一种管道修复器的全地形行走机构的制作方法

本实用新型涉及管道修复技术领域，具体地，涉及一种管道修复器的全地形行走机构。

背景技术：

管道是工业领域的血管，负责输送各式各样工程所需的原料，是工业生产中必不可少的运输工具。管道内最主要的输送原料一般都是液体，由于管道自身材料缺陷或长期处于服役状态，管道特别容易发生腐蚀、破裂、结垢等缺陷，导致管道运输效率下降，甚至有可能引发安全事故。因此，定期对管道进行检查和维护是十分重要的。由于管道一般内径都比较小，不能容纳人在里面通行，一般对于管道的检查都是在管道外部进行排查，这种排查方法无法直观的看到管道内部的情况，因此许多问题无法被检测出来，而且由于地形等局限性，从外部对管道进行检测效率低下，工程量巨大，也容易漏失很多安全隐患。管道修复器是行走于管道内部，用于检测和修复管道内部状况的机器人。管道修复器是通过操作人员远距离操作实现管道内部检测并将测量数据传回的。管道修复器的出现大大减轻了常规管道检测修复的工作量和作业精度，并提高了工作效率。目前最常用的管道修复器从行走方式可以分为履带式、飞行式、轮式、爬行式和蠕动式机器人。现有的管道修复器结构较为繁琐，转弯性能较弱，容易在转弯的过程中出现卡死的现象管道巡检是管道检查维护非常重要的一个工程，由于管道环境的限制，管道内的检测修复只能采用管道修复器携带检测设备以及工具进入管道在管道内行走的方法，来达到对管道内部检测的目的。现有的管道修复器，由于不具备转向功能，仅能在简单的管道环境中行走(如直管道内)，无法适应复杂管道环境的检测(如在管道内转弯行走)，这样使管道检测和修复变得困难，同时增加了管道检测修复的工程量和成本。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种管道修复器的全地形行走机构，包括管道修复器和两个行走机构，两个行走机构各通过一个连接机构连接在管道修复器长度方向的两端，每个行走机构对称设置在管道修复器的两端，每个连接机构均对称设置在管道修复器和行走机构之间且其两端分别与管道修复器和行走机构连接，每个行走机构均包括驱动电机、螺旋行走机构和行走支撑机构，行走支撑机构通过驱动架与连接机构的一端连接，行走支撑机构设置在驱动架靠近管道修复器的一端，驱动电机设置在驱动架内部且位于螺旋行走机构和行走支撑机构之间，螺旋行走机构设置在驱动架上远离管道修复器的一端，螺旋行走机构与驱动电机的输出轴连接。

优选的，所述螺旋行走机构包括螺旋架、行走轮变径机构和五个万向轮，螺旋架固定设置在驱动电机的输出轴上，行走轮变径机构设置在螺旋轴上远离管道修复器的一端，螺旋架与驱动电机的输出轴同轴设置，每个万向轮均通过一个第一轮杆设置在螺旋架上，所有第一轮杆均沿螺旋架的螺旋轨迹均匀铰接在螺旋架上，其中两个第一轮杆分别位于螺旋架的螺旋轨迹的起点和终点，螺旋架的螺旋轨迹的起点和终点之间的连线与螺旋架的中心线平行，所有第一轮杆均与行走轮变径机构连接。

优选的，所述行走轮变径机构包括第一电动推杆、第一连接座和四个第一连接杆，第一电动推杆固定设置在螺旋架上远离管道修复器的一端，第一电动推杆和螺旋架同轴设置，第一连接座设置在第一电动推杆远离螺旋架的一端上，四个第一连接杆中的一个第一连接杆的一端与位于螺旋架的螺旋轨迹的起点和终点的两个第一轮杆连接且另一端与第一连接座铰接，其余三个第一连接杆的两个分别与第一连接座和对应位置的第一轮杆连接，所有第一连接杆均与第一连接座铰接。

优选的，所述行走支撑机构包括环形铰接座、辅助变径机构和若干个辅助轮，环形铰接座固定设置在驱动架上靠近管道修复器的一端，辅助变径机构设置在驱动架内靠近管道修复器的一端，每个辅助轮均通过一个第二轮杆设置在环形铰接座上，所有第二轮杆都均匀分布在环形铰接座的外圆周上且与环形铰接座铰接，每个辅助轮都设置在对应位置的第二轮杆上，每个第二轮杆均与辅助变径机构连接。

