一种新型蠕动管道机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102661470102661470B(45)授权公告日2014.07.02(21)申请号201210154025.8US2008245258A1,2008.10.09,全文.(22)申请日2012.05.17审查员闻海燕(73)专利权人北京邮电大学地址100876北京市海淀区西土城路10号(72)发明人张延恒孙汉旭冯文龙(51)Int.Cl.F16L55/32(2006.01)(56)对比文件CN102401213A,2012.04.04,全文.CN101435522A,2009.05.20,全文.CN101307855A,2008.11.19,全文.CN101788093A,2010.07.28,全文.GB2088554A,1982.06.09,全文.权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图5页附图5页(54)发明名称一种新型蠕动管道机器人(57)摘要本发明涉及一种管道机器人研究领域，尤指一种带单向行走机构可后退的新型蠕动管道机器人。本发明公开了一种带单向行走机构和滚珠丝杠并可实现管内后退功能的蠕动管道机器人，它包括：前机体、滚珠丝杠、后机体、支撑轮结构和单向行走结构。滚珠丝杠与前机体固定，穿过后机体，并与安装在后机体的丝杠螺母形成蠕动行走的驱动装置。在机器人前、后机体的两端各安装有一套支撑轮机构，每个支撑轮机构在周向均匀的分布若干个支撑轮腿，以防止机器人在管道内倾倒。同时前、后机体上分别安装若干套单向行走机构，保证机器人向前行走，通过手动拉线可以使单向行走机构失效，从而实现机器人在管道内的后退。该发明所得到的机器人驱动效率高，能够顺利通过直线型管道，并具有一定的变径管道适应能力和强大的牵引能力，同时还能实现机器人在管道内的后退。CN102661470BCN102647BCN102661470B权利要求书1/2页1.一种新型蠕动管道机器人，它包括：前机体壳身和后机体壳身，前、后机体壳身的端部设有前、后机体端盖；机器人的蠕动驱动机构，其包括驱动装置和传动装置，驱动装置固定在前机体上或后机体上，传动装置包括滚珠丝杠及对应的丝杠螺母，滚珠丝杠前端通过法兰固定在前机体上，并贯穿后机体，对应的丝杠螺母固定在后机体上；支撑轮机构，其包括分别安装在机体前后的支撑环，所述支撑环圆周均匀的分布有若干个径向孔，支撑轮腿在支撑轮弹簧的作用下可沿孔移动；单向行走机构，其包括滑动块、摆杆一和摆杆二、扭转弹簧和连杆，即安装在前后机体上的行走机构，所述行走机构只能向一个方向移动；行走制动机构，其包括安装在前、后机体中间的行走机构调整块，所述行走机构调整块套在与丝杠同轴的滑杆上并可沿滑杆滑动，其后面有处于压缩状态的制动弹簧，将行走机构调整块推向滑杆前端，行走机构调整块与一根拉线连接，即手动拉线，行走机构调整块径向表面带有若干凸台，与相对应单向行走机构的滑块底端接触。2.根据权利要求1所述的一种新型蠕动管道机器人，其特征在于：所述驱动装置为电机，该电机驱动丝杠或丝杠螺母；所述传动装置包括位于机器人轴线的滚珠丝杠及对应的丝杠螺母，驱动电机安装在电机壳上，电机壳固定在所述机体壳身上，传动装置的滚珠丝杠固定在前机体上，对应的丝杠螺母固定在后机体上。3.根据权利要求1所述的一种新型蠕动管道机器人，其特征在于：可使机器人自动定位及保持站立的支撑轮机构，所述支撑轮机构包括支撑环、支撑轮弹簧和支撑轮腿，所述支撑环固定在机体的前端和后端，其圆周上均匀的分布有若干个径向孔，支撑轮腿安装在孔内，并通过支撑轮弹簧与孔底部接触，保证支撑轮腿始终压紧在管壁上。4.根据权利要求1或3所述的一种新型蠕动管道机器人，其特征在于：可沿管道径向移动的支撑轮腿，所述支撑轮腿包括轮腿、滚轮和轮轴，所述轮腿轴向形状与支撑环的深孔相同，轮腿只有一个自由度，即沿孔移动，其末端固定有与管道截面平行的轮轴，滚轮通过轴承与轮轴可旋转的连接。5.根据权利要求1所述的一种新型蠕动管道机器人，其特征在于：与管道内壁紧密接触的单向行走机构，所述单向行走机构包括滑动块、摆杆一和摆杆二、扭转弹簧和连杆；所述滑动块安装在所述前、后机体的壳身与端盖之间的凹槽里，并可沿凹槽滑动，其末端与所述行走机构调整块的凸台接触，所述摆杆一和摆杆二与滑动块铰接，两摆杆可绕滑动块旋转，摆杆上装有扭转弹簧，使行走机构保持与管道内壁紧密接触；所述连杆与两摆杆末端铰接，同滑动块一起构成平行四边形机构，所述摆杆一和摆杆二末端安装两个单向行走块。6.根据权利要求1或5的所述的一种新型蠕动管道机器人，其特征在于：只能单向移动的单向行走块，该单向行走块的一种实施方案包括滚轮、单向轴承和轮轴，所述滚轮内安装一单向轴承，使滚轮只能单向旋转，轮面上套有三