专利名称：倍力式管道机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于管道作业的机器人。
背景技术：
随着海洋技术的发展，利用管道进行联接的情况越来越多，为了减少管道破裂磨损等给工程带来的经济损失以及对海洋的污染，对稳定性高的管道机器人的研究是十分有必要的，现有的管道机器人大多数机构繁琐，稳定性不够好，没有充分利用机构的优势实现高稳定性、高效率的机器人。针对上述情况，以成本低、高可靠性、高稳定性、易拆装维护、易生产、结构简单等为主要设计思想，本专利公布了一种倍力式管道机器人，该管道机器人通过其中的两张紧机构同时张紧方式实现倍力，达到良好的稳定性和可靠性要求。同时，在所查文献中也有不少管道作业机器人，按实现的原理形式可大致分为以下主要几类基于伸缩脚和左右摆动的腿，左右单元的脚交替踩住和离开管壁，靠腿的摆动时整个机器人左右移动，每个单元上有使脚伸缩的脚伸缩机构和使腿摆动的腿摆动机构，脚离开和踩住管壁的径向直线运动又小电机带动(李元宗，史贯柱，郑利红，李宏艳，荣国宏，管内行走机器人，专利号95100M2. 2)，该机器人虽然有很大的牵引力和跨越障碍物的能力，但是这种机器人的稳定性会受到限制，如有一个脚的张紧机构失效，则该机器人就不能移动和工作了 ；另外一种管内行走机器人(陈炯，管内行走机器人，专利号 200410029964.幻，具有行走机构、机器人控制器、控制电源；机器人肩部和大臂之间铰链联接，大臂与小臂之间由肘关节轴铰链，小臂与手部之间铰接组成关节型手臂，关节型手臂安装在机器人腰部的关节轴上，控制电源安装在机器人腰部的电气盒内，机器人腰部安装在机器人行走机构的导轨里，单片机系统经两组双列二十四脚插座、插头与电缆，分别和机器人肩部、大臂、小臂、手腕机电模块电气盒内的输入接口电路输出端，这种管内机器人驱动动力较小，效率较低，且易损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供设计新颖、结构可靠、可实现不同直径的管道行走倍力式管道机器人。本发明的目的是这样实现的本发明倍力式管道机器人，其特征是包括丝杠和三个相同的行走单元，丝杠穿过行走单元并与行走单元相连，行走单元包括壳体、两个直流电机、外表面带有凸轮机构的内齿大齿轮、三个小齿轮、张紧杆、支撑轮、蜗轮、蜗杆，三个小齿轮与内齿大齿轮啮合、并通过轴承支撑在壳体上，两个直流电机安装在壳体里，第一直流电机与三个小齿轮的其中之一相连，第二直流电机连接蜗杆，蜗杆与蜗轮相连，支撑轮安装在壳体外，张紧杆安装在内齿大齿轮外，所述的行走单元共有三个。本发明还可以包括1、所述的张紧杆上安装橡胶套。
2、所述的每个行走单元包括三个张紧杆和六个支撑轮。3、所述的丝杠两端安装管道作业单元。本发明的优势在于本发明设计新颖，结构可靠，通过两段行走单元同时张紧以使张紧力增倍，实现倍力，有利于机器人管道行走的稳定性，可实现不同直径的管道行走。
图1为本发明的主视图；图2为本发明的左视图；图3为本发明的内部剖视图。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细地描述实施方式1:结合图1 3，倍力式管道机器人包括管道作业单元1、橡胶套2、轴套3、张紧杆4、 支撑轮5、轴承支座6、轴套7、轴承8、蜗杆9、轴套10、丝杠11、挡板12、轴承13、蜗轮14、行走单元外壳15、直流电机16、轴承17、电机挡板18、张紧杆挡板19、轴套20、内齿大齿轮21、 键22、小齿轮23。本发明有三个结构完全相同的行走单元，每个行走单元均有三个可径向伸缩的张紧杆4和六个支撑轮5，张紧机构由三个相同的小齿轮23和一个外表面带有凸轮机构的内齿大齿轮21组成，其中一个小齿轮通过键连接和联轴器联接到直流电机16上，每个小齿轮通过轴承支撑在行走单元的壳体15上，张紧时则通过直流电机16带动行星轮系凸轮中的小齿轮23转动一定角度使张紧杆4张紧到管壁上，另外，张紧杆4上均装有摩擦系数较高的橡胶套2，利于增大摩擦，同时保护张紧杆4，直流电机16均通过螺栓螺母联接固定到行走单元的壳体15上，且通过轴承支撑，每个行走单元靠直流电机16带动蜗杆9转动，从而带动蜗轮14转动，最后通过螺旋丝杠机构带动丝杠11运动实现行走单元的左右移动，蜗轮 14用两边对称的轴承13支撑，两个管道作业单元通过螺纹联接固定在丝杠11上，且用六个支撑轮5支撑在管道内壁，分布在机器人两侧，行走单元上还有轴套3、7、10和20、轴承支撑板6、挡板12、电机挡板18，用于支撑和传递动力，挡板12与电机挡板18用螺钉固定在行走单元壳体15上。