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 具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人

【申請公布號: CN116834860A;申請權利人:蕪湖柔創科技有限公司; 長三角哈特機器人產業技術研究院;發明設計人: 張大鵬; 鄭正; 廖圓; 趙建文;】
 
摘要:
本發明涉及一種具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人,其解決了現有用于管道檢測的機器人設置三個步進電機分別驅動三組履帶導致機器人整機質量較大,整機體積較大,線纜繁多,對于內壁凹凸起伏、截面形狀多變,內徑尺寸變化的管道適應性較差的技術問題,其支撐基座、履帶運行驅動電機、蝸桿、第一同步帶輪、第二同步帶輪、第三同步帶輪、第四同步帶輪、第一斜桿、第二斜桿、第一連桿、第一履帶、第二履帶、第三履帶、第三斜桿、第四斜桿、第二連桿、第五同步帶輪、第六同步帶輪、第七同步帶輪、第八同步帶輪、第五斜桿、第六斜桿、第三連桿、主動變形驅動裝置。本發明廣泛用于管道、閥門、罐型容器探測和維修。
 
主權項:
1.一種具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人,其特征在于,包括支撐基座、履帶運行驅動電機、蝸桿、支撐套、第一同步帶輪、第二同步帶輪、第三同步帶輪、第四同步帶輪、第一螺栓、第二螺栓、第一斜桿、第二斜桿、第一連桿、第一履帶、第一左扭簧、第一右扭簧、第二履帶、第三斜桿、第四斜桿、第二連桿、第五同步帶輪、第六同步帶輪、第七同步帶輪、第八同步帶輪、第三螺栓、第四螺栓、第二左扭簧、第二右扭簧、第三履帶、第五斜桿、第六斜桿、第三連桿、第九同步帶輪、第十同步帶輪、第十一同步帶輪、第十二同步帶輪、第五螺栓、第六螺栓、第三左扭簧、第三右扭簧、主動變形驅動裝置;所述履帶運行驅動電機與支撐基座連接,所述蝸桿的一端與履帶運行驅動電機的輸出軸連接,所述支撐套通過螺栓與支撐基座固定連接,所述蝸桿的另一端套在支撐套上;所述支撐基座設有第一斜桿連接部、第二斜桿連接部、第三斜桿連接部、第四斜桿連接部、第五斜桿連接部和第六斜桿連接部,支撐基座的后端設有電機連接孔,支撐基座的中部設有蝸桿容納腔;所述第一斜桿連接部的前部設有第一臺階,所述第二斜桿連接部的前部設有第一臺階;所述第三斜桿連接部的前部設有第一臺階,所述第四斜桿連接部的前部設有第一臺階,所述第五斜桿連接部的前部設有第一臺階,所述第六斜桿連接部的前部設有第一臺階;所述第一螺栓連接于第一斜桿連接部和第二斜桿連接部之間,第一螺栓的中部通過第一襯套連接有第一軸承,所述第一同步帶輪與第一軸承連接;所述第二螺栓連接于第一斜桿連接部和第二斜桿連接部之間,所述第二螺栓的中部通過第二襯套連接有第二軸承,所述第二同步帶輪與第二軸承連接;所述第一斜桿的一端與第一螺栓轉動連接,所述第二斜桿的一端與第二螺栓轉動連接,所述第三同步帶輪與第一斜桿的另一端轉動連接,所述第四同步帶輪與第二斜桿的另一端轉動連接;所述第一連桿的一端與第一斜桿轉動連接,第一連桿的另一端與第二斜桿轉動連接;所述第一斜桿、第二斜桿、第一連桿、第一斜桿連接部形成平行四邊形;所述第一履帶套在第一同步帶輪、第二同步帶輪、第三同步帶輪、第四同步帶輪上;所述第一左扭簧套在第一螺栓上,第一左扭簧的第一扭臂抵靠在第一斜桿的第一臺階上,第一左扭簧的第二扭臂抵靠在第一斜桿連接部的前部的第一臺階上,第一左扭簧位于第一斜桿的左側;所述第一右扭簧套在第一螺栓上,第一右扭簧的第一扭臂抵靠在第一斜桿的第二臺階上,第一右扭簧的第二扭臂抵靠在第二斜桿連接部前部的第一臺階上,第一右扭簧位于第一斜桿的右側;所述蝸桿位于支撐基座的蝸桿容納腔中,所述第一履帶外側面設有若干個齒,所述蝸桿與第一履帶外側面的齒嚙合;所述第三螺栓連接于第三斜桿連接部和第四斜桿連接部之間,所述第三螺栓的中部通過第三襯套連接有第三軸承,所述第五同步帶輪與第三軸承連接;所述第四螺栓連接于第三斜桿連接部和第四斜桿連接部之間,所述第四螺栓的中部通過第四襯套連接有第四軸承,所述第六同步帶輪與第四軸承連接;所述第三斜桿的一端與第三螺栓轉動連接,所述第四斜桿的一端與第四螺栓轉動連接,所述第七同步帶輪與第三斜桿的另一端轉動連接,所述第八同步帶輪與第四斜桿的另一端轉動連接;所述第二連桿的一端與第三斜桿轉動連接,第二連桿的另一端與第四斜桿轉動連接;所述第三斜桿、第四斜桿、第二連桿、第三斜桿連接部形成平行四邊形;所述第二履帶套在第五同步帶輪、第六同步帶輪、第七同步帶輪、第八同步帶輪上;所述第二左扭簧套在第三螺栓上,第二左扭簧的第一扭臂抵靠在第三斜桿的第一臺階上,第二左扭簧的第二扭臂抵靠在第四斜桿連接部前部的第一臺階上,第二左扭簧位于第三斜桿的左側;所述第二右扭簧套在第三螺栓上,第二右扭簧的第一扭臂抵靠在第三斜桿的第二臺階上,第二右扭簧的第二扭臂抵靠在第三斜桿連接部前部的第一臺階上,第二右扭簧位于第三斜桿的右側;所述第二履帶的外側面設有若干個齒,所述蝸桿與第二履帶外側面的齒嚙合;所述第五螺栓連接于第五斜桿連接部和第六斜桿連接部之間,所述第五螺栓的中部通過第五襯套連接有第五軸承,所述第九同步帶輪與第五軸承連接;所述第六螺栓連接于第五斜桿連接部和第六斜桿連接部之間,所述第六螺栓的中部通過第六襯套連接有第六軸承,所述第十同步帶輪與第六軸承連接;所述第五斜桿的一端與第五螺栓轉動連接,所述第六斜桿的一端與第六螺栓轉動連接,所述第十一同步帶輪與第五斜桿的另一端轉動連接,所述第十二同步帶輪與第六斜桿的另一端轉動連接,所述第三連桿的一端與第五斜桿轉動連接,第三連桿的另一端與第六斜桿轉動連接;所述第五斜桿、第六斜桿、第三連桿、第五斜桿連接部形成平行四邊形;所述第三履帶套在第九同步帶輪、第十同步帶輪、第十一同步帶輪、第十二同步帶輪上;所述第三左扭簧套在第五螺栓上,第三左扭簧的第一扭臂抵靠在第五斜桿的第一臺階上,第三左扭簧的第二扭臂抵靠在第六斜桿連接部的前部的第一臺階上,第三左扭簧位于第五斜桿的左側;所述第三右扭簧套在第五螺栓上,第三右扭簧的第一扭臂抵靠在第五斜桿的第二臺階上,第三右扭簧的第二扭臂抵靠在第五斜桿連接部的前部的第一臺階上,第三右扭簧位于第五斜桿的右側;所述第三履帶的外側面設有若干個齒,所述蝸桿與第三履帶外側面的齒嚙合;所述主動變形驅動裝置包括尾座、主動變形驅動電機、后部蝸桿、蝸輪一、蝸輪連接座一、蝸輪軸一、繞線圓柱固定座一、第一繞線圓柱、第二繞線圓柱、第一螺釘、繞線柱架一、第一繞線柱、第一拉線、蝸輪二、蝸輪連接座二、蝸輪軸二、繞線圓柱固定座二、第三繞線圓柱、第四繞線圓柱、第二螺釘、繞線柱架二、第二繞線柱、第二拉線、蝸輪三、蝸輪連接座三、蝸輪軸三、繞線圓柱固定座三、第五繞線圓柱、第六繞線圓柱、第三螺釘、繞線柱架三、第三繞線柱和第三拉線;所述尾座與支撐基座的后端固定連接,所述主動變形驅動電機與尾座固定連接,所述后部蝸桿與主動變形驅動電機的輸出軸連接,所述蝸輪連接座一與尾座固定連接,所述蝸輪軸一與蝸輪連接座一轉動連接,所述蝸輪一與蝸輪軸一固定連接,所述蝸輪一與后部蝸桿嚙合,所述繞線圓柱固定座一固定連接在尾座上,第一繞線圓柱、第二繞線圓柱分別固定連接于繞線圓柱固定座一和尾座之間,所述第一螺釘與尾座固定連接,所述繞線柱架一與第二斜桿固定連接,所述第一繞線柱與繞線柱架一固定連接;所述第一拉線的一端固定在蝸輪軸一上,第一拉線先繞過第一繞線圓柱再繞過第二繞線圓柱,然后再繞過第一繞線柱,最后將第一拉線的另一端固定在第一螺釘上;所述蝸輪連接座二與尾座固定連接,所述蝸輪軸二與蝸輪連接座二轉動連接,所述蝸輪二與蝸輪軸二固定連接,所述蝸輪二與后部蝸桿嚙合,所述繞線圓柱固定座二固定連接在尾座上,所述第三繞線圓柱、第四繞線圓柱分別固定連接于繞線圓柱固定座二和尾座之間,所述第二螺釘與尾座固定連接,所述繞線柱架二與第四斜桿固定連接,所述第二繞線柱與繞線柱架二固定連接;所述第二拉線的一端固定在蝸輪軸二上,第二拉線先繞過第三繞線圓柱再繞過第四繞線圓柱,然后再繞過第二繞線柱,最后將第二拉線的另一端固定在第二螺釘上;所述蝸輪連接座三與尾座固定連接,所述蝸輪軸三與蝸輪連接座三轉動連接,所述蝸輪三與蝸輪軸三固定連接,所述蝸輪三與后部蝸桿嚙合,所述繞線圓柱固定座三固定連接在尾座上,所述第五繞線圓柱、第六繞線圓柱分別固定連接于繞線圓柱固定座三和尾座之間,所述第三螺釘與尾座固定連接,所述繞線柱架三與第六斜桿固定連接,所述第三繞線柱與繞線柱架三固定連接;所述第三拉線的一端固定在蝸輪軸三上,第三拉線先繞過第五繞線圓柱再繞過第六繞線圓柱,然后再繞過第三繞線柱,最后將第三拉線的另一端固定在第三螺釘上。
 
