專利名稱：自脹式尺蠖機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于管道作業(yè)的機器人。
背景技術(shù)：
在工業(yè)領(lǐng)域，管道是進行物質(zhì)傳輸?shù)淖钪匾墓ぞ?。在化工、核能、日常生活等方面有極其廣泛的應(yīng)用。但是，目前管道內(nèi)故障與管道損傷的探測手段卻相當(dāng)落后，基本采用開掘式檢測方法。這種方法對勞動力的需求大，且對管道具有破壞作用。管道形狀復(fù)雜，內(nèi)部空間狹窄，內(nèi)部狀況惡劣且不可忽視，如何對管道內(nèi)狀況進行監(jiān)控，檢修成為科學(xué)界研究的重點之一，管路內(nèi)爬行機器人是機器人重點研究領(lǐng)域之一。國內(nèi)已有管道移動機器人的研究。尺蠖式爬行機器人裝置(申請?zhí)?006100M565.幻是由前卡緊裝置、后卡緊裝置、 伸縮腰、安全鎖緊裝置等部分組成。利用交替工作的前后卡緊裝置與能伸長和縮短的伸縮腰與配合，作尺蠖式前進。安全鎖緊裝置置于前后卡緊裝置之間，在機器人失控時，起保護作用?？ňo裝置由電機驅(qū)動，產(chǎn)生較大鎖緊力，在空間任意方位均能有效工作。但該機器人只能適應(yīng)一種管徑的工作，工作環(huán)境不夠靈活。尺蠖式油井管道機器人裝置(申請?zhí)?00710171226. 8)包括上段、中段、下段，三段相互獨立，所述上下段結(jié)構(gòu)相同，其中連接管、第一管頭、第一傳動機構(gòu)通過螺紋方式安裝在第一外管內(nèi)，兩密封圈分別嵌于連接管和第一管頭內(nèi)，鎖定螺母固定在第一管頭和第一傳動機構(gòu)上，頂桿機構(gòu)通過螺紋方式一端固定在第一管頭，一端固定在第一傳動機構(gòu)上； 所述中段沒有頂桿機構(gòu)，其他結(jié)構(gòu)與上下段相同。上下段交替頂緊管壁與放松，配合中段的伸縮運動，以推動上段、拖動下段，反向爬行時，運動次序剛好相反。該發(fā)明用于油井管道中儀器的安裝，完成井中參數(shù)的測量，檢測井的工作狀態(tài)，也可作為其他領(lǐng)域管道設(shè)備運輸和檢測的載體。但該機器人機械結(jié)構(gòu)繁瑣，控制復(fù)雜，維修困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供其結(jié)構(gòu)簡單、可以應(yīng)用于在不同管徑的管道內(nèi)往復(fù)直線移動、實現(xiàn)對管道的檢測與維修功能的自脹式尺蠖機器人。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明自脹式尺蠖機器人，其特征是包括自脹裝置和伸縮驅(qū)動裝置；自脹裝置包括前自脹裝置和后自脹裝置，前自脹裝置和后自脹裝置結(jié)構(gòu)相同、對稱布置，前自脹裝置包括自脹裝置基體、蝸輪、絲杠、雙錐體、自脹桿、支撐輪、旋轉(zhuǎn)電機、蝸桿，旋轉(zhuǎn)電機、蝸輪安裝在自脹裝置基體里，旋轉(zhuǎn)電機通過蝸桿帶動蝸輪傳動，雙錐體通過絲杠和蝸輪相連，自脹桿和支撐輪安裝在自脹裝置基體上，2個自脹桿和2個支撐輪為一組，每組自脹桿和支撐輪分別對稱布置在雙錐體兩側(cè)，自脹桿的一端與雙錐體上接觸；伸縮驅(qū)動裝置包括直線電機初級拉桿、直線電機和連接支架，直線電機初級拉桿與直線電機相連，直線電機安裝在連接支架中；直線電機初級拉桿與前自脹裝置的雙錐體相連，連接支架與后自脹裝置的雙錐體相連。
本發(fā)明還可以包括1、所述的自脹桿和支撐輪有3-5組，且每組自脹桿和支撐輪在自脹裝置基體上成圓周平均分布。2、所述的蝸輪通過蝸輪安裝座安裝在自脹裝置基體里，蝸輪通過螺栓銷釘與蝸輪安裝座連接，螺栓銷釘在蝸輪的導(dǎo)槽內(nèi)運動并限制蝸輪的軸向運動。3、蝸輪與絲杠通過內(nèi)螺紋配合，蝸輪輪轂處有導(dǎo)槽。4、雙錐體上開有導(dǎo)槽，自脹桿與雙錐體的接觸位置為導(dǎo)槽所在位置。本發(fā)明的優(yōu)勢在于其結(jié)構(gòu)簡單，可以應(yīng)用于在不同管徑的管道內(nèi)往復(fù)直線移動， 實現(xiàn)對管道的檢測與維修功能。