优选的，所述辅助变径机构包括第二电动推杆和第二连接座，第二电动推杆固定设置在驱动架靠近管道修复器的一端且位于驱动架内，第二连接座固定设置在第二电动推杆远离管道修复器的一端上，每个第二轮杆均通过一个第二连接杆与第二连接座连接，每个第二连接杆的两端都分别与第二连接座和对应的第二轮杆铰接。

优选的，所述连接机构包括联轴器、连接轴和缓冲弹簧，联轴器的一端可转动的设置在管道修复器长度方向的一端上，联轴器的另一端固定设置在连接轴上靠近管道修复器的一端，连接轴远离管道修复器的一端可转动的设置在驱动架上，缓冲弹簧套设在连接轴上，缓冲弹簧的两端分别连接连接轴和驱动架。

优选的，所述驱动架上设置有若干个滑槽，每个第二连接杆均与一个滑槽对应且可在滑槽内滑动。

有益效果：工作时，驱动电机的输出轴带动螺旋架旋转，进而带动第一轮杆和万向轮旋转，由于所有的第一轮杆和万向轮均沿螺旋架的螺旋轨迹均匀分布，使得万向轮可在管道内螺旋旋转前进，在需要改变万向轮和第一轮杆的伸张直径时，通过控制第一电动推杆的伸缩，进而通过第一连接座拉动第一连接杆，由于所有第一轮杆均铰接在螺旋架上，从而由第一连接杆拉动第一轮杆转动，使得所有万向轮所围成的圆的直径改变。工作时，万向轮在管道内螺旋旋转前进，进而带动驱动架和环形铰接座向前移动，从而使得第二轮杆支撑辅助轮贴合管壁运动，在需要改变辅助轮伸张直径时，通过控制第二电动推杆的伸缩，进而通过第二连接座拉动第二连接杆，由于所有第二轮杆均铰接在环形铰接座上，从而由第二连接杆拉动第二轮杆转动，使得所有辅助轮所围成的圆的直径改变。在管内转弯时，通过控制万向轮和辅助轮的伸张半径进而改变驱动架的方向，驱动架通过连接轴和联轴器拉动管道修复器并且改变其方向，缓冲弹簧在管道修复器和驱动架之间起缓冲作用。由于第二电动推杆和第二连接座均位于驱动架内部，第二电动推杆在推动第二连接座时，第二连接杆也会发生移动，滑槽可方便第二连接杆的移动。本实用新型采用螺旋前进的方式，通过万向轮和辅助轮带动管道修复器移动，使管道修复器移动更加稳定，方便其在复杂管道环境内运动，控制轮子的伸张半径进而完成转弯，同时也可根据管道的直径进行改变。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的立体结构示意图一；

图2为本实用新型的主视图；

图3为本实用新型的左视图；

图4为本实用新型的立体结构示意图二；

图5为图2中c-c处的剖视图；

附图标记说明：管道修复器1，驱动架2，驱动电机3，螺旋架4，万向轮5，第一轮杆6，第一电动推杆7，第一连接座8，第一连接杆9，环形铰接座10，辅助轮11，第二轮杆12，第二电动推杆13，第二连接座14，第二连接杆15，联轴器16，连接轴17，缓冲弹簧18，滑槽19。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参照图1至图5所示一种管道修复器的全地形行走机构，包括管道修复器1和两个行走机构，两个行走机构各通过一个连接机构连接在管道修复器1长度方向的两端，每个行走机构对称设置在管道修复器1的两端，每个连接机构均对称设置在管道修复器1和行走机构之间且其两端分别与管道修复器1和行走机构连接，每个行走机构均包括驱动电机3、螺旋行走机构和行走支撑机构，行走支撑机构通过驱动架2与连接机构的一端连接，行走支撑机构设置在驱动架2靠近管道修复器1的一端，驱动电机3设置在驱动架2内部且位于螺旋行走机构和行走支撑机构之间，螺旋行走机构设置在驱动架2上远离管道修复器1的一端，螺旋行走机构与驱动电机3的输出轴连接。

