[发明专利]基于棘轮的液压驱动双向式蠕动机器人及行走、转向方法

说明书

基于棘轮的液压驱动双向式蠕动机器人及行走、转向方法，包括顺次配置的前机身、驱动机构和后机身；驱动机构包括双向式液压缸和液压回路；前机身和后机身上分别设有单向行走机构；前机身和后机身相背一端上分别设有换向机构；前机身和后机身外周上还向外分别伸出弹簧支撑轮机构。本机器人采用液压驱动，减少了机械螺纹驱动由于间隙、磨损、爬行等带来的影响，机构简单紧凑，运动性能稳定可靠；采用行走机构，无需刹车控制，只需改变行走前后机身的受力方向即可实现机器人单向的蠕动行走；采用转向机构，只需改变行走机构的角度，就能实现机器人的转向功能；采用弹簧支撑轮结构，可防止机器人在管道中倾倒，提高了机器人行走的可靠性。

技术领域

本发明涉及管道机器人领域，尤其一种基于棘轮的液压驱动双向式蠕动机器人。

背景技术

管道机器人是一种可在管道中行走的机械装置，工作在错综复杂的地下管道中，用于完成管道的检测和维修，是保障管道正常运作的重要工具。但是管道一般都埋在地下或建筑物中，内部结构复杂，内径大小不一，很难靠人工维护，因此管道机器人应运而生。这不仅提高了管道检修的准确性和效率性，还为管道维护节省了大量的经费资源问题，降低了管道维护的成本。因此，针对管道机器人的研究具有重要的科学意义和经济效益。

目前，社会各界人士对管道机器人进行了研究，但都存在着机器人结构复杂、可靠性不高、运行效率低等问题，很少能解决机器人管道内转向的难题，很大程度上限制了管道机器人的发展。如何改进结构，使管道机器人能够克服上述问题，成为行业内关注研究的新课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够在直管道和弯曲幅度较小的弯管道内可实现双向行走的新型蠕动机器人。

本发明是通过以下技术方案实现的：

基于棘轮的液压驱动双向式蠕动机器人，其特征在于：包括顺次配置的前机身、驱动机构、后机身；

驱动机构为液压驱动机构，包括双向式液压缸和液压回路，双向式液压缸内设双活塞，缸套两端各活动伸出的一根活塞杆，活塞杆头部均为球形，分别活动装入前机身和后机身上的球形连接槽内；位于双活塞之间缸套上的油路开口作为进(出)油口、缸套两端的油路开口作为出(进)油口与液压回路相连，从而形成对前机身和后机身的反向液压驱动；

前机身和后机身上分别设有单向行走机构，单向行走机构包括V形支架，V形支架的“V”字形底端转动安装于前机身/后机身的外周上，其两个“V”字形顶端分别转动安装能够绕自身轴向单向转动的顺时针单向行走棘轮和逆时针单向行走棘轮；

前机身和后机身相背一端上分别设有换向机构，包括液压缸，条形连接件一端转动安装在液压缸的活塞杆上，另一端转动安装在V形支架的一条“V”形侧边上，

液压缸驱动其活塞杆伸缩时，能够带动V形支架绕其“V”字形顶端转动，从而改变顺时针单向行走棘轮/逆时针单向行走棘轮的位置，使顺时针单向行走棘轮处于工作位/待机位，同时逆时针单向行走棘轮处于待机位/工作位；

前机身和后机身外周上还向外分别伸出弹簧支撑轮机构，包括橡胶支撑轮、滑杆、U形支撑腿和弹簧，U形支撑腿的“U”形底部固装在前机身和后机身外周上，两个顶端上分别沿U形支撑腿的伸出方向开设长形滑槽，橡胶支撑轮轮轴两端活动装入长形滑槽内；弹簧和滑杆顺次内置于U形支撑腿内腔中，弹簧两端分别弹性抵压U形支撑腿内腔和滑杆一端，滑杆另一端设有开口朝向橡胶支撑轮的“U”形支撑口，橡胶支撑轮轮轴两端转动安装在“U”形支撑口两端的通孔内；橡胶支撑轮既能够绕自身轴向转动，也能够随弹簧伸缩沿U形支撑腿的伸出方向在长形滑槽内滑动。