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的A-A面剖視圖；圖3為本發(fā)明的B-B面剖視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述實施方式1:結(jié)合圖1 3，主要由前自脹裝置、伸縮驅(qū)動裝置、后自脹裝置組成。其中，自脹裝置由自脹裝置基體3、蝸輪6、蝸輪安裝座4、絲杠7、自脹桿8、彈簧9、支撐輪10、雙錐體11、 附件2、旋轉(zhuǎn)電機15、聯(lián)軸器16、軸承17和蝸桿18組成。附件2安裝在自脹裝置的尾部，旋轉(zhuǎn)電機15安裝在自脹裝置基體3上，通過聯(lián)軸器16帶動蝸桿18和蝸輪6傳動。蝸輪6與絲杠7通過內(nèi)螺紋配合，蝸輪6輪轂處有導(dǎo)槽，通過螺栓銷釘5與蝸輪安裝座4連接，螺栓銷釘5在蝸輪6的導(dǎo)槽內(nèi)運動，限制蝸輪6的軸向運動。蝸輪安裝座4通過螺栓固定在自脹裝置基體3上。自脹裝置有三組成圓周平均分布的自脹桿8和支撐輪10安裝在自脹裝置基體3上，每組有2個自脹桿8和2個支撐輪10，對稱布置在雙錐體11的兩側(cè)。自脹桿 8 一端與圓形管道1接觸，一端與雙錐體11導(dǎo)槽接觸，并裝有復(fù)位彈簧9。自脹裝置基體3 靠支撐輪10與圓形管道1保持平行。伸縮驅(qū)動裝置由直線電機初級拉桿12、直線電機13 和連接支架14組成。伸縮驅(qū)動裝置中的直線電機初級拉桿12與前自脹裝置的雙錐體11 相連接，驅(qū)動裝置中的連接支架14與后自脹裝置的雙錐體相連。本發(fā)明專利的工作原理是前自脹裝置的旋轉(zhuǎn)電機工作，驅(qū)動前雙錐體11向前移動，使自脹桿8沿雙錐體11 導(dǎo)槽運動直至與圓形管道1接觸，并將前自脹裝置固定在圓形管道1上；然后，伸縮驅(qū)動裝置的直線電機13工作，驅(qū)動后自脹裝置向前移動，并對前自脹裝置產(chǎn)生向前的推力，使前雙錐體11對自脹桿8的作用力越來越大，自脹桿8與圓形管道1之間的摩擦力越來越大， 實現(xiàn)自脹原理。達到預(yù)定位移后，直線電機13停止工作，后旋轉(zhuǎn)電機15工作，使后自脹桿 8卡緊到圓形管道1后，后旋轉(zhuǎn)電機15停止工作。然后，前旋轉(zhuǎn)電機15工作，使前自脹桿8 恢復(fù)松弛狀態(tài)，直線電機13反轉(zhuǎn)，驅(qū)動前自脹裝置向前運動，達到預(yù)定位置。其特征是通過直線電機13的驅(qū)動，前、后旋轉(zhuǎn)電機交替控制前、后自脹裝置的移動，完成尺蠖式前進。
本發(fā)明工作的具體步驟如下初始狀態(tài)，前、后自脹裝置都未與圓形管道1接觸。第一步，前自脹裝置的旋轉(zhuǎn)電機15通過聯(lián)軸器16帶動蝸桿18旋轉(zhuǎn)，蝸桿18帶動蝸輪6工作使絲杠7產(chǎn)生向前的位移，絲杠7與前雙錐體11通過螺栓連接，同時自脹桿8 沿雙錐體11導(dǎo)槽產(chǎn)生運動直至與圓形管道1接觸，并且越向前運動張緊桿的摩擦力越大， 將前自脹裝置固定在圓形管道1上。支撐輪10保證自脹裝置與圓形管道1平行。然后，前旋轉(zhuǎn)電機5停止工作，完成前自脹裝置卡緊定位功能。第二步，直線電機13工作，帶動連接支架14向前移動，連接支架14與后自脹裝置通過螺栓連接，驅(qū)動后自脹裝置向前移動。此時，后自脹桿處于松弛狀態(tài)，達到預(yù)定位移后， 直線電機13停止工作，完成尺蠖機器人的向前縮運動。第三步，后旋轉(zhuǎn)電機15工作，驅(qū)動后雙錐體11向前運動，后雙錐體11驅(qū)使自脹桿 8沿雙錐體11導(dǎo)槽產(chǎn)生運動，將后自脹裝置固定在圓形管道1上。前旋轉(zhuǎn)電機15反向工作，前自脹桿8通過彈簧9恢復(fù)到原位，使前自脹桿8不與管壁接觸。第四步，直線電機13工作，直線電機初級拉桿12向前移動，直線電機初級拉桿12 與前自脹裝置通過螺栓連接，從而驅(qū)動前自脹裝置向前運動，達到預(yù)定位移后，直線電機13 停止工作，完成尺蠖機器人的向前伸運動。如上述步驟完成一個運動循環(huán)。上述后自脹裝置也可以作為前自脹裝置，在管道中反向移動。