直流电机16带动小齿轮23转动，此时三个小齿轮23带动内齿大齿轮21转动，内齿大齿轮21外表面成凸轮形状，当内齿大齿轮转动一定角度时，张紧杆4与内齿大齿轮接触，带动张紧杆4径向运动，使其张紧至管壁。通过使用不同长度的张紧杆4和支撑轮5以适应多种直径的管道。通过附图1，本发明是通过以下步骤实现移动的步骤1 左侧和中间行走单元张紧机构工作，张紧杆4张紧到管壁，左侧和中间行走单元直流电机16同时工作，使右侧行走单元与丝杠11共同向前运动；步骤2 右侧行走单元张紧机构工作，中间行走单元张紧机构收缩，左侧和右侧行走单元直流电机16共同工作，使中间行走单元与丝杠11共同向前运动；步骤3 中间行走单元张紧机构工作，左侧行走单元张紧机构收缩，中间和右侧行走单元直流电机16共同工作，使左侧行走单元与丝杠11共同向前运动；步骤4 三个行走单元张紧机构均工作，行走电机16同时反转，使丝杠11向后移
动一段距离；步骤5 循环上述工作过程，实现机器人在管道内倍力前行。张紧机构的工作工程在张紧机构不工作时，行走单元靠支撑轮5支撑在管内，当需要张紧时，直流电机 16工作，带动小齿轮23转动，从而带动内齿大齿轮21转动，此时另外两个小齿轮跟着转动， 起支撑作用，内齿大齿轮21外轮廓是凸轮机构，当内齿大齿轮21转动一定角度，可使张紧杆4与凸轮作用，实现径向移动，使其张紧在管壁内。机器人横向移动工作过程在张紧机构工作后，行走单元张紧在管壁内，此时张紧的行走单元内直流电机四工作，使蜗杆9转动，蜗杆9带动蜗轮14转动，蜗轮14通过螺纹联接带动丝杠11，使得丝杠 11和另一个未张紧的行走单元共同实现横向运动。
权利要求
1.倍力式管道机器人，其特征是包括丝杠和三个相同的行走单元，丝杠穿过行走单元并与行走单元相连，行走单元包括壳体、两个直流电机、外表面带有凸轮机构的内齿大齿轮、三个小齿轮、张紧杆、支撑轮、蜗轮、蜗杆，三个小齿轮与内齿大齿轮啮合、并通过轴承支撑在壳体上，两个直流电机安装在壳体里，第一直流电机与三个小齿轮的其中之一相连，第二直流电机连接蜗杆，蜗杆与蜗轮相连，支撑轮安装在壳体外，张紧杆安装在内齿大齿轮外，所述的行走单元共有三个。
2.根据权利要求1所述的倍力式管道机器人，其特征是所述的张紧杆上安装橡胶套。
3.根据权利要求1或2所述的倍力式管道机器人，其特征是所述的每个行走单元包括三个张紧杆和六个支撑轮。
4.根据权利要求1或2所述的倍力式管道机器人，其特征是所述的丝杠两端安装管道作业单元。
5.根据权利要求3所述的倍力式管道机器人，其特征是所述的丝杠两端安装管道作业单元。
全文摘要
本发明的目的在于提供倍力式管道机器人，包括丝杠和三个相同的行走单元，丝杠穿过行走单元并与行走单元相连，行走单元包括壳体、两个直流电机、外表面带有凸轮机构的内齿大齿轮、三个小齿轮、张紧杆、支撑轮、蜗轮、蜗杆，三个小齿轮与内齿大齿轮啮合、并通过轴承支撑在壳体上，两个直流电机安装在壳体里，第一直流电机与三个小齿轮的其中之一相连，第二直流电机连接蜗杆，蜗杆与蜗轮相连，支撑轮安装在壳体外，张紧杆安装在内齿大齿轮外，所述的行走单元共有三个。本发明设计新颖，结构可靠，通过两段行走单元同时张紧以使张紧力增倍，实现倍力，有利于机器人管道行走的稳定性，可实现不同直径的管道行走。
文档编号F16L55/32GK102192385SQ201110100768
公开日2011年9月21日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者刘载淳, 张校东, 徐鹏, 李林, 李齐悦, 王洪光, 王茂林, 胡胜海, 赵晓丽, 邓坤秀 申请人:哈尔滨工程大学