专利名称：一种管道机器人行走装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种管道机器人，尤其是一种管道机器人行走装置。
背景技术：
管道机器人的一种类型为蠕行机器人，专利号为200620003659. 3，名称为“连杆 蠕行管道机器人”的中国实用新型专利公开了一种连杆蠕行管道机器人，其中包括两个定 位器和设于该两个定位器之间的若干可伸缩的连杆机构，通过前后两个定位器交替地在管 壁上固定和所述连杆机构的伸缩，实现机器人在管道中的移动。其中的定位器在连杆机构 的伸缩作用下在管道中行走。现有技术中定位器上设置的行走装置或者是轮式机构，或者 是履带机构，这些行走装置都存在不能或不方便自锁和自动解锁的问题，使得管道机器人 在管道中作业时，尤其是在竖直的管道中向上行走时不易定位或作业结束后不能快捷地移 动。
实用新型内容本实用新型的目的在于改进现有技术的不足，提供一种前进时自动解锁、停顿时 自动锁死，特别适合管道机器人向上行走需要的管道机器人行走装置。本实用新型的目的是这样实现的一种管道机器人行走装置，包括一滚轮机构、一脚步机构和一连接机构，所述滚轮机构包括至少两个滚轮轴，在每个滚轮轴上通过轴承固设一个滚轮；所述脚步机构为一板体，该板体上设有轴槽，该轴槽的数目与所述滚轮的数目匹 配，轴槽的宽度与该滚轮轴的直径相当，使得每个所述滚轮轴穿设在该轴槽中且可沿所述 轴槽移动，所述轴槽相对于管壁倾斜地设置，使得所述滚轮机构当其中的所述滚轮轴在该 轴槽的一端时所述滚轮露出所述板体的一侧边缘的部分较大，而当所述滚轮轴位于该轴槽 的另一端时，所述滚轮露出所述板体的一侧边缘的部分较小；所述连接机构为一杆体，其一端与所述板体铰接固定。进一步地，所述连接机构与所述板体的铰接结构最好是这样的结构在所述板体 和所述杆体之间设置杆体转动限位结构，限制所述杆体相对于板体垂直设置基础上转动角 度为士(10° 20° )。所述转动角度优选为士 15°。所述的转动限位结构可以是，在所述板体上所述杆体的铰接点的两侧各开设一扇 形限位槽，该限位槽的中心对称轴与相对于板体垂直设置的杆体的轴线重合，在所述杆体 上凸设有两个限位块，其形状和大小为当该杆体铰接在所述板体上时，所述限位块相匹配 地设置在所述限位槽中，所述限位槽的两侧直边即为限位部。本实用新型提供的管道机器人行走装置是与前述专利号为200620003659. 3的实 用新型专利中公开的“连杆蠕行管道机器人”中的配合使用，将本管道机器人行走装置通过 所述连接机构连接在连杆蠕行管道机器人的定位器上。一个定位器上相对地横向设置两个 行走装置，其分别抵在相对的管壁上。停止行走时，在重力的作用下，通过滚轮轴的所述轮槽中的移动实现行走装置自锁，在重新启动行走时又可以自动解除自锁。如此，通过本行走 装置，就可以实现本管道机器人在倾斜管或垂直管内向上运动停止运动时的自锁和重新启 动时的自动解锁的目的。本实用新型提供的管道机器人行走装置，通过与连杆蠕行管道机器人结合，可以 使得该机器人可以在行走过程中可能自动锁止和自动解除锁止。而这在当机器人在竖直管 道中行走更是非常重要。