[发明专利]一种可适应不同管径变化的履带轮式管道清洁机器人

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种工业领域使用管道内机器人，尤其是涉及一种可适应不同管径变化的履带轮式管道清洁机器人。

背景技术

管道如电站管道，输油管道，天然气、煤气等输气管道，输、排水管道，楼宇中央空调管道等，经过长期应用，管道内壁不再像新铺设的管道一样光滑和形状规则，会出现不同程度的结垢和杂质的粘附，从而造成管道内壁的凹凸不平。如输水管道内壁会产生水垢、锈斑等形式多样的沉淀物，输油管道出现内径堵塞，这样大大增加流体输送过程中的阻力，使得管道的输送能力大为降低，而且还会对管道材料造成腐蚀和伤害，严重时会使管道破裂，造成运输流体的外泄，甚至爆裂的危险情况。因此从经济角度和安全角度考虑，需要研发管道机器人解决以上状况。

管道机器人作为一种高智能、高自动化的管内爬行设备因需要逐步发展起来，这种新型的设备在管道作业中起着运载各种作业工具的作用。管道机器人是一种可沿管道内行走的机械装置，能进入人所不及、复杂多变的非结构管道环境中，通过携带一种或多种传感器及操作装置如超声传感器、涡流传感器、管道清理装置、管道裂纹及管道接口焊接装置、防腐喷涂装置等，在远程控制下完成管道检测、清理和焊接等作业，以保障管道安全和畅通无阻地工作。目前工业领域使用的管道内机器人多种多样，按功能不同大致可分为：管道清洁机器人、管道检测机器人和管道补口机器人。

大部分管道机器人还只能在特定管径的管道运行，而实际工况是管道机器人需要爬行的管径不是单一不变的。比如，第一次需要清洗的管道为400mm，第二次清洗的管道为500mm或者600mm。由于长期使用的管道会出现凹凸，因此需在不同的管径的管道中收缩和张开行走机构，使得管道机器人能够在不同的管径中行走，遇到障碍时能够顺利通过。为使管内机器人欲在管内平稳、可靠的启停、行走，行走机构需要以适当的正压力压紧在管壁上，为管道机器人的爬行提供足够的摩擦力；当管径变化时，行走机构与管壁之间的压紧力保持稳定。为实现适应管径变化的功能，主要采用弹簧封闭力机构，当管径变化范围较大时，易失去常封闭力的特性，管道机器人的牵引力将不再稳定，机器人的工作可靠性将受到很大的限制；目前所研制的管道机器人基本上还是实验样机，负载低，越障能力差，只能从事管道除尘、检测等负载能力较低的单一作业。

目前对管道清洁机器人的研究较多，如申请号为CN201320854277.1的中国实用新型专利，公告日为2014-07-30，记载了一种由主机、吸附机构和导管组成的复合履带管道机器人装置，主机通过传动轴带动两侧的复合履带机构，同时主机上的吸附机构与导管接口连通，保证其吸附于管壁，无需借助吸盘产生负压，仅通过履带上强力磁铁的磁力作用，即可实现行进作业。但是该机器人不能适应管径变化，负载能力和越障能力不强，不能有效吸附对于垂直或者倾斜角度较大的非磁性材料。再如申请号为CN105135151A的中国发明专利，公告日为2015-12-09，记载了一种由螺旋机构、摇杆滑块机构、平行四边形机构组成的具有主动适应和自适应功能的履带式管道机器人，能够主动适应不同管道直径的变化并保持履带与管道内壁之间有一定的压力，可越过管道表面凹凸不平的局部障碍，但是该机器人外形过长，弯道通过性较差，且采用摇杆滑块机构、平行四边形机构实现适应管径变化，机构在调整过程中容易出现运动死点，即卡死现象，在管道中较难处理，且机器人的负载能力不强，无法携带更多的检测或清洗装置等。

发明内容

为了解决背景技术中提到的诸多问题，本发明专利提供一种可适应不同管径变化，负载能力强，越障能力强，可适应管道的弯道和任意坡度的履带轮式管道清洁机器人。

为了实现上述目的，本发明专利为一种可清洁带有不规则转角和任意坡度范围的管道的履带轮式机器人。包括：履带轮行走机构为4个履带轮，均由中心齿轮、3个均布二级齿轮、3个三级齿轮和履带对应啮合而成，带动整个机器人行走；管径自适应调节机构，可伸缩的电动推杆控制机架与履带轮之间的角度可变，以适应不同管径变化；清洁装置，两侧臂架配合弹簧伸缩杆，起到清洁时避免管壁微小障碍的作用；红外检测装置，安装在适当的高度，发出不同的控制信号，控制机器人行走、越障和转向。