要求:
1.一種具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人,其特征在于,包括支撐基座、履帶運行驅動電機、蝸桿、支撐套、第一同步帶輪、第二同步帶輪、第三同步帶輪、第四同步帶輪、第一螺栓、第二螺栓、第一斜桿、第二斜桿、第一連桿、第一履帶、第一左扭簧、第一右扭簧、第二履帶、第三斜桿、第四斜桿、第二連桿、第五同步帶輪、第六同步帶輪、第七同步帶輪、第八同步帶輪、第三螺栓、第四螺栓、第二左扭簧、第二右扭簧、第三履帶、第五斜桿、第六斜桿、第三連桿、第九同步帶輪、第十同步帶輪、第十一同步帶輪、第十二同步帶輪、第五螺栓、第六螺栓、第三左扭簧、第三右扭簧、主動變形驅動裝置;
 
所述履帶運行驅動電機與支撐基座連接,所述蝸桿的一端與履帶運行驅動電機的輸出軸連接,所述支撐套通過螺栓與支撐基座固定連接,所述蝸桿的另一端套在支撐套上;
 
所述支撐基座設有第一斜桿連接部、第二斜桿連接部、第三斜桿連接部、第四斜桿連接部、第五斜桿連接部和第六斜桿連接部,支撐基座的后端設有電機連接孔,支撐基座的中部設有蝸桿容納腔;所述第一斜桿連接部的前部設有第一臺階,所述第二斜桿連接部的前部設有第一臺階;所述第三斜桿連接部的前部設有第一臺階,所述第四斜桿連接部的前部設有第一臺階,所述第五斜桿連接部的前部設有第一臺階,所述第六斜桿連接部的前部設有第一臺階;
 
所述第一螺栓連接于第一斜桿連接部和第二斜桿連接部之間,第一螺栓的中部通過第一襯套連接有第一軸承,所述第一同步帶輪與第一軸承連接;所述第二螺栓連接于第一斜桿連接部和第二斜桿連接部之間,所述第二螺栓的中部通過第二襯套連接有第二軸承,所述第二同步帶輪與第二軸承連接;所述第一斜桿的一端與第一螺栓轉動連接,所述第二斜桿的一端與第二螺栓轉動連接,所述第三同步帶輪與第一斜桿的另一端轉動連接,所述第四同步帶輪與第二斜桿的另一端轉動連接;所述第一連桿的一端與第一斜桿轉動連接,第一連桿的另一端與第二斜桿轉動連接;所述第一斜桿、第二斜桿、第一連桿、第一斜桿連接部形成平行四邊形;所述第一履帶套在第一同步帶輪、第二同步帶輪、第三同步帶輪、第四同步帶輪上;所述第一左扭簧套在第一螺栓上,第一左扭簧的第一扭臂抵靠在第一斜桿的第一臺階上,第一左扭簧的第二扭臂抵靠在第一斜桿連接部的前部的第一臺階上,第一左扭簧位于第一斜桿的左側;所述第一右扭簧套在第一螺栓上,第一右扭簧的第一扭臂抵靠在第一斜桿的第二臺階上,第一右扭簧的第二扭臂抵靠在第二斜桿連接部前部的第一臺階上,第一右扭簧位于第一斜桿的右側;
 
所述蝸桿位于支撐基座的蝸桿容納腔中,所述第一履帶外側面設有若干個齒,所述蝸桿與第一履帶外側面的齒嚙合;
 
所述第三螺栓連接于第三斜桿連接部和第四斜桿連接部之間,所述第三螺栓的中部通過第三襯套連接有第三軸承,所述第五同步帶輪與第三軸承連接;所述第四螺栓連接于第三斜桿連接部和第四斜桿連接部之間,所述第四螺栓的中部通過第四襯套連接有第四軸承,所述第六同步帶輪與第四軸承連接;所述第三斜桿的一端與第三螺栓轉動連接,所述第四斜桿的一端與第四螺栓轉動連接,所述第七同步帶輪與第三斜桿的另一端轉動連接,所述第八同步帶輪與第四斜桿的另一端轉動連接;所述第二連桿的一端與第三斜桿轉動連接,第二連桿的另一端與第四斜桿轉動連接;所述第三斜桿、第四斜桿、第二連桿、第三斜桿連接部形成平行四邊形;所述第二履帶套在第五同步帶輪、第六同步帶輪、第七同步帶輪、第八同步帶輪上;所述第二左扭簧套在第三螺栓上,第二左扭簧的第一扭臂抵靠在第三斜桿的第一臺階上,第二左扭簧的第二扭臂抵靠在第四斜桿連接部前部的第一臺階上,第二左扭簧位于第三斜桿的左側;所述第二右扭簧套在第三螺栓上,第二右扭簧的第一扭臂抵靠在第三斜桿的第二臺階上,第二右扭簧的第二扭臂抵靠在第三斜桿連接部前部的第一臺階上,第二右扭簧位于第三斜桿的右側;所述第二履帶的外側面設有若干個齒,所述蝸桿與第二履帶外側面的齒嚙合;
 
