一种泛用型螺旋轮式管道机器人的制作方法

本发明属于管道机器人领域，尤其涉及一种泛用型螺旋轮式管道机器人。

背景技术：

管道运输与铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输并称为当今世界的五大运输方式。常见的人们难以直接到达的极限环境如城市污水、天然气输送、工业物料运输、给排水和建筑物通风系统等使用着大量复杂而隐蔽的管道，如何经济而又迅速地排堵以及及时防止物料泄漏，是管道系统维护和检修所面临的最大难题，因此研制和开发能够在复杂管道系统内自由行走并进行管道检修与维护的管道机器人现已成为管道开发应用领域的要务以及机械研究领域的热点。

由于管道管径较小，检修不便，管道机器人在管道检测中的应用非常广泛，不同驱动方式的机器人各有优缺点。然而无论哪种驱动方式几乎都有工作模块搭载能力差的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种泛用型螺旋轮式管道机器人，以解决目前管道机器人越障能力不足、适应管径尺寸过于单一的问题，该机器人有较强的灵活性，可以在不同管径的管道中工作，可以搭载不同的功能模块以实现不同的管道作业。

一种泛用型螺旋轮式管道机器人包括串联在一起的履带轮模块和螺旋轮模块。

履带轮模块主要包括径向调节机构和移动机构；所述的径向调节机构包括径向调节电机、丝杠螺母、丝杠、直线轴承、光杠、主壳体、减震杆、加固板和固定架；所述的光杠通过直线轴承与丝杠螺母连接，通过固定架分别与螺旋舱和主壳体连接；所述的丝杠一端通过联轴器与径向调节电机连接；减震杆一端与丝杠螺母铰接，另一端通过加固板与舱板铰接。

所述的移动机构包括主动轮、从动轮、带轮轴、微型轴承、舱板、履带和蜗轮蜗杆减速电机；所述的蜗轮蜗杆减速电机固定在一侧舱板外侧，主动轮安装在蜗轮蜗杆减速电机轴上；从动轮通过带轮轴和微型轴承安装在舱板内侧；从动轮与主动轮之间通过履带连接。

螺旋轮模块包括径向调节机构和移动机构；所述的径向调节机构包括星形架、径向调节电机和减震杆；星形架中心和径向调节电机固连在一起，外端与减震杆铰接在一起。

所述的移动机构包括螺旋轮、蜗轮蜗杆减速电机、轮支架、螺旋舱，螺旋轮直接固定在蜗轮蜗杆减速电机两端，轮支架一端固定在蜗轮蜗杆减速电机上，另一端固定在螺旋舱上。

附图说明

图1为本发明的总体结构立体图；

图2为本发明的履带轮模块立体图；

图3为本发明的螺旋轮模块立体图；

图4为本发明的履带轮内部结构立体图；

图5为本发明的控制路线图。

具体实施方式

一种泛用型螺旋轮式管道机器人包括串联在一起的履带轮模块4和螺旋轮模块1。

履带轮模块4主要包括径向调节机构6和移动机构5；所述的径向调节机构6包括固定架7、光杠8、丝杠螺母9、直线轴承10、减震杆11、加固板12、丝杠13和径向调节电机17；所述的光杠8通过直线轴承10与丝杠螺母9连接，通过固定架7分别与螺旋舱26和主壳体15连接；所述的丝杠13一端通过联轴器14与径向调节电机17连接；减震杆11一端与丝杠螺母9铰接，另一端通过加固板7与舱板19铰接。

所述的移动机构5包括蜗轮蜗杆减速电机18、舱板19、履带20、主动轮29、小从动轮30、带轮轴31、微型轴承32、大从动轮33；所述的蜗轮蜗杆减速电机18固定在一侧舱板19外侧，主动轮29安装在蜗轮蜗杆减速电机18轴上；从动轮30、33通过带轮轴31和微型轴承32安装在舱板19内侧；从动轮30、33与主动轮29之间通过履带20连接。

螺旋轮模块1包括径向调节机构3和移动机构2；所述的径向调节机构3包括减震杆22、星形架23和径向调节电机24；星形架23中心和径向调节电机24固连在一起，外端与减震杆22铰接在一起。

所述的移动机构2包括螺旋轮21、舱盖25、螺旋舱26、轮支架27、蜗轮蜗杆减速电机28，螺旋轮21直接固定在蜗轮蜗杆减速电机28两端，轮支架27一端固定在蜗轮蜗杆减速电机28上，另一端固定在螺旋舱26上。

一种泛用型螺旋轮式管道机器人的工作原理：

蜗轮蜗杆减速电机18带动主动轮29转动，通过履带20带动大从动轮33和小从动轮30转动，从而实现履带轮模块的运动；通过蜗轮蜗杆减速电机28驱动螺旋轮21沿管壁做螺旋运动，使机器人沿管道轴线运动，实现机器人的移动功能。

该管道机器人转弯时，控制其中一个蜗轮蜗杆减速电机18使其中一个履带轮减速或者停止，另外两个履带轮加速，实现转弯功能。

当管道机器人在变径管道中行驶时，履带轮模块4的径向调节机构6中，径向调节电机17带动丝杠13转动，丝杠螺母9沿丝杠13轴线方向移动，带动减震杆11往复运动，从而带动连杆16运动，实现对不同管径的适应；螺旋轮模块1的径向调节机构3中，径向调节电机24带动星形架23转动，从而带动减震杆22运动，实现变径功能。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种泛用型螺旋轮式管道机器人，属于管道机器人领域，包括履带轮模块和螺旋轮模块两部分。履带轮模块包括移动机构和径向调节机构，移动机构通过电机驱动履带轮实现机器人的运动，径向调节机构通过径向调节电机带动丝杠旋转，使丝杠螺母沿轴线方向作往复运动，经减震杆带动连杆运动，达到径向调节的目的。螺旋轮模块包括螺旋移动机构和径向调节机构，螺旋移动机构通过三组电机分别驱动车轮沿管壁作螺旋运动，同时机身沿管道轴线移动；径向调节机构通过径向调节电机带动星形架转动，从而带动减震杆运动来实现变径。该机器人有较强的灵活性，可以在不同管径的管道中工作，可以搭载不同的功能模块以实现不同的管道作业。

技术研发人员：董湘敏;郭雷
受保护的技术使用者：承德石油高等专科学校
技术研发日：2017.05.25
技术公布日：2017.10.17