權(quán)利要求
1.自脹式尺蠖機器人，其特征是包括自脹裝置和伸縮驅(qū)動裝置；自脹裝置包括前自脹裝置和后自脹裝置，前自脹裝置和后自脹裝置結(jié)構(gòu)相同、對稱布置，前自脹裝置包括自脹裝置基體、蝸輪、絲杠、雙錐體、自脹桿、支撐輪、旋轉(zhuǎn)電機、蝸桿，旋轉(zhuǎn)電機、蝸輪安裝在自脹裝置基體里，旋轉(zhuǎn)電機通過蝸桿帶動蝸輪傳動，雙錐體通過絲杠和蝸輪相連，自脹桿和支撐輪安裝在自脹裝置基體上，2個自脹桿和2個支撐輪為一組，每組自脹桿和支撐輪分別對稱布置在雙錐體兩側(cè)，自脹桿的一端與雙錐體上接觸；伸縮驅(qū)動裝置包括直線電機初級拉桿、 直線電機和連接支架，直線電機初級拉桿與直線電機相連，直線電機安裝在連接支架中；直線電機初級拉桿與前自脹裝置的雙錐體相連，連接支架與后自脹裝置的雙錐體相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自脹式尺蠖機器人，其特征是所述的自脹桿和支撐輪有3-5 組，且每組自脹桿和支撐輪在自脹裝置基體上成圓周平均分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自脹式尺蠖機器人，其特征是所述的蝸輪通過蝸輪安裝座安裝在自脹裝置基體里，蝸輪通過螺栓銷釘與蝸輪安裝座連接，螺栓銷釘在蝸輪的導(dǎo)槽內(nèi)運動并限制蝸輪的軸向運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自脹式尺蠖機器人，其特征是蝸輪與絲杠通過內(nèi)螺紋配合，蝸輪輪轂處有導(dǎo)槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自脹式尺蠖機器人，其特征是蝸輪與絲杠通過內(nèi)螺紋配合， 蝸輪輪轂處有導(dǎo)槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自脹式尺蠖機器人，其特征是雙錐體上開有導(dǎo)槽，自脹桿與雙錐體的接觸位置為導(dǎo)槽所在位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自脹式尺蠖機器人，其特征是雙錐體上開有導(dǎo)槽，自脹桿與雙錐體的接觸位置為導(dǎo)槽所在位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自脹式尺蠖機器人，其特征是雙錐體上開有導(dǎo)槽，自脹桿與雙錐體的接觸位置為導(dǎo)槽所在位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自脹式尺蠖機器人，其特征是雙錐體上開有導(dǎo)槽，自脹桿與雙錐體的接觸位置為導(dǎo)槽所在位置。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供自脹式尺蠖機器人，包括自脹裝置和伸縮驅(qū)動裝置；自脹裝置包括前自脹裝置和后自脹裝置，前自脹裝置和后自脹裝置結(jié)構(gòu)相同、對稱布置，前自脹裝置包括自脹裝置基體、蝸輪、絲杠、雙錐體、自脹桿、支撐輪、旋轉(zhuǎn)電機、蝸桿；伸縮驅(qū)動裝置包括直線電機初級拉桿、直線電機和連接支架，直線電機初級拉桿與直線電機相連，直線電機安裝在連接支架中；直線電機初級拉桿與前自脹裝置的雙錐體相連，連接支架與后自脹裝置的雙錐體相連。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可以應(yīng)用于在不同管徑的管道內(nèi)往復(fù)直線移動，實現(xiàn)對管道的檢測與維修功能。
文檔編號F16L101/30GK102261540SQ20111010053
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者劉載淳, 古青波, 張校東, 徐鵬, 李林, 李齊悅, 王洪光, 王茂林, 胡勝海, 趙曉麗 申請人:哈爾濱工程大學(xué)