所述第五螺栓連接于第五斜桿連接部和第六斜桿連接部之間,所述第五螺栓的中部通過第五襯套連接有第五軸承,所述第九同步帶輪與第五軸承連接;所述第六螺栓連接于第五斜桿連接部和第六斜桿連接部之間,所述第六螺栓的中部通過第六襯套連接有第六軸承,所述第十同步帶輪與第六軸承連接;所述第五斜桿的一端與第五螺栓轉動連接,所述第六斜桿的一端與第六螺栓轉動連接,所述第十一同步帶輪與第五斜桿的另一端轉動連接,所述第十二同步帶輪與第六斜桿的另一端轉動連接,所述第三連桿的一端與第五斜桿轉動連接,第三連桿的另一端與第六斜桿轉動連接;所述第五斜桿、第六斜桿、第三連桿、第五斜桿連接部形成平行四邊形;所述第三履帶套在第九同步帶輪、第十同步帶輪、第十一同步帶輪、第十二同步帶輪上;所述第三左扭簧套在第五螺栓上,第三左扭簧的第一扭臂抵靠在第五斜桿的第一臺階上,第三左扭簧的第二扭臂抵靠在第六斜桿連接部的前部的第一臺階上,第三左扭簧位于第五斜桿的左側;所述第三右扭簧套在第五螺栓上,第三右扭簧的第一扭臂抵靠在第五斜桿的第二臺階上,第三右扭簧的第二扭臂抵靠在第五斜桿連接部的前部的第一臺階上,第三右扭簧位于第五斜桿的右側;所述第三履帶的外側面設有若干個齒,所述蝸桿與第三履帶外側面的齒嚙合;
 
所述主動變形驅動裝置包括尾座、主動變形驅動電機、后部蝸桿、蝸輪一、蝸輪連接座一、蝸輪軸一、繞線圓柱固定座一、第一繞線圓柱、第二繞線圓柱、第一螺釘、繞線柱架一、第一繞線柱、第一拉線、蝸輪二、蝸輪連接座二、蝸輪軸二、繞線圓柱固定座二、第三繞線圓柱、第四繞線圓柱、第二螺釘、繞線柱架二、第二繞線柱、第二拉線、蝸輪三、蝸輪連接座三、蝸輪軸三、繞線圓柱固定座三、第五繞線圓柱、第六繞線圓柱、第三螺釘、繞線柱架三、第三繞線柱和第三拉線;所述尾座與支撐基座的后端固定連接,所述主動變形驅動電機與尾座固定連接,所述后部蝸桿與主動變形驅動電機的輸出軸連接,所述蝸輪連接座一與尾座固定連接,所述蝸輪軸一與蝸輪連接座一轉動連接,所述蝸輪一與蝸輪軸一固定連接,所述蝸輪一與后部蝸桿嚙合,所述繞線圓柱固定座一固定連接在尾座上,第一繞線圓柱、第二繞線圓柱分別固定連接于繞線圓柱固定座一和尾座之間,所述第一螺釘與尾座固定連接,所述繞線柱架一與第二斜桿固定連接,所述第一繞線柱與繞線柱架一固定連接;所述第一拉線的一端固定在蝸輪軸一上,第一拉線先繞過第一繞線圓柱再繞過第二繞線圓柱,然后再繞過第一繞線柱,最后將第一拉線的另一端固定在第一螺釘上;
 
所述蝸輪連接座二與尾座固定連接,所述蝸輪軸二與蝸輪連接座二轉動連接,所述蝸輪二與蝸輪軸二固定連接,所述蝸輪二與后部蝸桿嚙合,所述繞線圓柱固定座二固定連接在尾座上,所述第三繞線圓柱、第四繞線圓柱分別固定連接于繞線圓柱固定座二和尾座之間,所述第二螺釘與尾座固定連接,所述繞線柱架二與第四斜桿固定連接,所述第二繞線柱與繞線柱架二固定連接;所述第二拉線的一端固定在蝸輪軸二上,第二拉線先繞過第三繞線圓柱再繞過第四繞線圓柱,然后再繞過第二繞線柱,最后將第二拉線的另一端固定在第二螺釘上;所述蝸輪連接座三與尾座固定連接,所述蝸輪軸三與蝸輪連接座三轉動連接,所述蝸輪三與蝸輪軸三固定連接,所述蝸輪三與后部蝸桿嚙合,所述繞線圓柱固定座三固定連接在尾座上,所述第五繞線圓柱、第六繞線圓柱分別固定連接于繞線圓柱固定座三和尾座之間,所述第三螺釘與尾座固定連接,所述繞線柱架三與第六斜桿固定連接,所述第三繞線柱與繞線柱架三固定連接;所述第三拉線的一端固定在蝸輪軸三上,第三拉線先繞過第五繞線圓柱再繞過第六繞線圓柱,然后再繞過第三繞線柱,最后將第三拉線的另一端固定在第三螺釘上。
 
2.根據權利要求1所述的具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人,其特征在于,所述第一斜桿連接部和第二斜桿連接部之間連接有螺栓一、螺栓二、螺栓三,所述螺栓一、螺栓二、螺栓三上分別連接有壓緊軸承一、壓緊軸承二、壓緊軸承三,所述壓緊軸承一、壓緊軸承二、壓緊軸承三壓在第一履帶的內側面上;
 
所述第三斜桿連接部和第四斜桿連接部之間連接有螺栓四、螺栓五、螺栓六,所述螺栓四、螺栓五、螺栓六上分別連接有壓緊軸承四、壓緊軸承五、壓緊軸承六,所述壓緊軸承四、壓緊軸承五、壓緊軸承六壓在第二履帶的內側面上;
 
所述第五斜桿連接部和第六斜桿連接部之間連接有螺栓七、螺栓八、螺栓九,所述有螺栓七、螺栓八、螺栓九分別連接有壓緊軸承七、壓緊軸承八、壓緊軸承九,所述壓緊軸承七、壓緊軸承八、壓緊軸承九壓在第三履帶的內側面上。
 
3.根據權利要求1所述的具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人,其特征在于,所述具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人還包括尾部探頭機構,所述尾部探頭機構包括俯仰驅動電機連接座、俯仰驅動電機、俯仰繞線輪、鋼絲、俯仰拉線架、上拉線、下拉線、繞線柱定位架、上繞線柱、下繞線柱、第一中部繞線柱和第二中部繞線柱,所述俯仰驅動電機連接座與尾座固定連接,所述繞線柱定位架與尾座固定連接,所述俯仰驅動電機固定連接在俯仰驅動電機連接座上,所述俯仰繞線輪與俯仰驅動電機的輸出軸連接,所述鋼絲與繞線柱定位架的中部固定連接,所述俯仰拉線架與鋼絲固定連接,所述上繞線柱與繞線柱定位架的上部固定連接,所述下繞線柱與繞線柱定位架的下部固定連接,所述第一中部繞線柱與繞線柱定位架的中部固定連接,所述第二中部繞線柱與繞線柱定位架的中部固定連接;所述上拉線的一端固定在俯仰拉線架上,上拉線先繞過上繞線柱再繞過第一中部繞線柱,最后纏繞在俯仰繞線輪上;所述下拉線的一端固定在俯仰拉線架上,下拉線先繞過下繞線柱再繞過第二中部繞線柱,最后纏繞在俯仰繞線輪上;所述下拉線在俯仰繞線輪上纏繞的方向與上拉線在俯仰繞線輪上纏繞的方向相反。
 
4.根據權利要求1所述的具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人,其特征在于,所述第六螺栓上連接有扭簧,所述第四螺栓上連接有扭簧,所述第二螺栓上連接有扭簧。
 
5.根據權利要求1所述的具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人,其特征在于,所述支撐基座的前端連接有弧形導向桿,所述弧形導向桿連接有多個導向軸承。
 
