一種管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，包括基體和一對(duì)二自由度關(guān)節(jié)，所述二自由度關(guān)節(jié)包括連接蓋、內(nèi)齒輪托架、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)均設(shè)置在內(nèi)齒輪托架內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直齒圓柱外齒輪和直齒圓柱內(nèi)齒輪，直齒圓柱內(nèi)齒輪固定設(shè)置在內(nèi)齒輪托架上，直齒圓柱外齒輪與直齒圓柱內(nèi)齒輪相嚙合；擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一斜齒輪和第二斜齒輪，第二斜齒輪固定設(shè)置在所述連接蓋上，且第一斜齒輪與第二斜齒輪相嚙合。由于機(jī)器人單個(gè)模塊在管道內(nèi)可主動(dòng)繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，也可擺動(dòng)，因而可增強(qiáng)管道機(jī)器人對(duì)小曲率半徑、任意方向彎管的適應(yīng)能力，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和靈活性。
【專利說明】
一種管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種管道機(jī)器人，尤其涉及一種管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]城市燃?xì)夤艿雷鳛槌鞘腥細(xì)饨橘|(zhì)的主要輸送方式，隨著城市燃?xì)獾娘w速發(fā)展也進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)、維護(hù)新階段，然而在管道建成使用過程中，受長(zhǎng)期腐蝕老化、工程質(zhì)量、運(yùn)行維護(hù)不及時(shí)等因素的影響，將出現(xiàn)裂紋、腐蝕等缺陷。就當(dāng)前我國(guó)已建成使用的城市燃?xì)夤艿蓝裕^大部分運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，已進(jìn)入了故障頻發(fā)的“老齡期”。如果缺陷管道不能及時(shí)加以檢修，就會(huì)存在管壁減薄、燃?xì)庑孤兜劝踩[患，而泄露形成的燃空混合氣極易發(fā)生火災(zāi)或爆炸。
[0003]城市燃?xì)夤芫W(wǎng)事故對(duì)于人口密集、生產(chǎn)生活資料相對(duì)集中的城市，不可避免將會(huì)造成巨大損失。因此，從加強(qiáng)管道安全生產(chǎn)與管理、提高管道運(yùn)營(yíng)效益與使用安全等方面考慮，必須對(duì)城市燃?xì)夤艿老到y(tǒng)進(jìn)行定期檢測(cè)，由于我國(guó)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)具有環(huán)境復(fù)雜、管內(nèi)空間有限、管徑尺寸變化大、多彎管和T型管接頭等特點(diǎn)，而這些特點(diǎn)成為限制管道機(jī)器人載體在管道內(nèi)順利行進(jìn)的主要障礙，最終影響燃?xì)夤艿廊毕輽z測(cè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、彎道及T型管接頭通過能力強(qiáng)，能主動(dòng)適應(yīng)管道彎曲方向變化的管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明的管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，包括基體和一對(duì)分別設(shè)置在所述基體的兩端的二自由度關(guān)節(jié)；
[0007]所述二自由度關(guān)節(jié)包括連接蓋、內(nèi)齒輪托架、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中:
[0008]所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)、直齒圓柱外齒輪和直齒圓柱內(nèi)齒輪，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定設(shè)置在所述基體上，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸與所述直齒圓柱外齒輪固定連接，所述直齒圓柱內(nèi)齒輪固定設(shè)置在所述內(nèi)齒輪托架上，且所述直齒圓柱外齒輪與所述直齒圓柱內(nèi)齒輪相嗤合；
[0009]所述擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括擺動(dòng)電機(jī)、第一斜齒輪和第二斜齒輪，所述擺動(dòng)電機(jī)固定設(shè)置在所述內(nèi)齒輪托架上，所述擺動(dòng)電機(jī)的輸出軸與所述第一斜齒輪固定連接，所述第二斜齒輪固定設(shè)置在所述連接蓋上，且所述第一斜齒輪與所述第二斜齒輪相嚙合。
[0010]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、彎道及T型管接頭通過能力強(qiáng)，能主動(dòng)適應(yīng)管道彎曲方向變化。依靠步進(jìn)電機(jī)輸出的扭矩為管道機(jī)器人提供轉(zhuǎn)向力的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，特別適用于各類管道機(jī)器人在管道轉(zhuǎn)彎的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中二自由度關(guān)節(jié)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中二自由度關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)電機(jī)組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中轉(zhuǎn)軸架的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中連接蓋的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0018]本發(fā)明的管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0019]包括基體和一對(duì)分別設(shè)置在所述基體的兩端的二自由度關(guān)節(jié)；
[0020]所述二自由度關(guān)節(jié)包括連接蓋、內(nèi)齒輪托架、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中:
[0021 ]所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)、直齒圓柱外齒輪和直齒圓柱內(nèi)齒輪，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定設(shè)置在所述基體上，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸與所述直齒圓柱外齒輪固定連接，所述直齒圓柱內(nèi)齒輪固定設(shè)置在所述內(nèi)齒輪托架上，且所述直齒圓柱外齒輪與所述直齒圓柱內(nèi)齒輪相嗤合；
[0022]所述擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括擺動(dòng)電機(jī)、第一斜齒輪和第二斜齒輪，所述擺動(dòng)電機(jī)固定設(shè)置在所述內(nèi)齒輪托架上，所述擺動(dòng)電機(jī)的輸出軸與所述第一斜齒輪固定連接，所述第二斜齒輪固定設(shè)置在所述連接蓋上，且所述第一斜齒輪與所述第二斜齒輪相嚙合。
[0023]所述二自由度關(guān)節(jié)還包括轉(zhuǎn)軸架、穿軸和滾針軸承，所述轉(zhuǎn)軸架一端與所述內(nèi)齒輪托架固定連接在一起，所述轉(zhuǎn)軸架的另一端通過所述穿軸與所述連接蓋活動(dòng)連接，所述滾針軸承套設(shè)在所述內(nèi)齒輪托架上，且所述滾針軸承的外圈抵擋在所述基體的內(nèi)壁上。
[0024]所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括銜接塊和旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)和銜接塊均固定設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架上，且所述銜接塊固定連接在所述基體上。
[0025]所述擺動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括減速器，所述減速器的輸入軸與所述擺動(dòng)電機(jī)的輸出軸固定連接，所述減速器的輸出軸與所述第一斜齒輪固定連接。
[0026]所述連接蓋上至少設(shè)有一個(gè)第一凸耳，所述轉(zhuǎn)軸架上至少設(shè)有一個(gè)第二凸耳，且所述穿軸依次穿過所述第一凸耳和所述第二凸耳。
[0027]本發(fā)明的管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、彎道及T型管接頭通過能力強(qiáng)，能主動(dòng)適應(yīng)管道彎曲方向變化。
[0028]本發(fā)明的原理是:
[0029]如圖3所示，旋轉(zhuǎn)電機(jī)組件通過直齒圓柱外齒輪驅(qū)動(dòng)直齒圓柱內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸架一同旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸架周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);擺動(dòng)電機(jī)通過減速器驅(qū)動(dòng)第一斜齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過驅(qū)動(dòng)固連在連接蓋上的第二斜齒輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)連接蓋繞著轉(zhuǎn)軸架上的穿軸擺動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)二自由度關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)，主動(dòng)適應(yīng)管道任意方向的彎曲變化。
[0030]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)在于:
[0031]采用本發(fā)明的管道機(jī)器人的各個(gè)模塊可以在管道內(nèi)主動(dòng)繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以在管道內(nèi)主動(dòng)擺動(dòng)，使得本發(fā)明能夠主動(dòng)適應(yīng)管道彎曲方向的變化，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和靈活性。
[0032]具體實(shí)施例:
[0033]如圖1所示的一種管道機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)裝置，包括基體I和一對(duì)分別設(shè)置在所述基體I的兩端的二自由度關(guān)節(jié)2，所述二自由度關(guān)節(jié)2可以旋轉(zhuǎn)，可以擺動(dòng)。
[0034]如圖2所示，所述二自由度關(guān)節(jié)2包括連接蓋21、轉(zhuǎn)軸架22、內(nèi)齒輪托架23、滾針軸承24、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)25和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)26，所述轉(zhuǎn)軸架22—端與所述內(nèi)齒輪托架23固定連接在一起，所述轉(zhuǎn)軸架22的另一端與所述連接蓋21可擺動(dòng)連接，所述內(nèi)齒輪托架23與所述轉(zhuǎn)軸架22同軸固定連接，所述滾針軸承24套設(shè)在所述內(nèi)齒輪托架23上，且所述滾針軸承24的外圈抵擋在所述基體I的內(nèi)壁上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)25和所述擺動(dòng)機(jī)構(gòu)均位于所述內(nèi)齒輪托架23內(nèi)。
[0035]如圖3和圖4所示，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)25包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)251、銜接塊252、旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架253、直齒圓柱外齒輪254和直齒圓柱內(nèi)齒輪255，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)251和銜接塊252均固定設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架253上，且所述銜接塊252固定連接在所述基體I上，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)251的輸出軸與所述直齒圓柱外齒輪254固定連接，所述直齒圓柱內(nèi)齒輪255固定設(shè)置在所述內(nèi)齒輪托架23上，且所述直齒圓柱外齒輪254與所述直齒圓柱內(nèi)齒輪255相嚙合，