[发明专利]一种管道机器人及其应用

权利要求书

1.一种管道机器人，包括一个或多个依次连接的机器人单元，其特征在于，所述机器人单元包括爬行机构和摆动机构，所述摆动机构前后分别连接一个所述的爬行机构；

所述爬行机构包括机架和驱动装置，在所述机架的上顶面、下底面、左侧面和右侧面各设置有两个转动轴，所述驱动装置包括驱动电机、带传动系、齿轮组系和驱动轮，所述驱动轮设置在转动轴上，转动轴通过齿轮组系连接，其中上顶面的转动轴一端与带传动系连接，所述驱动电机连接带传动系并通过带传动系驱动转动轴转动，最终借助驱动轮使爬行机构移动；

所述摆动机构包括摆动电机、摆动架、摆动连接体、摆动轴和摆动锥齿轮系，所述摆动架与机架固定连接，所述摆动轴与摆动锥齿轮系连接且摆动轴的两端设置在摆动架上，所述摆动电机设置在机架上且摆动电机与摆动锥齿轮系传动连接，所述摆动连接体的两端分别连接前后两个摆动轴，其中，一个摆动锥齿轮系横向设置，一个摆动锥齿轮系竖向设置；

所述机架包括支撑架和角钢架，所述角钢架通过螺钉固定安装在支撑架上组成长方体架构；

所述带传动系包括同步带轮和同步带，所述同步带轮设置在驱动电机的输出轴上以及上顶面两个转动轴的一端，所述同步带缠绕设置在同步带轮上。

2.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述带传动系还包括涨紧机构，所述涨紧机构包括两个涨紧轴和两个涨紧轮，所述两个涨紧轴滑动设置在机架上，两个涨紧轮分别设置在两个涨紧轴的一端，所述同步带绕过两个涨紧轮。

3.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述齿轮组系包括两个相互啮合的锥齿轮，两个锥齿轮分别设置在相邻的两个转动轴的端部。

4.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述驱动轮与转动轴之间通过键连接。

5.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述转动轴通过轴承固定设置在机架上。

6.如权利要求1所述的管道机器人，其特征在于，所述摆动锥齿轮系包括两个相互啮合的摆动锥齿轮，其中一个摆动锥齿轮为主动摆动锥齿轮，另一个摆动锥齿轮为从动摆动锥齿轮，所述摆动电机的输出轴与主动摆动锥齿轮传动连接。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的管道机器人的工作方法，包括以下步骤，

将管道机器人放置在待作业的管道内，驱动电机运行，通过带传动系带动转动轴转动，转动轴转动的同时，驱动轮驱使管道机器人行进；

当管道机器人需要转弯时，与管道接触的驱动轮受到管道内壁的约束作用，导引驱动轮按照管道弯道的方向转弯前进；转弯时，管道机器人摆动机构不受摆动电机控制，可以自由摆动，从而避免转弯过程中管道机器人各爬行机构之间相互约束和影响；

当管道机器人需要在垂直管道运动时，管道机器人相邻两个爬行机构之间通过摆动机构的上下摆动实现相对转动，此时，相邻的两个爬行机构的上顶面和下底面的驱动轮会受到管道内壁的约束产生的封闭支撑力，从而使上顶面和下底面两侧的驱动轮与管道内壁之间产生向上运动的摩擦驱动力，驱动管道机器人各爬行机构垂直向上爬行。