具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人
技術領域
 
本發明涉及柔性機器人,具體而言,涉及一種具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人。
 
背景技術
 
管道在生活中隨處可見,用于能源、化工、石油等產業的介質輸送,管道在使用過程中經常會出現問題,通過機器人進入管路對管道的裂紋及腐蝕情況進行檢測。
 
目前,這類機器人大多是剛性機器人,由于其相對龐大的機械本體,較低的自由度,限制了其進入管道等復雜空間中進行探測,剛性機器人的結構可以參考參考專利號為202222211140.6,名稱為一種管道檢測機器人的實用新型專利,以及申請公布號為CN114923062A,名稱為自適應攀爬管道巡檢機器人的發明專利申請。
 
參考發明名稱是“一種管徑自適應的管道檢測機器人”,申請公布號為CN 113357481 A的發明專利申請,其具有三組履帶,每組履帶配套一組包含步進電機的驅動機構,共有三組驅動機構,即有三個步進電機;這種結構導致機器人整機質量較大,整機體積較大,線纜繁多,此外對于內壁凹凸起伏、截面形狀多變,內徑尺寸變化的管道適應性較差。
 
發明內容
 
本發明就是為了解決現有用于管道檢測的機器人設置三個步進電機分別驅動三組履帶導致機器人整機質量較大,整機體積較大,線纜繁多,用于管道檢測的機器人對于內壁凹凸起伏、截面形狀多變,內徑尺寸變化的管道適應性較差的技術問題,提供了一種通過一個電機驅動三組履帶,能夠適應各個位置內徑不同的管道、截止閥的具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人。
 
本發明提供的具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人,包括支撐基座、履帶運行驅動電機、蝸桿、支撐套、第一同步帶輪、第二同步帶輪、第三同步帶輪、第四同步帶輪、第一螺栓、第二螺栓、第一斜桿、第二斜桿、第一連桿、第一履帶、第一左扭簧、第一右扭簧、第二履帶、第三斜桿、第四斜桿、第二連桿、第五同步帶輪、第六同步帶輪、第七同步帶輪、第八同步帶輪、第三螺栓、第四螺栓、第二左扭簧、第二右扭簧、第三履帶、第五斜桿、第六斜桿、第三連桿、第九同步帶輪、第十同步帶輪、第十一同步帶輪、第十二同步帶輪、第五螺栓、第六螺栓、第三左扭簧、第三右扭簧、主動變形驅動裝置;
 
履帶運行驅動電機與支撐基座連接,蝸桿的一端與履帶運行驅動電機的輸出軸連接,支撐套通過螺栓與支撐基座固定連接,蝸桿的另一端套在支撐套上;
 
支撐基座設有第一斜桿連接部、第二斜桿連接部、第三斜桿連接部、第四斜桿連接部、第五斜桿連接部和第六斜桿連接部,支撐基座的后端設有電機連接孔,支撐基座的中部設有蝸桿容納腔;第一斜桿連接部的前部設有第一臺階,第二斜桿連接部的前部設有第一臺階;第三斜桿連接部的前部設有第一臺階,第四斜桿連接部的前部設有第一臺階,第五斜桿連接部的前部設有第一臺階,第六斜桿連接部的前部設有第一臺階;
 
第一螺栓連接于第一斜桿連接部和第二斜桿連接部之間,第一螺栓的中部通過第一襯套連接有第一軸承,第一同步帶輪與第一軸承連接;第二螺栓連接于第一斜桿連接部和第二斜桿連接部之間,第二螺栓的中部通過第二襯套連接有第二軸承,第二同步帶輪與第二軸承連接;第一斜桿的一端與第一螺栓轉動連接,第二斜桿的一端與第二螺栓轉動連接,第三同步帶輪與第一斜桿的另一端轉動連接,第四同步帶輪與第二斜桿的另一端轉動連接;第一連桿的一端與第一斜桿轉動連接,第一連桿的另一端與第二斜桿轉動連接;第一斜桿、第二斜桿、第一連桿、第一斜桿連接部形成平行四邊形;第一履帶套在第一同步帶輪、第二同步帶輪、第三同步帶輪、第四同步帶輪上;第一左扭簧套在第一螺栓上,第一左扭簧的第一扭臂抵靠在第一斜桿的第一臺階上,第一左扭簧的第二扭臂抵靠在第一斜桿連接部的前部的第一臺階上,第一左扭簧位于第一斜桿的左側;第一右扭簧套在第一螺栓上,第一右扭簧的第一扭臂抵靠在第一斜桿的第二臺階上,第一右扭簧的第二扭臂抵靠在第二斜桿連接部前部的第一臺階上,第一右扭簧位于第一斜桿的右側;
 
蝸桿位于支撐基座的蝸桿容納腔中,第一履帶外側面設有若干個齒,蝸桿與第一履帶外側面的齒嚙合;
 
第三螺栓連接于第三斜桿連接部和第四斜桿連接部之間,第三螺栓的中部通過第三襯套連接有第三軸承,第五同步帶輪與第三軸承連接;第四螺栓連接于第三斜桿連接部和第四斜桿連接部之間,第四螺栓的中部通過第四襯套連接有第四軸承,第六同步帶輪與第四軸承連接;第三斜桿的一端與第三螺栓轉動連接,第四斜桿的一端與第四螺栓轉動連接,第七同步帶輪與第三斜桿的另一端轉動連接,第八同步帶輪與第四斜桿的另一端轉動連接;第二連桿的一端與第三斜桿轉動連接,第二連桿的另一端與第四斜桿轉動連接;第三斜桿、第四斜桿、第二連桿、第三斜桿連接部形成平行四邊形;第二履帶套在第五同步帶輪、第六同步帶輪、第七同步帶輪、第八同步帶輪上;第二左扭簧套在第三螺栓上,第二左扭簧的第一扭臂抵靠在第三斜桿的第一臺階上,第二左扭簧的第二扭臂抵靠在第四斜桿連接部前部的第一臺階上,第二左扭簧位于第三斜桿的左側;第二右扭簧套在第三螺栓上,第二右扭簧的第一扭臂抵靠在第三斜桿的第二臺階上,第二右扭簧的第二扭臂抵靠在第三斜桿連接部前部的第一臺階上,第二右扭簧位于第三斜桿的右側;第二履帶的外側面設有若干個齒,蝸桿與第二履帶外側面的齒嚙合;
 
第五螺栓連接于第五斜桿連接部和第六斜桿連接部之間,第五螺栓的中部通過第五襯套連接有第五軸承,第九同步帶輪與第五軸承連接;第六螺栓連接于第五斜桿連接部和第六斜桿連接部之間,第六螺栓的中部通過第六襯套連接有第六軸承,第十同步帶輪與第六軸承連接;第五斜桿的一端與第五螺栓轉動連接,第六斜桿的一端與第六螺栓轉動連接,第十一同步帶輪與第五斜桿的另一端轉動連接,第十二同步帶輪與第六斜桿的另一端轉動連接,第三連桿的一端與第五斜桿轉動連接,第三連桿的另一端與第六斜桿轉動連接;第五斜桿、第六斜桿、第三連桿、第五斜桿連接部形成平行四邊形;第三履帶套在第九同步帶輪、第十同步帶輪、第十一同步帶輪、第十二同步帶輪上;第三左扭簧套在第五螺栓上,第三左扭簧的第一扭臂抵靠在第五斜桿的第一臺階上,第三左扭簧的第二扭臂抵靠在第六斜桿連接部的前部的第一臺階上,第三左扭簧位于第五斜桿的左側;第三右扭簧套在第五螺栓上,第三右扭簧的第一扭臂抵靠在第五斜桿的第二臺階上,第三右扭簧的第二扭臂抵靠在第五斜桿連接部的前部的第一臺階上,第三右扭簧位于第五斜桿的右側;第三履帶的外側面設有若干個齒,蝸桿與第三履帶外側面的齒嚙合;
 
