成轉(zhuǎn)動(dòng)副；絲杠前連接板40和絲杠后連接板41之間采用三個(gè)鋼制絲杠連接桿43通過M4螺母固定連接，絲杠后連接板41和鋁合金制作的步進(jìn)電機(jī)前連接板42通過三個(gè)鋼制中間連接桿33連接，步進(jìn)電機(jī)前連接板42與鋁合金制作的步進(jìn)電機(jī)后連接板30通過三個(gè)鋼制步進(jìn)電機(jī)連接桿32連接，步進(jìn)電機(jī)前連接板42和步進(jìn)電機(jī)后連接板30之間安裝有步進(jìn)電機(jī)5，步進(jìn)電機(jī)5的前端與聯(lián)軸器6連接，之前所述的零件30、32、33、40、41、42、43連接后共同形成機(jī)架；滑塊39與絲杠螺母35固定連接，絲杠螺母35與滑塊39之間依次設(shè)有壓力傳感器36、鋼制固定板37和蝶型彈簧38，絲杠螺母35、壓力傳感器36、鋼制固定板37、蝶型彈簧38和鋁合金制作的滑塊39采用用三個(gè)M4等高螺栓貫穿連接為一體；機(jī)架前后兩端的外側(cè)延周向分別均勻分布安裝有三個(gè)主動(dòng)曲柄16和三個(gè)從動(dòng)曲柄20，每個(gè)主動(dòng)曲柄16和從動(dòng)曲柄20之間均通過連桿18連接，主動(dòng)曲柄16、連桿18、從動(dòng)曲柄20與機(jī)架組成三組平行四邊形機(jī)構(gòu)，每組平行四邊形機(jī)構(gòu)上均安裝有同步齒型帶10，每個(gè)連桿18上采用四個(gè)M5螺栓安裝有鋁合金制作的前下支撐座12和后下支撐座7，前下支撐座12和后下支撐座7上分別用四個(gè)M5螺栓與鋁合金制作的前上支撐座13和后上支撐座8連接；伺服電機(jī)組件11安裝在由前下支撐座12、前上支撐座13組成的前支撐座和由后下支撐座7、后上支撐座8組成的后支撐座的定位孔內(nèi)并被夾緊；45號鋼制作的主動(dòng)圓錐齒輪48安裝在伺服電機(jī)組件11的輸出軸上，與安裝在圓錐齒輪軸46上的45號鋼制作的從動(dòng)圓錐齒輪47相互嚙合并傳遞動(dòng)力；圓錐齒輪軸46和主動(dòng)同步帶輪軸45上分別安裝有一個(gè)45號鋼制作的圓柱齒輪19，兩個(gè)圓柱齒輪19相互嚙合并傳遞動(dòng)力；鋼制的主動(dòng)同步帶輪44安裝在主動(dòng)同步帶輪軸45上，鋼制從動(dòng)同步帶輪50安裝在從動(dòng)同步帶輪軸49上，主動(dòng)同步帶輪44通過雙面同步齒型帶10驅(qū)動(dòng)鋼制從動(dòng)同步帶輪50轉(zhuǎn)動(dòng)；45號鋼制作的從動(dòng)同步帶輪軸49、主動(dòng)同步帶輪軸45和圓錐齒輪軸46通過軸承51安裝在由前下支撐座12、前上支撐座13組成的前支撐座和由后下支撐座7、后上支撐座8組成的后支撐座上；電池組3安裝在隨動(dòng)裝置電池箱22內(nèi)，為步進(jìn)電機(jī)5和伺服電機(jī)組件11供電，隨動(dòng)裝置電池箱壓板23蓋在隨動(dòng)裝置電池箱22上；隨動(dòng)裝置前連接板21通過萬向聯(lián)軸節(jié)4和軸頭31與步進(jìn)電機(jī)后連接板30相連，控制系統(tǒng)用電池箱14通過M4螺栓組固定在支撐板9上，電池箱壓板15安裝在控制系統(tǒng)用電池箱14上方將控制系統(tǒng)用電池箱14內(nèi)的電池壓緊，支撐板9采用M4螺釘安裝在絲杠前連接板40和絲杠后連接板41上，為控制系統(tǒng)供電的電池放在控制系統(tǒng)用電池箱14中并用電池箱壓板15壓緊。
[0013]本實(shí)施例工作時(shí)，步進(jìn)電機(jī)5經(jīng)聯(lián)軸器6帶動(dòng)滾珠絲杠34轉(zhuǎn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)絲杠螺母35移動(dòng)，與絲杠螺母35固連在一起的滑塊39隨絲杠螺母35 —起移動(dòng)，并通過小連桿17推動(dòng)主動(dòng)曲柄16轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)曲柄16轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿18作平動(dòng)，從而保證履帶式管道機(jī)器人實(shí)現(xiàn)主動(dòng)適應(yīng)不同的管道直徑的功能并保持履帶與管道內(nèi)壁之間有一定的壓力；當(dāng)管道機(jī)器人在行進(jìn)過程中遇到如管道接頭、表面凹凸不平的局部障礙等工況時(shí)，蝶型彈簧38在增加的壓力作用下進(jìn)一步發(fā)生彈性變形，滑塊39移動(dòng)并帶動(dòng)主動(dòng)曲柄16回?cái)[，管道機(jī)器人外徑減小以自動(dòng)適應(yīng)上述工況；伺服電機(jī)組件11通過從動(dòng)圓錐齒