下面通过附图对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型提供的管道机器人行走装置的结构示意图；图2为本管道机器人行走装置在竖直管道中行走时的状态示意图；图2A为图2的A-A剖视结构示意图；图2B为图2的B-B剖视结构示意图；图3为本管道机器人行走装置在竖直管道中锁止时的状态示意图；图4为杆体和板体铰接限位结构的结构示意图；图4A和图4B分别为杆体位于板体两个极限位置的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本实用新型提供的管道机器人行走装置，包括一滚轮机构、一 脚步机构和一连接机构，所述滚轮机构包括至少两个滚轮轴1，在每个滚轮轴1上通过轴承固设一个滚轮 2 ；所述脚步机构为一板体3，该板体3上设有轴槽，该轴槽31的数目与所述滚轮2的 数目匹配，即轴槽31可以与滚轮2的数目相等，一个滚轮2的滚轮轴1插设在一个轴槽31 中，各个轴槽31在板体3上前后排列。也可以是，轴槽31的数目为所述滚轮2的两倍，板 体3为两块相对固联的对板，每块对板上轴槽31结构如前所述，而两对板上的轴槽两两相 对。所述的轴槽31，其为长条槽，该轴槽的对数的数目与所述滚轮的数目匹配，轴槽31的 宽度与该滚轮轴1的直径相当，使得每个所述滚轮轴1的一端或两端穿设在该对轴槽31中 且可沿所述轴槽31移动，各个轴槽的结构尺寸全等。所述轴槽31相对于管壁A倾斜地设 置，使得所述滚轮机构当其中的所述滚轮轴1在该轴槽31的一端时所述滚轮2露出所述板 体3的一侧边缘的部分较大，而当所述滚轮轴1位于该轴槽31的另一端时，所述滚轮2露 出所述板体31该侧边缘的部分较小；所述连接机构为一杆体4，其一端与所述板体铰接固定。在使用时，本实用新型提供的管道机器人行走装置是与前述专利号为 200620003659. 3的实用新型专利中公开的“连杆蠕行管道机器人”中的配合使用，其中的连 接机构的杆体4的另一端与连杆蠕行管道机器人上的定位器5相连接。本行走装置的工作原理是这样的在使用时，该轴槽的倾斜方向是轴槽的前端距离管壁较近，后端距离管壁较远； 前端为前进方向。在一个定位器5上可以左右或上下设置两个本行走装置，也可以在上下左右方向上设置四个本行走装置51。在四个方向上将定位器支撑在管道中。当定位器5在连杆机构的带动下移动时，本行走装置中的脚步机构即板体3被定 位器5拉动，滚轮轴1位于轴槽31中的位置使得滚轮2或套设在滚轮上的履带滚轮伸出板 体部分较少，但能够保持与管壁A接触，滚轮对于管壁的横向压力较小，能够顺畅地沿管壁 行进。当定位器5停止下来时，其上的本行走装置的滚轮2停止行走。如果这时行走装置 位于上坡甚至于竖直的管段时，在重力的作用下板体3的下移使得滚轮轴1相对于轴槽31 移动，使得滚轮轴1伸出板体31的部分增加，即可使得滚轮2或套设在滚轮上的履带到定 位器5之间的距离增长，管壁的直径不变，即可以通过杆体4和滚轮2给管壁A —个横向的 压力，滚轮2或履带压紧在管壁上，增大其与管壁间的摩擦力，这时，安装在定位器5相对两 侧的两个行走装置压抵支撑管壁，从而可以在坡面或垂直管壁上自锁固定(如图3所示) 而不会下滑。当定位器5重新开始移动时，拉动板体3，即可使得滚轮轴1在板体3的轴槽 31中移动，随之可使得滚轮2向板体3内缩回一些，前述的横向压力减小，即可恢复本行走 装置在管道中的行走功能。进一步地，所述连接机构与所述板体的铰接结构可以使得杆体4相对于板体3转 动，如果转动角度没有限定，就有可能使得板体3不能很好地保持与管壁A的基本平行，致 使其上前后排列的滚轮中，有些滚轮与管壁接触，有些滚轮与管壁脱离接触，使得行走不顺 畅。因此，有必要对于杆体4和板体3之间的转动角度进行限制。