主動變形驅動裝置包括尾座、主動變形驅動電機、后部蝸桿、蝸輪一、蝸輪連接座一、蝸輪軸一、繞線圓柱固定座一、第一繞線圓柱、第二繞線圓柱、第一螺釘、繞線柱架一、第一繞線柱、第一拉線、蝸輪二、蝸輪連接座二、蝸輪軸二、繞線圓柱固定座二、第三繞線圓柱、第四繞線圓柱、第二螺釘、繞線柱架二、第二繞線柱、第二拉線、蝸輪三、蝸輪連接座三、蝸輪軸三、繞線圓柱固定座三、第五繞線圓柱、第六繞線圓柱、第三螺釘、繞線柱架三、第三繞線柱和第三拉線;尾座與支撐基座的后端固定連接,主動變形驅動電機與尾座固定連接,后部蝸桿與主動變形驅動電機的輸出軸連接,蝸輪連接座一與尾座固定連接,蝸輪軸一與蝸輪連接座一轉動連接,蝸輪一與蝸輪軸一固定連接,蝸輪一與后部蝸桿嚙合,繞線圓柱固定座一固定連接在尾座上,第一繞線圓柱、第二繞線圓柱分別固定連接于繞線圓柱固定座一和尾座之間,第一螺釘與尾座固定連接,繞線柱架一與第二斜桿固定連接,第一繞線柱與繞線柱架一固定連接;第一拉線的一端固定在蝸輪軸一上,第一拉線先繞過第一繞線圓柱再繞過第二繞線圓柱,然后再繞過第一繞線柱,最后將第一拉線的另一端固定在第一螺釘上;
 
蝸輪連接座二與尾座固定連接,蝸輪軸二與蝸輪連接座二轉動連接,蝸輪二與蝸輪軸二固定連接,蝸輪二與后部蝸桿嚙合,繞線圓柱固定座二固定連接在尾座上,第三繞線圓柱、第四繞線圓柱分別固定連接于繞線圓柱固定座二和尾座之間,第二螺釘與尾座固定連接,繞線柱架二與第四斜桿固定連接,第二繞線柱與繞線柱架二固定連接;第二拉線的一端固定在蝸輪軸二上,第二拉線先繞過第三繞線圓柱再繞過第四繞線圓柱,然后再繞過第二繞線柱,最后將第二拉線的另一端固定在第二螺釘上;蝸輪連接座三與尾座固定連接,蝸輪軸三與蝸輪連接座三轉動連接,蝸輪三與蝸輪軸三固定連接,蝸輪三與后部蝸桿嚙合,繞線圓柱固定座三固定連接在尾座上,第五繞線圓柱、第六繞線圓柱分別固定連接于繞線圓柱固定座三和尾座之間,第三螺釘與尾座固定連接,繞線柱架三與第六斜桿固定連接,第三繞線柱與繞線柱架三固定連接;第三拉線的一端固定在蝸輪軸三上,第三拉線先繞過第五繞線圓柱再繞過第六繞線圓柱,然后再繞過第三繞線柱,最后將第三拉線的另一端固定在第三螺釘上。
 
優選地,第一斜桿連接部和第二斜桿連接部之間連接有螺栓一、螺栓二、螺栓三,螺栓一、螺栓二、螺栓三上分別連接有壓緊軸承一、壓緊軸承二、壓緊軸承三,壓緊軸承一、壓緊軸承二、壓緊軸承三壓在第一履帶的內側面上;
 
第三斜桿連接部和第四斜桿連接部之間連接有螺栓四、螺栓五、螺栓六,螺栓四、螺栓五、螺栓六上分別連接有壓緊軸承四、壓緊軸承五、壓緊軸承六,壓緊軸承四、壓緊軸承五、壓緊軸承六壓在第二履帶的內側面上;
 
第五斜桿連接部和第六斜桿連接部之間連接有螺栓七、螺栓八、螺栓九,有螺栓七、螺栓八、螺栓九分別連接有壓緊軸承七、壓緊軸承八、壓緊軸承九,壓緊軸承七、壓緊軸承八、壓緊軸承九壓在第三履帶的內側面上。
 
優選地,具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人還包括尾部探頭機構,尾部探頭機構包括俯仰驅動電機連接座、俯仰驅動電機、俯仰繞線輪、鋼絲、俯仰拉線架、上拉線、下拉線、繞線柱定位架、上繞線柱、下繞線柱、第一中部繞線柱和第二中部繞線柱,俯仰驅動電機連接座與尾座固定連接,繞線柱定位架與尾座固定連接,俯仰驅動電機固定連接在俯仰驅動電機連接座上,俯仰繞線輪與俯仰驅動電機的輸出軸連接,鋼絲與繞線柱定位架的中部固定連接,俯仰拉線架與鋼絲固定連接,上繞線柱與繞線柱定位架的上部固定連接,下繞線柱與繞線柱定位架的下部固定連接,第一中部繞線柱與繞線柱定位架的中部固定連接,第二中部繞線柱與繞線柱定位架的中部固定連接;上拉線的一端固定在俯仰拉線架上,上拉線先繞過上繞線柱再繞過第一中部繞線柱,最后纏繞在俯仰繞線輪上;下拉線的一端固定在俯仰拉線架上,下拉線先繞過下繞線柱再繞過第二中部繞線柱,最后纏繞在俯仰繞線輪上;下拉線在俯仰繞線輪上纏繞的方向與上拉線在俯仰繞線輪上纏繞的方向相反。
 
優選地,第六螺栓上連接有扭簧,第四螺栓上連接有扭簧,第二螺栓上連接有扭簧。
 
優選地,支撐基座的前端連接有弧形導向桿,弧形導向桿連接有多個導向軸承。
 
本發明的有益效果是:具有主動變徑和被動變徑功能,主動變徑可以適應管道內直徑大小不同的位置,主動變徑可同時調整三套平行四邊結構的預變形量,以調整機器人在管道、閥門內爬行時履帶對壁面的撐緊力,實現機器人與壁面之間不同程度的擠壓,在通過閥門橢圓變徑過渡口及縮頸口時,增加穿越爬行穩定性;獨立的被動變徑可以適應管道的內壁有部分凸起的不平坦情況以及不同的管道截面形狀。主動變形與被動變形相結合,實現機器人的穩定自適應支撐。
 
通過一個電機、一個蝸桿驅動多條履帶,驅動單元數量少(相應的線纜數量較少),有利于機器人體積小型化、同時降低機器人整體質量;每條履帶的支撐結構可以各自實現被動變形,通過扭簧實現被動變徑范圍大,同時縮短機器人整體長度;三條履帶的支撐結構可以同時實現主動變形,在通過閥門縮頸口處向下俯身增加穩定性;兩臺這種機器人可通過柔性桿連接在一起,實現通過管道閥門進行檢測。
 
本發明結構巧妙,質量輕,線纜少,環境適應性更強,靈活性強,柔順性高,變徑范圍廣,適用于各種管道、閥門、罐型容器的探測和維修。
 
本發明機器人能夠檢測管道-截止閥鏈路。
 
本發明進一步的特征和方面,將在以下參考附圖的具體實施方式的描述中,得以清楚地記載。
 
附圖說明
 
 
同步帶輪
圖1是具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人的軸測圖;
 
同步帶輪GAIGI
圖2是圖1所示結構的主視圖;
 
圖3是圖1所示結構的左視圖;
 
圖4是圖1所示結構的右視圖;
 
圖5是圖1所示結構的俯視圖;
 
圖6是圖1所示結構的仰視圖;
 
圖7是圖4中A-A方向的剖視圖;
 
圖8是圖7中的局部放大圖;
 
圖9是具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人的軸測圖;
 
圖10是圖9中M處的局部放大圖;
 
圖11是圖1所示結構去掉支撐基座后的結構示意圖;
 
圖12是圖11中N處的局部放大圖;
 
圖13是支撐基座的軸測圖;
 
圖14是支撐基座的主視圖;
 
圖15是支撐基座的左視圖;
 
圖16是支撐基座的右視圖;
 
圖17是支撐基座的俯視圖;
 
圖18是支撐基座的仰視圖;
 
圖19是圖17中B-B方向的剖視圖;
 
圖20是支撐基座的軸測圖;
 
圖21是拉線的布局圖;
 
