步进式管道机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105840950A(43)申请公布日2016.08.10(21)申请号201610392227.4(22)申请日2016.06.06(71)申请人沈阳建筑大学地址110168辽宁省沈阳市浑南新区浑南东路9号(72)发明人罗继曼张东跃魏泽明张晓单(74)专利代理机构北京华仲龙腾专利代理事务所(普通合伙)11548代理人李静(51)Int.Cl.F16L55/26(2006.01)B08B9/049(2006.01)F16L101/12(2006.01)F16L101/16(2006.01)F16L101/30(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称步进式管道机器人(57)摘要一种步进式管道机器人，属于机器人技术领域。包括两组对称连接的模块组，即模块Ⅰ和模块Ⅱ；每组模块组由单元Ⅰ和单元Ⅱ构成，单元Ⅰ沿圆周设置伸缩腿，单元Ⅱ沿圆周设置支撑腿，所述伸缩腿和支撑腿至少三个，沿相同角度和方向对应设置，伸缩腿连接伸缩机构，伸缩机构置于单元Ⅰ内，通过伸缩机构控制伸缩长度，两组模块的伸缩腿实现交替夹紧和放松，使两组模块交替步进运动。本发明整机结构紧凑实用，较小的轴向尺寸便于在管道中转弯；伸缩腿的夹紧方式，可以避免管道壁的湿滑带来的行走困难；驱动装置均位于封闭的外壳中，可以防止外界环境的影响；支撑轮长度可调，可以适应管径在一定范围内的变化。CN105840950ACN105840950A权利要求书1/1页1.一种步进式管道机器人，其特征在于：包括两组对称连接的模块组:模块Ⅰ和模块Ⅱ，每组模块组由单元Ⅰ和单元Ⅱ构成，单元Ⅰ沿圆周设置伸缩腿，单元Ⅱ沿圆周设置支撑腿，所述伸缩腿和支撑腿至少三个，沿相同角度和方向对应设置，伸缩腿连接伸缩机构，伸缩机构置于单元Ⅰ内，通过伸缩机构控制伸缩长度，两组模块的伸缩腿实现交替夹紧和放松，使模块Ⅰ和模块Ⅱ交替步进运动。2.根据权利要求1所述步进式管道机器人，其特征在于：所述两模块组间的连接结构包括步进丝杆、导向螺母、电机Ⅰ和三个导向杆，两连接模块分别在单元Ⅱ上分设置导向螺母和电机Ⅰ，步进丝杆一端连接电机Ⅰ，另一端连接导向螺母，在安装电机的单元Ⅱ上均布三个导向杆，在安装导向螺母的单元Ⅱ上设置导向杆套，通过电机Ⅰ驱动步进丝杆转动，通过三个导向杆导向，调整两模块间的距离。3.根据权利要求2所述步进式管道机器人，其特征在于：所述电机Ⅰ固定在钣金壳体上靠近步进丝杆的一侧安装限位传感器，限位传感器和电机Ⅰ保持信号传递，当步进丝杆运动到达极限位置时，限位传感器发出信号,触发电机Ⅰ停转,电机Ⅰ停顿4秒后反向旋转，电机Ⅰ停顿时，模块Ⅰ和模块Ⅱ处于交换夹紧和放松状态。4.根据权利要求1所述步进式管道机器人，其特征在于：所述伸缩腿由伸缩支杆和端部的支撑块构成，支撑块用于支撑管道内壁，伸缩支杆连接伸缩机构。5.根据权利要求1所述步进式管道机器人，其特征在于：所述伸缩机构包括伸缩丝杆、伸缩螺母、轴承座、主锥齿轮、副锥齿轮、大传动齿轮、小传动齿轮和电机Ⅱ，电机Ⅱ置于单元Ⅰ内的钣金支架上，电机Ⅱ的输出端连接小传动齿轮，小传动齿轮与大传动齿轮啮合，主锥齿轮与大传动齿轮同轴，副锥齿轮与伸缩腿个数相同，沿圆周均布，分别与主锥齿轮啮合，副锥齿轮上设置有轴承座，伸缩丝杆一端连接在轴承座上，另一端与伸缩腿上设置的伸缩螺母配合连接。6.根据权利要求5所述步进式管道机器人，其特征在于：所述单元Ⅰ为钣金壳体结构，其上开有伸缩腿通过的开孔，在开孔处设置伸缩腿导向套，导向套上设置扭矩传感器，扭矩传感器与电机Ⅱ保持信号传递，当伸缩丝杆所受扭矩超过限定值，扭矩传感器发出信号，电机Ⅱ停转，在保护电机不损坏的同时，防止螺旋副运动超出伸缩腿伸缩极限。7.根据权利要求1所述步进式管道机器人，其特征在于：所述支撑腿包括支撑轮、支杆和弹簧减震器，弹簧减震器一端连接在单元Ⅱ钣金护板上，另一端连接支杆，支杆端部安装支撑轮。2CN105840950A说明书1/4页步进式管道机器人技术领域[0001]本发明属于机器人技术领域，特别是涉及一种步进式管道机器人，是一种能够实现在管道内主动地步进式行走的装置。可用于各种管径管道系统的检测、维修和清淤任务。背景技术[0002]管道机器人综合了移动载体技术和管道作业技术，主要用于输油气管道检测喷涂、接口焊接，地下排水管道系统的异物清理和疏通。移动载体的运动方式是管道机器人的技术核心，包括主动运动和被动运动两大类型。目前国内外研究的主动运动管道机器人主要有履带式、仿生式、螺旋驱动式、支撑轮式和平底车轮式，被动运动式有PIG管道机器人。目前国内外管道机器人均处于发展阶段，主动式的管道机器人处于研究阶段。管道机器人的应用中大多具有一些常见问题，弯道通过性能