輪47、主動(dòng)圓錐齒輪48和一對圓柱齒輪19驅(qū)動(dòng)主動(dòng)同步帶輪44轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)雙面同步齒型帶10運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)管道機(jī)器人的行駛功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有主動(dòng)適應(yīng)和自適應(yīng)功能的履帶式管道機(jī)器人，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括隨動(dòng)裝置滾輪組件、隨動(dòng)裝置搖桿、隨動(dòng)裝置電池、萬向聯(lián)軸節(jié)、步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器、后下支撐座、后上支撐座、支撐板、雙面同步齒型帶、伺服電機(jī)組件、前下支撐座、前上支撐座、控制系統(tǒng)用電池箱、電池箱壓板、主動(dòng)曲柄、小連桿、連桿、圓柱齒輪、從動(dòng)曲柄、隨動(dòng)裝置前連接板、隨動(dòng)裝置電池箱、隨動(dòng)裝置電池箱壓板、隨動(dòng)裝置后連接板、隨動(dòng)裝置連桿、隨動(dòng)裝置滑座、隨動(dòng)裝置導(dǎo)向軸、隨動(dòng)裝置壓縮彈簧、隨動(dòng)裝置連接桿、步進(jìn)電機(jī)后連接板、軸頭、步進(jìn)電機(jī)連接桿、中間連接桿、滾珠絲杠、絲杠螺母、壓力傳感器、固定板、蝶型彈簧、滑塊、絲杠前連接板、絲杠后連接板、步進(jìn)電機(jī)前連接板、絲杠連接桿、主動(dòng)同步帶輪、主動(dòng)同步帶輪軸、圓錐齒輪軸、從動(dòng)圓錐齒輪、主動(dòng)圓錐齒輪、從動(dòng)同步帶輪軸、從動(dòng)同步帶輪和軸承；隨動(dòng)裝置前連接板和隨動(dòng)裝置后連接板分別安裝在隨動(dòng)裝置導(dǎo)向軸的前后兩端，隨動(dòng)裝置前連接板和隨動(dòng)裝置后連接板之間采用三個(gè)隨動(dòng)裝置連接桿固定連接；隨動(dòng)裝置滑座間隙配合安裝在隨動(dòng)裝置導(dǎo)向軸上，隨動(dòng)裝置壓縮彈簧安裝在隨動(dòng)裝置導(dǎo)向軸的前部，隨動(dòng)裝置壓縮彈簧的一端頂在隨動(dòng)裝置前連接板上，另一端頂在隨動(dòng)裝置滑座上；隨動(dòng)裝置滑座和隨動(dòng)裝置連桿分別與隨動(dòng)裝置搖桿連接組成搖桿滑塊機(jī)構(gòu)；隨動(dòng)裝置滾輪組件采用鋼制銷軸安裝在隨動(dòng)裝置搖桿上組成轉(zhuǎn)動(dòng)副；絲杠前連接板和絲杠后連接板分別安裝在滾珠絲杠的前后端組成轉(zhuǎn)動(dòng)副；絲杠前連接板和絲杠后連接板之間采用三個(gè)絲杠連接桿固定連接，絲杠后連接板和步進(jìn)電機(jī)前連接板通過三個(gè)中間連接桿連接，步進(jìn)電機(jī)前連接板與步進(jìn)電機(jī)后連接板通過三個(gè)步進(jìn)電機(jī)連接桿連接，步進(jìn)電機(jī)前連接板和步進(jìn)電機(jī)后連接板之間安裝有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的前端與聯(lián)軸器連接，步進(jìn)電機(jī)后連接板、步進(jìn)電機(jī)連接桿、中間連接桿、絲杠前連接板、絲杠后連接板、步進(jìn)電機(jī)前連接板和絲杠連接桿共同形成機(jī)架；滑塊與絲杠螺母固定連接，絲杠螺母與滑塊之間依次設(shè)有壓力傳感器、固定板和蝶型彈簧，絲杠螺母、壓力傳感器、固定板、蝶型彈簧和滑塊貫穿連接為一體；機(jī)架前后兩端的外側(cè)延周向分別均勻分布安裝有三個(gè)主動(dòng)曲柄和三個(gè)從動(dòng)曲柄，每個(gè)主動(dòng)曲柄和從動(dòng)曲柄之間均通過連桿連接，主動(dòng)曲柄、連桿、從動(dòng)曲柄與機(jī)架組成三組平行四邊形機(jī)構(gòu)，每組平行四邊形機(jī)構(gòu)上均安裝有同步齒型帶，每個(gè)連桿上安裝有前下支撐座和后下支撐座，前下支撐座和后下支撐座上分別與前上支撐座和后上支撐座連接；伺服電機(jī)組件安裝在由前下支撐座、前上支撐座組成的前支撐座和由后下支撐座、后上支撐座組成的后支撐座的定位孔內(nèi)并被夾緊；主動(dòng)圓錐齒輪安裝在伺服電機(jī)組件的輸出軸上，與安裝在圓錐齒輪軸上的從動(dòng)圓錐齒輪相互嚙合并傳遞動(dòng)力；圓錐齒輪軸和主動(dòng)同步帶輪軸上分別安裝有一個(gè)圓柱齒輪，兩個(gè)圓柱齒輪相互嚙合并傳遞動(dòng)力；主動(dòng)同步帶輪安裝在主動(dòng)同步帶輪軸上，從動(dòng