[发明专利]蠕动式管道机器人爬行机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种蠕动式管道机器人爬行机构。

背景技术

目前，管道在石油、化工、给排水等许多行业得到了广泛的应用，这些管道在经过长时间使用后，容易发生腐蚀、疲劳破坏或者破损而引起泄漏事故等。因此，需要定期地对管道进行维护和检修，然而由于管道所处的环境往往是人力所限或人所不及，检修难度很大。管道机器人的研究为管道的检测、维护提供了新的技术手段，改变了传统管道开挖抽检的单一模式。国内对于管道机器人的研究已有了一定基础，但与国外相比还有一定的差距。

目前国内外研制的机器人按移动方式可分为轮式、履带式、蠕动式等类型，轮式管道机器人牵引力大，有很高的承载能力，容易设计与制造。但其越障能力较弱，管道适应性差。履带式管道机器人，克服了轮式管道机器人的缺点，但履带与管道壁之间过大的摩擦力会对管道内壁产生冲击，容易损伤管道。蠕动式机器人越障能力强，运行稳定，但采用形状记忆合金、压电金属和电磁驱动的蠕动机器人对管道的要求过高，适应能力差，运行速度比较慢，承载能力弱。

因此，在克服以上三种管道机器人缺点的基础上，设计开发一种新型的蠕动式管道机器人爬行机构。具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种蠕动式管道机器人爬行机构，采用模块化设计，能够适应160-220mm之间的管道直径。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

蠕动式管道机器人爬行机构，包括前锁紧机构、伸缩机构、后锁紧机构，其特征在于：前锁紧机构通过联轴器安装在伸缩机构的前端，后锁紧机构通过联轴器安装在伸缩机构的后端。

当管道机器人前进时，首先前锁紧机构松开，后锁紧机构锁紧，伸缩机构伸长时，带动前锁紧机构向前移动，随后前锁紧机构锁紧，后锁紧机构松开，伸缩机构收缩时，带动后锁紧机构向前移动，实现管道机器人的一个前进运动周期；

当管道机器人后退时，首先前锁紧机构锁紧，后锁紧机构松开，伸缩机构伸长时，带动后锁紧机构向后移动，随后前锁紧机构松开，后锁紧机构锁紧，伸缩机构收缩时，带动前锁紧机构向后移动，实现管道机器人的一个后退运动周期；

当前锁紧机构和后锁紧机构都锁紧时，可使管道机器人稳定地停留在某处，为管道机器人进行管道检测维修等作业提供一个工作平台。

根据本发明的一个方面，提供了一种蠕动式管道机器人爬行机构，其特征在于包括：

伸缩机构；

与伸缩机构的前端连接的前联轴器，

与伸缩机构的后端连接的后联轴器，

前锁紧机构，其通过前联轴器与伸缩机构的前端连接，用于与管道内壁锁紧或松开；

后锁紧机构，其通过后联轴器与伸缩机构的后端连接，用于与管道内壁锁紧或松开。

根据本发明的一个进一步的方面，提供了蠕动式管道机器人爬行机构的爬行方法，其特征在于包括：

A）使前锁紧机构中的第二电机正转，从而通过第二联轴器带动第二丝杠正转，使第二丝杠螺母向左移动，带动曲柄滑块机构动作，使铰接在大导杆上支撑臂向内移动，从而实现前锁紧机构与管壁的松开；使后锁紧机构中的第二电机反转，实现后锁紧机构与管壁的锁紧；

B）使伸缩机构中第一电机正转，从而通过第一联轴器带动第一丝杠正转，由于后锁紧机构与管道处于锁紧状态，此时通过后联轴器与后锁紧机构连接的后端盖固定不定，进而第一丝杠螺母、固定块、外壳也处于固定不动状态，从而使第一电机、第一联轴器、第一丝杠绕自身轴线转动，带动第一前端盖、第一导杆、第一前箱体、第一中箱体、第一后箱体、第一圆螺母，第一套筒，第一轴承作为一个整体移动；

C）使前锁紧机构中的第二电机反转，从而通过第二联轴器带动第二丝杠反转，使第二丝杠螺母移动，带动曲柄滑块机构动作，使铰接在大导杆上支撑臂向外移动，从而实现前锁紧机构与管壁的锁紧；使后锁紧机构中的第二电机正转，从而实现后锁紧机构与管壁的松开；

D）使伸缩机构中第一电机反转，从而通过第一联轴器带动第一丝杠反转，由于前锁紧机构与管道处于锁紧状态，此时通过前联轴器与前锁紧机构连接的第一前端盖、第一导杆、第一前箱体、第一中箱体、第一后箱体、第一圆螺母、第一套筒、第一轴承作为一个整体固定不动，而第一丝杠螺母带动固定块、外壳、后端盖、后联轴器和后锁紧机构作为一个整体移动。

本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：