所述螺旋行走机构包括螺旋架4、行走轮变径机构和五个万向轮5，螺旋架4固定设置在驱动电机3的输出轴上，行走轮变径机构设置在螺旋架4上远离管道修复器1的一端，螺旋架4与驱动电机3的输出轴同轴设置，每个万向轮5均通过一个第一轮杆6设置在螺旋架4上，所有第一轮杆6均沿螺旋架4的螺旋轨迹均匀铰接在螺旋架4上，其中两个第一轮杆6分别位于螺旋架4的螺旋轨迹的起点和终点，螺旋架4的螺旋轨迹的起点和终点之间的连线与螺旋架4的中心线平行，所有第一轮杆6均与行走轮变径机构连接。

所述行走轮变径机构包括第一电动推杆7、第一连接座8和四个第一连接杆9，第一电动推杆7固定设置在螺旋架4上远离管道修复器1的一端，第一电动推杆7和螺旋架4同轴设置，第一连接座8设置在第一电动推杆7远离螺旋架4的一端上，四个第一连接杆9中的一个第一连接杆9的一端与位于螺旋架4的螺旋轨迹的起点和终点的两个第一轮杆6连接且另一端与第一连接座8铰接，其余三个第一连接杆9的两个分别与第一连接座8和对应位置的第一轮杆6连接，所有第一连接杆9均与第一连接座8铰接。

所述行走支撑机构包括环形铰接座10、辅助变径机构和若干个辅助轮11，环形铰接座10固定设置在驱动架2上靠近管道修复器1的一端，辅助变径机构设置在驱动架2内靠近管道修复器1的一端，每个辅助轮11均通过一个第二轮杆12设置在环形铰接座10上，所有第二轮杆12都均匀分布在环形铰接座10的外圆周上且与环形铰接座10铰接，每个辅助轮11都设置在对应位置的第二轮杆12上，每个第二轮杆12均与辅助变径机构连接。

所述辅助变径机构包括第二电动推杆13和第二连接座14，第二电动推杆13固定设置在驱动架2靠近管道修复器1的一端且位于驱动架2内，第二连接座14固定设置在第二电动推杆13远离管道修复器1的一端上，每个第二轮杆12均通过一个第二连接杆15与第二连接座14连接，每个第二连接杆15的两端都分别与第二连接座14和对应的第二轮杆12铰接。

所述连接机构包括联轴器16、连接轴17和缓冲弹簧18，联轴器16的一端可转动的设置在管道修复器1长度方向的一端上，联轴器16的另一端固定设置在连接轴17上靠近管道修复器1的一端，连接轴17远离管道修复器1的一端可转动的设置在驱动架2上，缓冲弹簧18套设在连接轴17上，缓冲弹簧18的两端分别连接连接轴17和驱动架2。

所述驱动架2上设置有若干个滑槽19，每个第二连接杆15均与一个滑槽19对应且可在滑槽19内滑动。

工作原理：工作时，驱动电机3的输出轴带动螺旋架4旋转，进而带动第一轮杆6和万向轮5旋转，由于所有的第一轮杆6和万向轮5均沿螺旋架4的螺旋轨迹均匀分布，使得万向轮5可在管道内螺旋旋转前进，在需要改变万向轮5和第一轮杆6的伸张直径时，通过控制第一电动推杆7的伸缩，进而通过第一连接座8拉动第一连接杆9，由于所有第一轮杆6均铰接在螺旋架4上，从而由第一连接杆9拉动第一轮杆6转动，使得所有万向轮5所围成的圆的直径改变。万向轮5在管道内螺旋旋转前进，进而带动驱动架2和环形铰接座10向前移动，从而使得第二轮杆12支撑辅助轮11贴合管壁运动，在需要改变辅助轮11伸张直径时，通过控制第二电动推杆13的伸缩，进而通过第二连接座14拉动第二连接杆15，由于所有第二轮杆12均铰接在环形铰接座10上，从而由第二连接杆15拉动第二轮杆12转动，使得所有辅助轮11所围成的圆的直径改变。在管内转弯时，通过控制万向轮5和辅助轮11的伸张半径进而改变驱动架2的方向，驱动架2通过连接轴17和联轴器16拉动管道修复器1并且改变其方向，缓冲弹簧18在管道修复器1和驱动架2之间起缓冲作用。由于第二电动推杆13和第二连接座14均位于驱动架2内部，第二电动推杆13在推动第二连接座14时，第二连接杆15也会发生移动，滑槽19可方便第二连接杆15的移动。

上所述仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。