)同步帶輪安裝在從動(dòng)同步帶輪軸上，主動(dòng)同步帶輪通過雙面同步齒型帶驅(qū)動(dòng)從動(dòng)同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)；從動(dòng)同步帶輪軸、主動(dòng)同步帶輪軸和圓錐齒輪軸通過軸承安裝在由前下支撐座、前上支撐座組成的前支撐座和由后下支撐、后上支撐座組成的后支撐座上；電池組安裝在隨動(dòng)裝置電池箱內(nèi)，為步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)組件供電，隨動(dòng)裝置電池箱壓板蓋在隨動(dòng)裝置電池箱上；隨動(dòng)裝置前連接板通過萬向聯(lián)軸節(jié)和軸頭與步進(jìn)電機(jī)后連接板相連，控制系統(tǒng)用電池箱固定在支撐板上，電池箱壓板安裝在控制系統(tǒng)用電池箱上方將控制系統(tǒng)用電池箱內(nèi)的電池壓緊，支撐板安裝在絲杠前連接板和絲杠后連接板上，為控制系統(tǒng)供電的電池放在電池箱中并用電池箱壓板壓緊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有主動(dòng)適應(yīng)和自適應(yīng)功能的履帶式管道機(jī)器人，其特征在于該機(jī)器人工作時(shí)，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)絲杠螺母移動(dòng)，與絲杠螺母固連在一起的滑塊隨絲杠螺母一起移動(dòng)，并通過小連桿推動(dòng)主動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿作平動(dòng)，從而保證履帶式管道機(jī)器人實(shí)現(xiàn)主動(dòng)適應(yīng)不同的管道直徑的功能并保持履帶與管道內(nèi)壁之間有壓力；當(dāng)管道機(jī)器人在行進(jìn)過程中遇到管道接頭和表面凹凸不平的局部障礙時(shí)，蝶型彈簧在增加的壓力作用下進(jìn)一步發(fā)生彈性變形，滑塊移動(dòng)并帶動(dòng)主動(dòng)曲柄回?cái)[，管道機(jī)器人外徑減小以自動(dòng)適應(yīng)管道接頭和表面凹凸不平的局部障礙；伺服電機(jī)組件通過從動(dòng)圓錐齒輪、主動(dòng)圓錐齒輪和一對圓柱齒輪驅(qū)動(dòng)主動(dòng)同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)雙面同步齒型帶運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)管道機(jī)器人的行駛功能。
【專利摘要】本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有主動(dòng)適應(yīng)和自適應(yīng)功能的履帶式管道機(jī)器人，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的由螺旋機(jī)構(gòu)、搖桿滑塊機(jī)構(gòu)、平行四邊形機(jī)構(gòu)組成的串聯(lián)式組合機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)適應(yīng)不同管道直徑的變化并保持履帶與管道內(nèi)壁之間有一定的壓力；利用一組安裝在絲杠螺母和滑塊之間的蝶型彈簧受力后產(chǎn)生的變形自動(dòng)適應(yīng)管道內(nèi)管道接頭、表面凹凸不平的局部障礙等工況；三個(gè)伺服電機(jī)經(jīng)圓錐齒輪和圓柱齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)三組同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)三條作為管道機(jī)器人履帶的雙面同步齒型帶運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)管道機(jī)器人的行駛功能；其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，操作運(yùn)行安全，可在不同直徑的管道內(nèi)工作，環(huán)境適應(yīng)性好，應(yīng)用廣泛。
【IPC分類】F16L101/30, F16L101/12, F16L55/34
【公開號】CN105135151
【申請?zhí)枴緾N201510665251
【發(fā)明人】張繼忠, 費(fèi)振佳, 趙梅, 薛耀勇, 于祥, 王慶前
【申請人】青島大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年10月15日