專利名稱：一種噴流推進式管道機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種噴流推進式管道機器人。
背景技術(shù)：
在一般エ業(yè)、核設(shè)施、石油天然氣、軍事裝備等領(lǐng)域中，管道作為ー種有效的物料輸送手段而得到廣泛的應(yīng)用。為提高管道的壽命、防止泄露等事故發(fā)生，就必須對管道進行有效的檢測維護，管道機器人為滿足該需要而產(chǎn)生。管道機器人是ー種可沿細(xì)小管道內(nèi)部或外部自動行走、攜帯一種或多種傳感器及操作機械，在工作人員的遙控操作或計算機自動控制下，進行一系列管道作業(yè)的機、電、儀一體化系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有一般エ業(yè)、核設(shè)施、石油天然氣、軍事裝備等領(lǐng)域中對管道的廣泛·應(yīng)用的現(xiàn)狀，提出一種噴流推進式管道機器人，對管道進行有效的檢測維護，提高管道的壽命、防止泄露等事故發(fā)生。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種噴流推進式管道機器人，其特征在于，所述機器人由機艙、機艏和轉(zhuǎn)向模塊三部分組成，其中機器人的機艙中安裝有無線通訊模塊、控制模塊、電源模塊、推進模塊、檢測模塊、定位模塊和制動模塊；機艙部分和機艏部分的聯(lián)結(jié)是通過轉(zhuǎn)向模塊連接，連接部分包圍有ー層蒙皮；所述機器人安裝有蓄電池；機器人的機艏內(nèi)安裝有溫度傳感器和CXD攝像頭。進ー步，所述機器人外部包有聚氨脂或橡膠，并在機艙的尾部開有流體通道，供流體流通。進ー步，在所述機器人的機艏和機艙外各安裝有成120度等間隔圓周分布3個支撐輪組件。進ー步，所述機艙安裝有3個具有徑向調(diào)節(jié)功能的支撐輪。本發(fā)明提供的噴流推進式管道機器人，采用同軸對轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)使機器人運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，機器人的能量主要由自身攜帯蓄電池提供，機器人固定時可以通過流經(jīng)的液體驅(qū)動同軸對轉(zhuǎn)的渦輪葉片為蓄電池充電，轉(zhuǎn)向動作主要通過ニ級齒輪傳動，其可控性強，萬向節(jié)活動靈敏，結(jié)構(gòu)合理，配合緊湊，效果良好。該結(jié)構(gòu)將同軸對轉(zhuǎn)機構(gòu)用于管道機器人屬于首創(chuàng)。


圖I是本發(fā)明提供的管道機器人結(jié)構(gòu)俯視圖；圖2是本發(fā)明提供的管道機器人結(jié)構(gòu)剖視圖。圖中1、軸承端蓋；2、軸承；3、支撐輪；4、外套筒；5、中間套筒；6、內(nèi)套筒；7、壓縮彈簧；8、制動塊；9、電磁鐵；10、大圓錐齒輪；11、小圓錐齒輪；12、軸承I ;13、軸承蓋I ;14后渦輪葉片；15、滾針軸承；16、傳動軸；17、前渦輪葉片；18、電機；19、軸承及軸承端蓋；20、扇形齒輪；21、齒輪軸。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進ー步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖1、2示出了本發(fā)明實施例提供的管道機器人結(jié)構(gòu)。為了便于說明，僅僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。壓縮彈簧7上部嵌套在內(nèi)套筒6內(nèi)部，用固定螺釘固定；中間套筒5安裝在壓縮彈簧7外部，與內(nèi)套筒6相連；外套筒4位于壓縮彈簧7下部，通過固定螺釘固定；支撐輪3與軸承2相連；·軸承2外部安裝了軸承端蓋I ;制動塊8和制動架是聯(lián)結(jié)在一起；制動塊8與支撐輪3相連； 銜鐵與電磁鐵9相連；電機188的輸出軸與電機輸出齒輪相連；安裝在傳動軸16上的齒輪，與電機輸出齒輪嚙合；軸承I 12與軸承蓋I 13安裝在傳動軸16上；鎖緊螺母與大圓錐齒輪10相連；前渦輪葉片17和后渦輪葉片14同軸安裝在傳動軸16上；小圓錐齒輪11與大圓錐齒輪10嚙合；軸用彈性擋圈I與前渦輪葉片17相連；軸用彈性擋圈II與后渦輪葉片14相連。