圖22是尾座上安裝三個繞線圓柱固定座的軸測圖;
 
圖23是圖22所示結構的主視圖;
 
圖24是圖22所示結構的左視圖;
 
圖25是圖22所示結構的右視圖;
 
圖26是圖22所示結構的俯視圖;
 
圖27是圖22所示結構的仰視圖;
 
圖28是圖22所示結構的軸測圖;
 
圖29是尾部探頭機構的結構示意圖;
 
圖30是機器人從管道向上仰進入截止閥的狀態示意圖;
 
圖31是圖30所示機器人進入截止閥向下俯的狀態示意圖。
 
圖中符號說明:
 
1.支撐基座,1-1.第一斜桿連接部,1-1-1.螺栓連接孔,1-1-2.螺栓連接孔,1-1-3.螺栓連接孔,1-1-4.螺栓連接孔,1-1-5.螺栓連接孔,1-1-6.第一臺階,1-2.第二斜桿連接部,1-2-1.第一臺階,1-3.第三斜桿連接部,1-4.第四斜桿連接部,1-5.第五斜桿連接部,1-6.第六斜桿連接部,1-7.電機連接孔1-8.蝸桿容納腔,1-9.弧形導向桿;2.履帶運行驅動電機,3.蝸桿,4.支撐套,5.螺栓,6.第一同步帶輪,7.第二同步帶輪,8.第三同步帶輪,9.第四同步帶輪,10.第一螺栓,11.第二螺栓,12.第一斜桿,13.第二斜桿,14.第一連桿,15.第一履帶,16.壓緊軸承一,17.壓緊軸承二,18.壓緊軸承三,19.螺栓一,20.螺栓二,21.螺栓三,22.第一左扭簧,23.第一右扭簧,24.第二右扭簧,25.第二履帶,26.第三斜桿,27.第四斜桿,28.第二連桿,29.壓緊軸承四,30.壓緊軸承五,31.壓緊軸承六,32.第五同步帶輪,33.第六同步帶輪,34.第七同步帶輪,35.第八同步帶輪,36.第三螺栓,37.第四螺栓;第三履帶38、第五斜桿39、第六斜桿40、第三連桿41、壓緊軸承七42、壓緊軸承八43、壓緊軸承九44、第九同步帶輪45、第十同步帶輪46、第十一同步帶輪47、第十二同步帶輪48、第五螺栓49、第六螺栓50;
 
51.主動變形驅動電機,52.后部蝸桿,53.蝸輪一,54.尾座,55.第一繞線圓柱,56.第二繞線圓柱,57.繞線圓柱固定座一,58.蝸輪連接座一,59.蝸輪軸一,60.繞線柱架一,61.第一繞線柱,62.第一螺釘,63.第一拉線,64.繞線圓柱固定座二,65.繞線圓柱固定座三,66.蝸輪連接座二,67.繞線柱架二,68.第二拉線;
 
69.俯仰驅動電機連接座,70.俯仰驅動電機,71.俯仰繞線輪,72.鋼絲,73.俯仰拉線架,74.上拉線,75.下拉線,76.繞線柱定位架,77.上繞線柱,78.下繞線柱,79.第一中部繞線柱,80.第二中部繞線柱。81.導向軸承,82.截止閥,83.柔性桿,84.氣囊支撐單元,85.管道。
 
具體實施方式
 
以下參照附圖,以具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
 
如圖1-8所示,具備主被動變徑能力的履帶式管道及閥門檢測機器人包括支撐基座1、履帶運行驅動電機2、蝸桿3、支撐套4、螺栓5、第一同步帶輪6、第二同步帶輪7、第三同步帶輪8、第四同步帶輪9、第一螺栓10、第二螺栓11、第一斜桿12、第二斜桿13、第一連桿14、第一履帶15、壓緊軸承一16、壓緊軸承二17、壓緊軸承三18、螺栓一19、螺栓二20、螺栓三21、第一左扭簧22、第一右扭簧23、第二履帶25、第三斜桿26、第四斜桿27、第二連桿28、壓緊軸承四29、壓緊軸承五30、壓緊軸承六31、第五同步帶輪32、第六同步帶輪33、第七同步帶輪34、第八同步帶輪35、第三螺栓36、第四螺栓37、第二左扭簧、第二右扭簧24、第三履帶38、第五斜桿39、第六斜桿40、第三連桿41、壓緊軸承七42、壓緊軸承八43、壓緊軸承九44、第九同步帶輪45、第十同步帶輪46、第十一同步帶輪47、第十二同步帶輪48、第五螺栓49、第六螺栓50、第三左扭簧、第三右扭簧、主動變形驅動裝置、尾部探頭機構。
 
履帶運行驅動電機2與支撐基座1連接,蝸桿3的一端與履帶運行驅動電機2的輸出軸連接,支撐套4通過螺栓5與支撐基座1固定連接,蝸桿3的另一端套在支撐套4上,蝸桿3能夠沿著支撐套4旋轉。三個履帶通過相應支撐架與支撐基座1連接,在徑向方向,三個履帶沿圓周方向均布。
 
如圖13-20所示,支撐基座1設有第一斜桿連接部1-1、第二斜桿連接部1-2、第三斜桿連接部1-3、第四斜桿連接部1-4、第五斜桿連接部1-5、第六斜桿連接部1-6,第一斜桿連接部1-1上設有螺栓連接孔1-1-1、螺栓連接孔1-1-2、螺栓連接孔1-1-3、螺栓連接孔1-1-4、螺栓連接孔1-1-5,螺栓連接孔1-1-3、螺栓連接孔1-1-4和螺栓連接孔1-1-5位于螺栓連接孔1-1-1和螺栓連接孔1-1-2之間;同理,第二斜桿連接部1-2也設有五個螺栓連接孔,該五個螺栓連接孔與第一斜桿連接部1-1上的五個螺栓連接孔一一對應;同理,第三斜桿連接部1-3設有五個螺栓連接孔,第四斜桿連接部1-4上設有與第三斜桿連接部1-3的五個螺栓連接孔對應的五個螺栓連接孔;同理,第五斜桿連接部1-5設有五個螺栓連接孔,第六斜桿連接部1-6上設有與第五斜桿連接部1-5的五個螺栓連接孔對應的五個螺栓連接孔。支撐基座1的后端設有電機連接孔1-7,支撐基座1的中部設有蝸桿容納腔1-8。第一斜桿連接部1-1的前部設有第一臺階1-1-6,第二斜桿連接部1-2的前部設有第一臺階1-2-1;同理,第三斜桿連接部1-3的前部也設有臺階,第四斜桿連接部1-4的前部也設有臺階,第五斜桿連接部1-5的前部也設有臺階,第六斜桿連接部1-6的前部也設有臺階。
 
第一螺栓10的一端與第一斜桿連接部1-1的螺栓連接孔1-1-1連接,第一螺栓10的另一端與第二斜桿連接部1-2上的螺栓連接孔連接。第一襯套與第一螺栓10的中部連接,第一軸承套在第一襯套上,第一同步帶輪6與第一軸承連接,第一同步帶輪6能夠旋轉。第二螺栓11的一端與螺栓連接孔1-1-2連接,第二螺栓11的另一端與第二斜桿連接部1-2上的螺栓連接孔連接,第二襯套與第二螺栓11的中部連接,第二軸承套在第二襯套上,第二同步帶輪7與第二軸承連接,第二同步帶輪7能夠旋轉。第一斜桿12的一端與第一螺栓10轉動連接,第二斜桿13的一端與第二螺栓11轉動連接,第三同步帶輪8與第一斜桿12的另一端轉動連接,第四同步帶輪9與第二斜桿13的另一端轉動連接。第一連桿14的一端與第一斜桿12轉動連接,第一連桿14的另一端與第二斜桿13轉動連接。第一斜桿12、第二斜桿13、第一連桿14、第一斜桿連接部1-1形成平行四邊形。
 
