[发明专利]大牵引力螺旋推进微小管道机器人

说明书

技术领域

本发明涉及微小管道机器人，尤其涉及大牵引力螺旋推进微小管道机器人。

背景技术

在当今社会，各种各样的微小管道(直径小于20mm)在冶金、石油、化工、军事武器装备、核电等领域得到了广泛的应用。这些微小管道绝大部分应用于工作环境非常恶劣的系统中，容易发生腐蚀、疲劳破坏或潜在的缺陷发展成裂纹等问题，从而引起泄漏事故，甚至造成重大人员和财产损失，所以在这些管道使用过程中，就需要对其进行检测，以保障管道系统安全、畅通和高效运行。但微小管道所处的环境，人一般不能直接到达，或不允许直接介入，且由于管道内径较小、内部结构错综复杂，使得检测难度很大。目前关于微小管道的检测，通常采用工程量十分大的抽检方法，不但劳动强度大、效益低，而且由于随机抽样法经常出现漏检，因而准确率低，效果并不理想。故通常对重要和不允许泄漏的管道采用定期或提前报废的办法，从而造成了很大的人力和物力浪费。因此，研究适用于微小管道这一特殊环境下的检测机器人装置，以减轻人的劳动强度，提高生产效率，减少不必要的损失，有着极高的学术价值和实用价值。

螺旋推进式是现在微小管道机器人较为常用的一种推进方式，其结构简单，容易实现，行走效率高，能以一定的速度平稳地运动。微小管道机器人通常用于复杂管道的检测工作，需携带许多相关检测传感器、电源和通讯装置，有线机器人还需承载线缆重量，这就要求微小管道机器人具有较大的负载能力，但目前的同类产品中，由于驱动机器人运动的摩擦力不易增大，造成负载能力受限，机器人牵引能力差；同时，机器人的工作环境中存在大量弯管、U形管，并由于腐蚀、疲劳破坏、裂纹、管接头等原因存在变管径情况，这就要求微小管道机器人的径向尺寸小，且具有较好的弯管、U形管处通过性和较强的变管径适应能力，但目前同类产品普遍存在结构尺寸不易减小，适应管径变化的能力差，在弯管、U形管处的通过性不好等缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种负载能力高，管径变化适应能力强，且弯管、U形管通过能力强的大牵引力螺旋推进微小管道机器人。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种大牵引力螺旋推进微小管道机器人，包括导向机构、螺旋推进机构和旋转驱动装置，所述旋转驱动装置设于导向机构与螺旋推进机构之间，所述螺旋推进机构包括第一张紧杆、呈套筒状的螺旋支座和沿螺旋支座周向均匀布置的至少三组螺旋轮组，所述螺旋支座上沿轴向开设有滑槽，并沿径向设有与各螺旋轮组对应的第一导向孔，螺旋支座套设于第一张紧杆外，所述第一张紧杆由第一锥形段、第一螺纹段和第一滑杆段构成，所述第一锥形段小径端连接第一螺纹段，大径端连接第一滑杆段，第一螺纹段与旋转驱动装置相连，第一螺纹段上靠近旋转驱动装置的一端装设有第一张紧螺母，第一张紧螺母与螺旋支座之间设有第一压缩弹簧，第一滑杆段上设有置于滑槽内的导向销，所述螺旋轮组连有螺旋轮组支杆，所述螺旋轮组支杆穿过第一导向孔与第一锥形段接触。

所述螺旋轮组包括螺旋轮架和两件螺旋轮，所述螺旋轮架中部与螺旋轮组支杆铰接，两件螺旋轮分别铰接于螺旋轮架的两端，两件螺旋轮的旋转轴线相互平行，并且各螺旋轮相对于螺旋支座的轴线形成螺旋升角α。

所述螺旋支座外套设有对螺旋轮组支杆伸缩限位的第一防护套。

所述螺旋轮组支杆的截面为多边形，螺旋支座上的导向孔为与螺旋轮组支杆相配合的多边形孔。

所述导向机构包括第二张紧杆、呈套筒状的导向支座和沿导向支座周向均匀布置的至少三组导向轮组，所述导向支座上沿径向设有与各导向轮组对应的第二导向孔，导向支座套设于第二张紧杆外，并与旋转驱动装置相连，所述第二张紧杆由第二锥形段、第二螺纹段和第二滑杆段构成，第二锥形段小径端连接第二螺纹段，大径端连接第二滑杆段，第二螺纹段上远离旋转驱动装置的一端装设有第二张紧螺母，第二张紧螺母与导向支座之间设有第二压缩弹簧，导向轮组上连有导向轮组支杆，所述导向轮组支杆穿过第二导向孔与第二锥形段接触。

所述导向轮组包括导向轮架和两件导向轮，所述导向轮架中部与导向轮组支杆铰接，两件导向轮分别铰接于导向轮架的两端。

所述导向支座外套设有对导向轮组支杆伸缩限位的第二防护套。

所述导向轮组支杆的截面为圆形，导向支座上的第二导向孔为与螺旋轮组支杆相配合的圆形孔。