齒輪軸21與扇形齒輪20嚙合；扇形齒輪20與軸承及軸承端蓋19相連；本例中的一種噴流推進式管道機器人，軸承端蓋I、軸承2、支撐輪3、外套筒4、中間套筒5、內(nèi)套筒6、壓縮彈簧7、制動塊8、電磁鐵9、大圓錐齒輪10、小圓錐齒輪11、軸承I12、軸承蓋I 13、后渦輪葉片14、滾針軸承15、傳動軸16、前渦輪葉片17、電機188、軸承及軸承端蓋19、扇形齒輪20和齒輪軸21組成。制動塊8和制動架是聯(lián)結(jié)在一起的。機器人制動的控制是通過控制制動塊8與支撐輪3的摩擦カ實現(xiàn)的。電磁鐵9失電時，電磁鐵9中的銜鐵在彈簧カ的作用下向下運動，從而帶動制動塊8壓迫支撐輪3，支撐輪3與管壁的滾動摩擦カ變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，?dāng)該摩擦力大于機器人所受推力時，機器人的運動就停止，機器人便卡在管道內(nèi)，此時推進模塊可以發(fā)電成為蓄能模塊。電磁鐵9的失電可以通過主動控制，也可以是被動失電。即機器人攜帯的蓄電池電能耗盡時，電磁鐵9處于失電狀態(tài)，機器人停止運動。當(dāng)電磁鐵9得電時，銜鐵與鐵心產(chǎn)生的電磁力克服彈簧力，通過制動架把制動塊8拉起，則恢復(fù)支撐輪3在管壁上的滾動。推進模塊為機器人提供驅(qū)動力，機器人依靠噴流推進前進，噴流由ー對同軸對轉(zhuǎn)的渦輪葉片產(chǎn)生，電機18的正反轉(zhuǎn)控制管道機器人前進，后退動作。為了抵消渦輪葉片旋轉(zhuǎn)時給機器人的反作用力，我們采用同軸對轉(zhuǎn)機構(gòu)，前渦輪葉片17為左旋型，后渦輪葉片14為右旋型。當(dāng)電機18帶動前渦輪葉片17旋轉(zhuǎn)時，通過2個圓錐齒輪同時帶動后渦輪葉片14反向旋轉(zhuǎn)。由于兩葉片的大小、轉(zhuǎn)速相等，旋轉(zhuǎn)方向相反，各自對機器人產(chǎn)生的正反力矩能夠相互抵消，產(chǎn)生的軸向作用力相互疊加推動機器人運動。轉(zhuǎn)向模塊機構(gòu)設(shè)計方案的主要優(yōu)點是在整個對轉(zhuǎn)渦輪葉片的推進系統(tǒng)中，前渦輪葉片產(chǎn)生的未被有效利用的渦動能量能夠在后一渦輪葉片上得到了利用，轉(zhuǎn)化為有效的推進動力，提高了推進效率。而且本模塊利用同軸對轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙地抵消了葉片旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的反カ矩，使機器人在管道內(nèi)平穩(wěn)運行。

本例中的一種噴流推進式管道機器人，其特征在于機器人由機艙、機艏和轉(zhuǎn)向模塊三部分組成，其中機器人的機艙中安裝有無線通訊模塊、控制模塊、電源模塊、推進模塊、檢測模塊、定位模塊和制動模塊。機器人的鏈接部分主要是ー個轉(zhuǎn)向模塊，用于完成機器人在管道內(nèi)的主動轉(zhuǎn)向功能。當(dāng)機器人運行到管道岔道時，只要通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向模塊控制導(dǎo)向部分向盆道方向產(chǎn)生一定角度的偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)向部分就可以改變機器人的運動方向，進入盆道。機器人的機艏內(nèi)安裝有溫度傳感器和CCD攝像頭。主要用于采集現(xiàn)場溫度的以及拍攝實地情況，并傳輸?shù)诫娔X上顯示，同時對圖像進行壓縮處理。機艙部分和機艏部分的聯(lián)結(jié)是通過轉(zhuǎn)向模塊連接，連接部分包圍有ー層蒙皮，用于保護轉(zhuǎn)向模塊的連接。同吋，由于機器人通常在油、水介質(zhì)和高壓、高溫的環(huán)境下工作，為了保護機器人的內(nèi)部元器件，機器人外部包有聚氨脂或橡膠，并在機艙的尾部開有流體通道，供流體流通。