螺栓一19穿過第一斜桿連接部1-1的螺栓連接孔1-1-3、第二斜桿連接部1-2上相應的螺栓連接孔進而將螺栓一19固定,壓緊軸承一16通過襯套與螺栓一19連接。螺栓二20穿過第一斜桿連接部1-1的螺栓連接孔1-1-4、第二斜桿連接部1-2上相應的螺栓連接孔進而將螺栓二20固定,壓緊軸承二17通過襯套與螺栓二20連接。螺栓三21穿過第一斜桿連接部1-1的螺栓連接孔1-1-5、第二斜桿連接部1-2上相應的螺栓連接孔進而螺栓三21固定,壓緊軸承三18通過襯套與螺栓三21連接。
 
第一履帶15套在第一同步帶輪6、第二同步帶輪7、第三同步帶輪8、第四同步帶輪9上。壓緊軸承一16、壓緊軸承二17、壓緊軸承三18壓在第一履帶15的內側面上。
 
參考圖1、3、5、11、12,第一左扭簧22套在第一螺栓10上,第一左扭簧22的第一扭臂抵靠在第一斜桿12的第一臺階上,第一左扭簧22的第二扭臂抵靠在第一斜桿連接部1-1前部的第一臺階1-1-6上,第一左扭簧22位于第一斜桿12的左側。第一右扭簧23套在第一螺栓10上,第一右扭簧23的第一扭臂抵靠在第一斜桿12的第二臺階上,第一右扭簧23的第二扭臂抵靠在第二斜桿連接部1-2前部的第一臺階1-2-1上,第一右扭簧23位于第一斜桿12的右側。
 
參考圖7、8、11,蝸桿3位于支撐基座1的蝸桿容納腔1-8中,第一履帶15外側面設有若干個齒,蝸桿3與第一履帶15外側面的齒嚙合。
 
第二履帶25的安裝方式與第一履帶的安裝方式相同,參考圖1、2、5、6、12,第三螺栓36的一端與第三斜桿連接部1-3的螺栓連接孔連接,第三螺栓36的另一端與第四斜桿連接部1-4上的螺栓連接孔連接。第三襯套與第三螺栓36的中部連接,第三軸承套在第三襯套上,第五同步帶輪32與第三軸承連接。第四螺栓37的一端與第三斜桿連接部1-3的螺栓連接孔連接,第四螺栓37的另一端與第四斜桿連接部1-4上的螺栓連接孔連接,第四襯套與第四螺栓37的中部連接,第四軸承套在第四襯套,第六同步帶輪33與第四軸承連接。第三斜桿26的一端與第三螺栓36轉動連接,第四斜桿27的一端與第四螺栓37轉動連接,第七同步帶輪34與第三斜桿26的另一端轉動連接,第八同步帶輪35與第四斜桿27的另一端轉動連接。第二連桿28的一端與第三斜桿26轉動連接,第二連桿28的另一端與第四斜桿27轉動連接。第三斜桿26、第四斜桿27、第二連桿28、第三斜桿連接部1-3形成平行四邊形。
 
螺栓四穿過第三斜桿連接部1-3的螺栓連接孔、第四斜桿連接部1-4上相應的螺栓連接孔進而將螺栓四固定,壓緊軸承四29通過襯套與螺栓四連接。螺栓五穿過第三斜桿連接部1-3的螺栓連接孔、第四斜桿連接部1-4上相應的螺栓連接孔進而將螺栓五固定,壓緊軸承五30通過襯套與螺栓五連接。螺栓六穿過第三斜桿連接部1-3的螺栓連接孔、第四斜桿連接部1-4上相應的螺栓連接孔進而螺栓六固定,壓緊軸承六31通過襯套與螺栓六連接。
 
第二履帶25套在第五同步帶輪32、第六同步帶輪33、第七同步帶輪34、第八同步帶輪35上。壓緊軸承四29、壓緊軸承五30、壓緊軸承六31壓在第二履帶25的內側面上。第二左扭簧套在第三螺栓36上,第二左扭簧的第一扭臂抵靠在第三斜桿26的第一臺階上,第二左扭簧的第二扭臂抵靠在第四斜桿連接部1-4前部的第一臺階上,第二左扭簧位于第三斜桿26的左側。第二右扭簧24套在第三螺栓36上,第二右扭簧24的第一扭臂抵靠在第三斜桿26的第二臺階上,第二右扭簧24的第二扭臂抵靠在第三斜桿連接部1-3前部的第一臺階上,第二右扭簧24位于第三斜桿26的右側。第二履帶25的外側面設有若干個齒,蝸桿3與第二履帶25外側面的齒嚙合。
 
第三履帶38的安裝方式與第一履帶的安裝方式相同
 
參考圖3、6、5,第五螺栓49的一端與第五斜桿連接部1-5的螺栓連接孔連接,第五螺栓49的另一端與第六斜桿連接部1-6上的螺栓連接孔連接。第五襯套與第五螺栓49的中部連接,第五軸承套在第五襯套上,第九同步帶輪45與第五軸承連接。第六螺栓50的一端與第五斜桿連接部1-5的螺栓連接孔連接,第六螺栓50的另一端與第六斜桿連接部1-6上的螺栓連接孔連接,第六襯套與第六螺栓50的中部連接,第六軸承套在第六襯套,第十同步帶輪46與第六軸承連接。第五斜桿39的一端與第五螺栓49轉動連接,第六斜桿40的一端與第六螺栓50轉動連接,第十一同步帶輪47與第五斜桿39的另一端轉動連接,第十二同步帶輪48與第六斜桿40的另一端轉動連接。第三連桿41的一端與第五斜桿39轉動連接,第三連桿41的另一端與第六斜桿40轉動連接。第五斜桿39、第六斜桿40、第三連桿41、第五斜桿連接部1-5形成平行四邊形。
 
螺栓七穿過第五斜桿連接部1-5的螺栓連接孔、第六斜桿連接部1-6上相應的螺栓連接孔進而將螺栓七固定,壓緊軸承七42通過襯套與螺栓七連接。螺栓八穿過第五斜桿連接部1-5的螺栓連接孔、第六斜桿連接部1-6上相應的螺栓連接孔進而將螺栓八固定,壓緊軸承八43通過襯套與螺栓八連接。螺栓九穿過第五斜桿連接部1-5的螺栓連接孔、第六斜桿連接部1-6上相應的螺栓連接孔進而螺栓九固定,壓緊軸承九44通過襯套與螺栓九連接。
 
第三履帶38套在第九同步帶輪45、第十同步帶輪46、、第十一同步帶輪47、第十二同步帶輪48上。壓緊軸承七42、壓緊軸承八43、壓緊軸承九44壓在第三履帶38的內側面上。第三左扭簧套在第五螺栓49上,第三左扭簧的第一扭臂抵靠在第五斜桿39的第一臺階上,第三左扭簧的第二扭臂抵靠在第六斜桿連接部1-6前部的第一臺階上,第三左扭簧位于第五斜桿39的左側。第三右扭簧套在第五螺栓49上,第三右扭簧的第一扭臂抵靠在第五斜桿39的第二臺階上,第三右扭簧的第二扭臂抵靠在第五斜桿連接部1-5前部的第一臺階上,第三右扭簧位于第五斜桿39的右側。第三履帶38的外側面設有若干個齒,蝸桿3與第三履帶38外側面的齒嚙合。
 
如圖1、2、7、9、10所示,主動變形驅動裝置包括尾座54、主動變形驅動電機51、后部蝸桿52、蝸輪一53、蝸輪連接座一58、蝸輪軸一59、繞線圓柱固定座一57、第一繞線圓柱55、第二繞線圓柱56、第一螺釘62、繞線柱架一60、第一繞線柱61、第一拉線63、蝸輪二、蝸輪連接座二66、蝸輪軸二、繞線圓柱固定座二64、第三繞線圓柱、第四繞線圓柱、第二螺釘、繞線柱架二67、第二繞線柱、第二拉線68、蝸輪三、蝸輪連接座三、蝸輪軸三、繞線圓柱固定座三65、第五繞線圓柱、第六繞線圓柱、第三螺釘、繞線柱架三、第三繞線柱、第三拉線。
 
