安装架(101 )，安装架(101)内设有电机一(102)，电机一(102)的输出轴与旋转架(103)传动连接，安装架(101)及旋转架(103)沿圆周均匀布置有多个滚轮机构(104)，且安装架(101)的滚轮机构(104)与旋转架(103)的滚轮机构(104)错开布置，滚轮机构(104)上设有多个滚轮(1041)，安装架(101)上的滚轮(1041)的回转轴线与行走组件(1)的轴线相交，旋转架(103)上的滚轮(1041)的回转轴线与行走组件(1)的轴线垂直；所述控制组件(2)的结构如下:包括固定架(201)，固定架(201)的两端沿圆周均匀布置多个滚轮机构(104)，固定架(201)上的滚轮(1041)的回转轴线与固定架(201)的轴线垂直，固定架(201)的轴线与行走组件(1)的轴线位于同一直线上；所述滚轮机构(104)的结构如下:包括弹性支架(1042)，弹性支架(1042) —端安装有对称的轮挡(1043)，滚轮(1041)两端分别支撑在两个轮挡(1043)上，弹性支架(1042)另一端为圆柱部(1045)，圆柱部(1045)套接在套筒(1044)内，圆柱部(1045)内部设有至少两个轴向外部弹簧通道(1046)，多个外部弹簧通道(1046)在圆柱部(1045)的端面上沿圆周均布，外部弹簧通道(1046)为开口向下的盲孔，外部弹簧通道(1046)的外壁与套筒(1044)的内壁之间开设有弧形凹槽(1047)，弧形凹槽(1047)内设有一预紧弹簧(1048)，预紧弹簧(1048)—端与套筒(1044)的内壁固接，预紧弹簧(1048)另一端连接球头(1049)，球头(1049)抵接在外部弹簧通道(1046)的外壁上，外部弹簧通道(1046)的外壁上设有与球头(1049)配合的贯通径向锥孔(1050);径向锥孔(1050)将外部弹簧通道(1046)分为上通道及下通道，所述上通道的内径小于所述下通道内径；外部弹簧通道(1046)的下方设有弹簧一(1051 )，弹簧一(1051)下端固定在长形支撑架(1058)上，长形支撑架(1058)固定在套筒(1044)底部，弹簧一(1051)的中心轴线与所述下通道的中心轴线平行且二者不重合，弹簧一(1051)设在靠近球头(1049) 一侧，弹簧一(1051)上端伸入外部弹簧通道(1046)时,弹簧一(1051)靠近球头(1049) 一侧的部分外周位于所述下通道的内表面与所述上通道的内表面之间；多个外部弹簧通道(1046)的深度依次递增，且锥孔(1050)与弹簧一(1051)上端的距离随着外部弹簧通道(1046)深度的递增而递增；所述滚轮机构(104 )通过套筒(1044 )固定在行走组件(1)及控制组件(2 )上。
2.按照权利要求1所述的螺旋式管道机器人，其特征在于:所述圆柱部(1045)沿其轴向设有一个中间弹簧通道(1052)，中间弹簧通道(1052)为开口向下的盲孔，中间弹簧通道 (1052)的中心轴线与圆柱部(1045)的中心轴线重合，中间弹簧通道(1052)内设有弹簧二(1053),中间弹簧通道(1052)的底部设有内凹凸环(1054)，弹簧二(1053)套设在内凹凸环(1054)上，稳压环(1055)覆盖住内凹凸环(1054)，且二者之间设有密封圈(1056)，稳压环(1055)与密封圈(1056)中间设有单向泄压口，所述单向泄压口上连接有弹性气囊(1057)，气囊(1057)、密封圈(1056)与中间弹簧通道(1052)形成一个密闭空间，气囊(1057)的开口位于所述密闭空间的外部。
3.按照权利要求1所述的螺旋式管道机器人，其特征在于:所述滚轮机构(104)中，两个轮挡(1043)之间安装有三个滚轮(1041 )，且三个滚轮(1041)呈等腰三角形布置。
4.按照权利要求1所述的螺旋式管道机器人，其特征在于:所述伸缩节(5)为层状伸缩环结构，所述每一层伸缩环(501)内填充有可变形填充物(502)，每一层伸缩环(501)包括多节弹簧组成的带状弹簧链(503)以及弹性杆(504)组成，弹性杆(504)穿过每一节弹簧，并且在弹簧节点(505)处连接。
5.按照权利要求1至4任一权利要求所述的螺旋式管道机器人，其特征在于:所述行走组件(1)上装有搭载式超声波检测装置(4)。
6.按照权利要求1至4任一权利要求所述的螺旋式管道机器人，其特征在于:所述控制组件(2)装有搭载式超声波检测装置(4)。
7.按照权利要求5所述的螺旋式管道机器人，其特征在于:所述搭载式超声波检测装置(4)包括内齿圈(401)，内齿圈(401)的下部凸环的内周面与固定套(402)的外周面之间设有滚珠(403)，内齿圈(401)上部的内齿与齿轮(404)啮合传动，齿轮(404)与电机二(405)的输出轴传动连接，内齿圈(401)的外周面上沿圆周均匀布置有多个超声波检测探头(406)。
8.按照权利要求6所述的螺旋式管道机器人，其特征在于:所述搭载式超声波检测装置(4)包括内齿圈(401)，内齿圈(401)的下部凸环的内周面与固定套(402)的外周面之间设有滚珠(403)，内齿圈(401)上部的内齿与齿轮(404)啮合传动，齿轮(404)与电机二(405)的输出轴传动连接，内齿圈(401)的外周面上沿圆周均匀布置有多个超声波检测探头`(406)。
【文档编号】F16L101/30GK103672294SQ201310691308
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】周德强, 陆赛浩, 吴佳龙, 尤丽华, 李建海, 张秋菊 申请人:江南大学