在機器人的機艏和機艙外各安裝有成120度等間隔圓周分布3個支撐輪組件，以保證有效支撐。安裝于機艙的3個支撐輪具有徑向調(diào)節(jié)功能，既可以控制機器人運行速度，也可以制動。本發(fā)明實施例提供的噴流推進式管道機器人，機器人由機艙、機艏和轉(zhuǎn)向模塊三部分組成，其中機器人的機艙中安裝有無線通訊模塊、控制模塊、電源模塊、推進模塊、檢測模塊、定位模塊和制動模塊。機器人的鏈接部分主要是ー個轉(zhuǎn)向模塊，用于完成機器人在管道內(nèi)的主動轉(zhuǎn)向功能。當(dāng)機器人運行到管道岔道時，只要通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向模塊控制導(dǎo)向部分向盆道方向產(chǎn)生一定角度的偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)向部分就可以改變機器人的運動方向，進入盆道。機器人的機艏內(nèi)安裝有溫度傳感器和CXD攝像頭。主要用于采集現(xiàn)場溫度的以及拍攝實地情況，并傳輸?shù)诫娔X上顯示，同時對圖像進行壓縮處理。機艙部分和機艏部分的聯(lián)結(jié)是通過轉(zhuǎn)向模塊連接，連接部分包圍有ー層蒙皮，用于保護轉(zhuǎn)向模塊的連接。同吋，由于機器人通常在油、水介質(zhì)和高壓、高溫的環(huán)境下工作，為了保護機器人的內(nèi)部元器件，機器人外部包有聚氨脂或橡膠，并在機艙的尾部開有流體通道，供流體流通。在機器人的機艏和機艙外各安裝有成120度等間隔圓周分布3個支撐輪組件，以保證有效支撐。安裝于機艙的3個支撐輪具有徑向調(diào)節(jié)功能，既可以控制機器人運行速度，也可以制動。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種噴流推進式管道機器人，其特征在于，所述機器人由機艙、機艏和轉(zhuǎn)向模塊三部分組成，其中機器人的機艙中安裝有無線通訊模塊、控制模塊、電源模塊、推進模塊、檢測模塊、定位模塊和制動模塊；機艙部分和機艏部分的聯(lián)結(jié)是通過轉(zhuǎn)向模塊連接，連接部分包圍有一層蒙皮；所述機器人安裝有蓄電池；機器人的機艏內(nèi)安裝有溫度傳感器和CCD攝像頭。
2.如權(quán)利要求I所述的噴流推進式管道機器人，其特征在于，所述機器人外部包有聚氨脂或橡膠，并在機艙的尾部開有流體通道，供流體流通。
3.如權(quán)利要求I所述的噴流推進式管道機器人，其特征在于，在所述機器人的機艏和機艙外各安裝有成120度等間隔圓周分布3個支撐輪組件。
4.如權(quán)利要求I所述的噴流推進式管道機器人，其特征在于，所述機艙安裝有3個具有徑向調(diào)節(jié)功能的支撐輪。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種噴流推進式管道機器人，機器人由機艙、機艏和轉(zhuǎn)向模塊三部分組成，其中機器人的機艙中安裝有無線通訊模塊、控制模塊、電源模塊、推進模塊、檢測模塊、定位模塊和制動模塊；通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向模塊控制導(dǎo)向部分向岔道方向產(chǎn)生一定角度的偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)向部分就可以改變機器人的運動方向，進入岔道。溫度傳感器和CCD攝像頭用于采集現(xiàn)場溫度的以及拍攝實地情況，并傳輸?shù)诫娔X上顯示，同時對圖像進行壓縮處理。轉(zhuǎn)向模塊連接部分包圍有一層蒙皮，用于保護轉(zhuǎn)向模塊的連接。機器人外部包有聚氨脂或橡膠，并在機艙的尾部開有流體通道，供流體流通。在機器人的機艏和機艙外各安裝有成120度等間隔圓周分布3個支撐輪組件，以保證有效支撐。
文檔編號F16L55/36GK102788225SQ20121031160
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者姚立健, 張人華, 李飛飛, 趙大旭, 雷良育 申請人:浙江農(nóng)林大學(xué)