拱进机构的制作方法

本发明涉及管道机器人，是一种能够在径向尺寸变化大的管道或孔洞内移动的机构。

背景技术：

目前管道机器人的行走机构有很多，大多是用于管径不变的管道，能够在变径管道特别是在径向尺寸变化大的管道或孔洞内移动的机构不多。

技术实现要素：

发明目的

本发明提供一种能够在径向尺寸变化大的管道或孔洞内移动的机构，其目的在于解决管道机器人在复杂管道内的行进问题。

技术方案

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种拱进机构，其特征在于：电机a和电机b分别固定于套筒的两端，丝杠位于套筒内，电机a与丝杠连接，丝母与丝杠螺纹配合，滑块和压缩弹簧位于支杆的滑动槽内，短杆一端铰接在长杆的中间侧，短杆的另一端与丝母铰接，长杆的一端与套筒铰接，长杆的另一端与滑块铰接，拉伸弹簧的一端固定于支杆远离滑块的一侧，支杆该侧的端部定义为c端，另一端部定义为b端，拉伸弹簧的另一端固定于长杆的中间侧，电机b与绕线轮相连，线的一端固定于绕线轮上，另一端固定于支杆的b端。

所述丝杠位于套筒内与套筒同轴。

所述丝杠穿过滚动轴承，滚动轴承固定于套筒内。

所述套筒替换为机架。

所述支杆的b端为轮式结构。

所述支杆的c端为防滑结构制成的，其表面与管道的静摩擦系数大于等于0.80。

所述防滑结构为橡胶。

所述防滑结构的橡胶表面有多个圆形凸起，从弧面端部到远离弧面端部的外表面，突起高度逐渐降低。

通过本发明技术方案的实施，使管道机器人能够在能够在径向尺寸变化大的管道或孔洞内移动。

本发明的优点与积极效果为：

1、由于行进爪的工作区域大，所以该机构可以越过径向尺寸突变的孔洞。

2、可以搭载不同的工作机，实现在特定的变径类管道里进行工作。例如在复杂的铸件型腔中清理毛刺，复杂管道检测、矿井检测勘探、隧道验收、地震搜救辐射、有毒环境等。

3、由于采用了连杆、弹簧和线等挠性传动，成本较低。

附图说明

图1为拱进机构简图；

图2为支杆简图。

附图标记说明：

1.电机a、2.电机b、3.套筒、4.滚动轴承、5.丝杠、6.丝母、7.短杆、8.长杆、9.拉伸弹簧、10.支杆、11.滑块、12.压缩弹簧、13.绕线轮、14.线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1所示，一种拱进机构，电机a1和电机b2分别固定于套筒3的两端，丝杠5位于套筒3内，电机a1与丝杠5连接，丝杠5位于套筒3内与套筒3同轴，丝杠5穿过滚动轴承4，滚动轴承4固定于套筒3内。丝母6与丝杠5螺纹配合，滑块11和压缩弹簧12位于支杆10的滑动槽内，短杆7一端铰接在长杆8的中间侧，短杆7的另一端与丝母6铰接，长杆8的一端与套筒3铰接，长杆8的另一端与滑块11铰接，拉伸弹簧9的一端固定于支杆10远离滑块11的一侧，支杆10该侧的端部定义为c端，另一端部定义为b端，拉伸弹簧9的另一端固定于长杆8的中间侧，电机b2与绕线轮13相连，线14的一端固定于绕线轮13上，另一端固定于支杆10的b端。

如图2所示，为支杆10的结构示意图。支杆10的b端为轮式结构，c端为用摩擦系数较大材料制作的防滑结构，其表面与管道的静摩擦系数大于等于0.80。优选的，防滑结构为橡胶，橡胶表面有多个圆形凸起，从弧面端部到远离弧面端部的外表面，突起高度逐渐降低。

套筒3有与短杆7和线14不干涉的开口，支杆10有与长杆8不干涉的开口，使得传动的时候不会发生干涉。

套筒3还可以替换为机架等内部开槽或侧面开槽的支撑物，都符合本发明的技术要求。

本发明的拱进机构是管道机器人行走装置中的单爪。实际应用的管道机器人行走装置是由三个及三个以上的单爪（拱进机构）组合成一组多爪结构，两组多爪结构协同工作完成管道内的行走。两组多爪结构之间可以是刚性连接，也可以是柔性连接。

拱进机构的工作如图1所示，由电机a1控制丝杠5的旋转方向，使丝母6前后移动，一端铰接在丝母上的短杆7随着丝母6的移动而前后摆动，短杆7的摆动带动长杆8摆动；线14根据绕线轮13的旋转方向不同能够伸长和缩短，线14与长杆8协同工作使支杆10完成支撑（支杆10的c端与管壁接触）和收缩（支杆10的b端与套筒接触，线14的长度为0）动作。

管道机器人行走时，一组多爪结构的单爪同时与管壁接触（支撑），另一组多爪结构为收缩状态。两组多爪结构交替做支撑和收缩动作完成管道内的行走。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种拱进机构，电机a和电机b分别固定于套筒的两端，丝杠位于套筒内，电机a与丝杠连接，丝母与丝杠螺纹配合，滑块和压缩弹簧位于支杆的滑动槽内，短杆一端铰接在长杆的中间侧，短杆的另一端与丝母铰接，长杆的一端与套筒铰接，长杆的另一端与滑块铰接，拉伸弹簧的一端固定于支杆远离滑块的一侧，支杆该侧的端部定义为C端，另一端部定义为B端，拉伸弹簧的另一端固定于长杆的中间侧，电机b与绕线轮相连，线的一端固定于绕线轮上，另一端固定于支杆的B端。该机构可以实现在特定的变径类管道内行走，可以越过径向尺寸突变的孔洞、可搭载不同的工作机、成本较低。

技术研发人员：杨晓辉;李泽林;张敬豪
受保护的技术使用者：沈阳工业大学
技术研发日：2018.11.07
技术公布日：2019.02.05