在所述板体3和所述杆 体4之间设置杆体转动限位结构，限制所述杆体4相对于板体3在相互垂直设置的基础上 转动角度为士(10° 20° )，优选为15°。所述的转动限位结构可以有多种，例如，可以在板体的与杆体同侧的表面上的相 应位置上设置挡块或挡销，从而挡住杆体不使其过度转动。为了使得板体和杆体之间的限 位结构比较稳定，其可以是如图2、图2A和图2B所示的结构，在所述板体3上位于其与所述 杆体4的铰接连接点的两侧各开设一扇形限位槽32，该限位槽32的中心对称轴与相对于板 体3垂直设置的杆体4的轴线重合，在所述杆体4上凸设有两个限位块41，其形状和大小 为当该杆体4通过螺钉42铰接在所述板体3上时，所述限位块41相匹配地设置在所述限 位槽32中，所述限位槽32的两侧直边即为限位部。图4和图4A、图4B示出了杆体4与板 体3垂直和向两个方向转过15°时的状态示意图。在所限定的角度范围内的倾斜还是不会 影响到本行走装置的行走的。但是，如果倾斜角度超过上述角度范围，则就可能导致管路机 器人在管道中行走不顺畅。
权利要求一种管道机器人行走装置，其特征在于包括一滚轮机构、一脚步机构和一连接机构，所述滚轮机构包括至少两个滚轮轴，在每个滚轮轴上通过轴承固设一个滚轮；所述脚步机构为一板体，该板体上设有轴槽，该轴槽的数目与所述滚轮的数目匹配，轴槽的宽度与该滚轮轴的直径相当，使得每个所述滚轮轴穿设在该轴槽中且可沿所述轴槽移动，所述轴槽相对于管壁倾斜地设置，使得所述滚轮机构当其中的所述滚轮轴在该轴槽的一端时所述滚轮露出所述板体的一侧边缘的部分较大，而当所述滚轮轴位于该轴槽的另一端时，所述滚轮露出所述板体的一侧边缘的部分较小；所述连接机构为一杆体，其一端与所述板体铰接固定。
2.根据权利要求1所述的管道机器人行走装置，其特征在于所述连接机构与所述板 体的铰接结构是这样的结构在所述板体和所述杆体之间设置杆体转动限位结构，限制所 述杆体相对于板体垂直设置基础上转动角度为士 10° 20°。
3.根据权利要求2所述的管道机器人行走装置，其特征在于所述转动角度为士15°。
4.根据权利要求2或3所述的管道机器人行走装置，其特征在于所述的转动限位结 构是，在所述板体上所述杆体的铰接点的两侧各开设一扇形限位槽，该限位槽的中心对称 轴与相对于板体垂直设置的杆体的轴线重合，在所述杆体上凸设有两个限位块，其形状和 大小为当该杆体铰接在所述板体上时，所述限位块相匹配地设置在所述限位槽中，所述限 位槽的两侧直边即为限位部。
专利摘要本实用新型公开了一种管道机器人行走装置，其包括一滚轮机构、一脚步机构和一连接机构，所述滚轮机构包括至少两个滚轮轴，在每个滚轮轴上通过轴承固设一个滚轮；所述脚步机构为一板体，该板体上设有轴槽，其为长条槽，该轴槽的数目与所述滚轮的数目匹配，每个所述滚轮轴穿设在该轴槽中且可沿所述轴槽移动，所述轴槽相对于管壁倾斜地设置，使得所述滚轮机构当其中的所述滚轮轴在该轴槽的一端时所述滚轮的部分露出所述板体的一侧边缘，而当所述滚轮轴位于该轴槽的另一端时，所述滚轮全部位于所述板体上；所述连接机构为一杆体，其一端与所述板体铰接固定。本管道机器人行走装置前进时自动解锁、停顿时自动锁死，特别适合管道机器人向上行走的应用。
文档编号B25J5/00GK201702775SQ20102019630
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者杨志成 申请人:北京联合大学生物化学工程学院