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)251通過所述直齒圓柱外齒輪254與所述直齒圓柱內(nèi)齒輪255的嚙合來帶動(dòng)所述內(nèi)齒輪托架23旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)所述連接蓋21進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使機(jī)器人單個(gè)模塊在管道橫向截面內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)主動(dòng)繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0036]如圖3所示，所述擺動(dòng)機(jī)構(gòu)26包括擺動(dòng)電機(jī)261、減速器262、第一斜齒輪263和第二斜齒輪264，所述擺動(dòng)電機(jī)261固定設(shè)置在所述內(nèi)齒輪托架23上，所述減速器262的輸入軸與所述擺動(dòng)電機(jī)261的輸出軸固定連接，所述減速器262的輸出軸與所述第一斜齒輪263固定連接，所述第二斜齒輪264固定設(shè)置在所述連接蓋21上，且所述第一斜齒輪263與所述第二斜齒輪264相嚙合，所述擺動(dòng)電機(jī)261通過所述第一斜齒輪263與所述第二斜齒輪264的嚙合來帶動(dòng)所述連接蓋21進(jìn)行擺動(dòng)，使機(jī)器人單個(gè)模塊在管道縱向截面內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)擺動(dòng)。
[0037]如圖2至圖6所示，所述二自由度關(guān)節(jié)2還包括穿軸28，所述轉(zhuǎn)軸架22的另一端通過所述穿軸28與所述連接蓋21活動(dòng)連接，所述連接蓋21上至少設(shè)有一個(gè)第一凸耳211，所述轉(zhuǎn)軸架22上至少設(shè)有一個(gè)第二凸耳221，且所述穿軸28依次穿過所述第一凸耳211和所述第二凸耳221，所述二自由度關(guān)節(jié)2還包括卡圈27和調(diào)心球軸承29，所述第一凸耳211通過所述調(diào)心球軸承29與所述穿軸28活動(dòng)連接，所述卡圈27套設(shè)在所述穿軸28上，且所述卡圈27的一側(cè)抵擋在所述調(diào)心球軸承29的內(nèi)圈上，所述卡圈27的另一側(cè)抵擋在所述第二凸耳221上，最優(yōu)地，所述第一凸耳211的個(gè)數(shù)為2個(gè)，所述第二凸耳221的個(gè)數(shù)為2個(gè)，且所述第一凸耳211位于所述第二凸耳221之間。
[0038]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，包括基體(I)和一對(duì)分別設(shè)置在所述基體(I)的兩端的一.自由度關(guān)節(jié)(2)； 所述二自由度關(guān)節(jié)(2)包括連接蓋(21)、內(nèi)齒輪托架(23)、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(25)和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)(26)，其中: 所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(25)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)(251)、直齒圓柱外齒輪(254)和直齒圓柱內(nèi)齒輪(255)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(251)固定設(shè)置在所述基體(I)上，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(251)的輸出軸與所述直齒圓柱外齒輪(254)固定連接，所述直齒圓柱內(nèi)齒輪(255)固定設(shè)置在所述內(nèi)齒輪托架(23)上，且所述直齒圓柱外齒輪(254)與所述直齒圓柱內(nèi)齒輪(255)相嚙合； 所述擺動(dòng)機(jī)構(gòu)(26)包括擺動(dòng)電機(jī)(261)、第一斜齒輪(263)和第二斜齒輪(264)，所述擺動(dòng)電機(jī)(261)固定設(shè)置在所述內(nèi)齒輪托架(23)上，所述擺動(dòng)電機(jī)(261)的輸出軸與所述第一斜齒輪(263)固定連接，所述第二斜齒輪(264)固定設(shè)置在所述連接蓋(21)上，且所述第一斜齒輪(263)與所述第二斜齒輪(264)相嚙合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述二自由度關(guān)節(jié)(2)還包括轉(zhuǎn)軸架(22)、穿軸(28)和滾針軸承(24)，所述轉(zhuǎn)軸架(22)—端與所述內(nèi)齒輪托架(23)固定連接在一起，所述轉(zhuǎn)軸架(22)的另一端通過所述穿軸(28)與所述連接蓋(21)活動(dòng)連接，所述滾針軸承(24)套設(shè)在所述內(nèi)齒輪托架(23)上，且所述滾針軸承(24)的外圈抵擋在所述基體(I)的內(nèi)壁上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(25)還包括銜接塊(252)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架(253)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(251)和銜接塊(252)均固定設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架(253)上，且所述銜接塊(252)固定連接在所述基體(I)上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述擺動(dòng)機(jī)構(gòu)(26)還包括減速器(262)，所述減速器(262)的輸入軸與所述擺動(dòng)電機(jī)(261)的輸出軸固定連接，所述減速器(262)的輸出軸與所述第一斜齒輪(263)固定連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管道機(jī)器人的主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述連接蓋(21)上至少設(shè)有一個(gè)第一凸耳(211)，所述轉(zhuǎn)軸架(22)上至少設(shè)有一個(gè)第二凸耳(221)，且所述穿軸(28)依次穿過所述第一凸耳(211)和所述第二凸耳(221)。
【文檔編號(hào)】F16L55/18GK106051375SQ201610547980
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月12日
【發(fā)明人】曹建樹, 姬保平, 羅振興, 曹振, 鐘君, 李家政, 徐寶東, 張義
【申請(qǐng)人】北京石油化工學(xué)院