尾座54與支撐基座1的后端固定連接,主動變形驅動電機51固定安裝在尾座54中,后部蝸桿52與主動變形驅動電機51的輸出軸連接,蝸輪連接座一58與尾座54固定連接,蝸輪軸一59與蝸輪連接座一58轉動連接,蝸輪一53與蝸輪軸一59固定連接,蝸輪一53與后部蝸桿52嚙合,繞線圓柱固定座一57固定安裝在尾座54上,第一繞線圓柱55固定連接于繞線圓柱固定座一57和尾座54之間,第二繞線圓柱56固定連接于繞線圓柱固定座一57和尾座54之間,第一螺釘62與尾座54固定連接,繞線柱架一60與第二斜桿13固定連接,第一繞線柱61與繞線柱架一60固定連接。參考圖21,第一拉線63的一端固定在蝸輪軸一59上,然后先繞過第一繞線圓柱55再繞過第二繞線圓柱56,然后再繞過第一繞線柱61,最后將第一拉線63的另一端固定在第一螺釘62上。
 
主動變形驅動裝置設置了三根拉線,第二拉線的安裝方式與第一拉線的安裝方式相同,第三拉線的安裝方式與第一拉線的安裝方式相同。三根拉線在徑向方向,按圓周方向均布。蝸輪連接座二66與尾座54固定連接,蝸輪軸二與蝸輪連接座二66轉動連接,蝸輪二與蝸輪軸二固定連接,蝸輪二與后部蝸桿52嚙合,繞線圓柱固定座二64固定安裝在尾座54上,第三繞線圓柱固定連接于繞線圓柱固定座二64和尾座54之間,第四繞線圓柱固定連接于繞線圓柱固定座二64和尾座54之間,第二螺釘與尾座54固定連接,繞線柱架二67與第四斜桿27固定連接,第二繞線柱與繞線柱架二67固定連接。參考圖21,第二拉線68的一端固定在蝸輪軸二上,然后先繞過第三繞線圓柱再繞過第四繞線圓柱,然后再繞過第二繞線柱,最后將第二拉線的另一端固定在第二螺釘上。蝸輪連接座三與尾座54固定連接,蝸輪軸三與蝸輪連接座三轉動連接,蝸輪三與蝸輪軸三固定連接,蝸輪三與后部蝸桿52嚙合,繞線圓柱固定座三65固定安裝在尾座54上,第五繞線圓柱固定連接于繞線圓柱固定座三65和尾座54之間,第六繞線圓柱固定連接于繞線圓柱固定座三65和尾座54之間,第三螺釘與尾座54固定連接,繞線柱架三與第六斜桿40固定連接,第三繞線柱與繞線柱架三固定連接;第三拉線的一端固定在蝸輪軸三上,然后先繞過第五繞線圓柱再繞過第六繞線圓柱,然后再繞過第三繞線柱,最后將第三拉線的另一端固定在第三螺釘上。
 
如圖5、7、10、22、23、28、29所示,尾部探頭機構包括俯仰驅動電機連接座69、俯仰驅動電機70、俯仰繞線輪71、鋼絲72、俯仰拉線架73、上拉線74、下拉線75、繞線柱定位架76、上繞線柱77、下繞線柱78、第一中部繞線柱79、第二中部繞線柱80,俯仰驅動電機連接座69與尾座54固定連接,繞線柱定位架76與尾座54固定連接,俯仰驅動電機70固定安裝在俯仰驅動電機連接座69上,俯仰繞線輪71與俯仰驅動電機70的輸出軸連接,鋼絲72與繞線柱定位架76的中部固定連接,俯仰拉線架73與鋼絲72固定連接,上繞線柱77與繞線柱定位架76的上部固定連接,下繞線柱78與繞線柱定位架76的下部固定連接,第一中部繞線柱79與繞線柱定位架76的中部固定連接,第二中部繞線柱80與繞線柱定位架76的中部固定連接。上拉線74的一端固定在俯仰拉線架73上,然后先繞過上繞線柱77再繞過第一中部繞線柱79,最后纏繞在俯仰繞線輪71上。下拉線75的一端固定在俯仰拉線架73上,然后先繞過下繞線柱78再繞過第二中部繞線柱80,最后纏繞在俯仰繞線輪71上。下拉線75在俯仰繞線輪71上纏繞的方向與上拉線74在俯仰繞線輪71上纏繞的方向相反。
 
下面介紹機器人的工作過程:
 
機器人在管道、閥門等場景中爬行過程中,在支撐基座1或者尾座54上安裝攝像頭或超聲波檢測探頭,用于檢測。
 
機器人可以進行四種運動,包括爬行運動、被動變形運動、主動變形運動和尾部探頭的俯仰運動。
 
關于爬行運動,履帶運行驅動電機2工作帶動蝸桿3旋轉,由于三個履帶與蝸桿3嚙合,第一履帶15沿著第一同步帶輪6、第二同步帶輪7、第三同步帶輪8、第四同步帶輪9旋轉,其他兩個履帶也沿著相應同步帶輪旋轉,各個履帶的外側面與管道內壁接觸形成向前的摩擦力,實現機器人整體爬行運動。
 
關于被動變形運動,當應用場景的管道的內壁不同方向有不同程度凸起時,會沿著徑向方向擠壓機器人,由于平行四邊形被動適應結構,所以會被迫產生變形,將各個扭簧扭曲,當履帶經過凸起部分后,各個扭簧會將平行四邊形結構恢復到原來的形狀。三套平行四邊形結構產生不同的變形,以增加機器人在管道內支撐的穩定性,保持穩定的接觸力。
 
關于主動變形運動,機器人可以通過主動變形驅動裝置同時調整三套平行四邊形結構的預變形量,以調整履帶對管道、閥門內壁壁面的撐緊力,實現機器人與壁面之間不同程度的擠壓,在通過閥門橢圓變徑過渡口及縮頸口時,增加穿越爬行穩定性。機器人爬行的管道內壁的直徑大小發生變化時,主動變形驅動電機51工作帶動后部蝸桿52旋轉,動后部蝸桿52旋轉從而帶動蝸輪一53、蝸輪二、蝸輪三旋轉,分別繞在蝸輪軸一59、蝸輪軸二、蝸輪軸三上的第一拉線63、第二拉線68、第三拉線會被拉緊或放松,從而使平行四邊形結構發生變形,實現主動變形運動,適應管道中內徑大小不同的位置。
 
可以將被動變形和主動變形結合起來使用,通過主動變形驅動裝置調整扭簧的壓縮量,進而調整履帶與管道內壁的擠壓力,在保證支持力足夠機器人前行的條件下,盡量減小機器人向前爬行的阻力。被動變形和主動變形結合起來使用,機器人可以被動適應管道、閥門通徑的同時,可以實現以不同的支撐力來適應管道、閥門中內徑大小不同的位置。
 
關于尾部探頭的俯仰運動,俯仰驅動電機70工作帶動俯仰繞線輪71旋轉,使上拉線74、下拉線75這兩根拉線其中一根卷線的同時另一根放線,實現俯、仰。比如,參考圖29,俯仰繞線輪71正轉,對上拉線74進行卷線,同時對下拉線75進行放線,實現俯仰拉線架73向上仰;當俯仰繞線輪71反轉,對上拉線74進行放線,同時對下拉線75進行卷線,實現俯仰拉線架73向下俯。如圖30、31所示,在管道83中設置氣囊支撐單元84,柔性桿83的一端與氣囊支撐單元84連接,柔性桿83的另一端與俯仰拉線架73連接,通過尾部探頭機構工作,可以實現機器人俯仰動作,可以實現機器人在截止閥中拐彎處做出主動俯仰動作?梢姍z測截止閥的密封面。
 
可以在俯仰拉線架73上安裝攝像頭或超聲波檢測探頭,用于對管道進行檢測。
 
可見,本發明機器人通過單個電機帶動多條履帶,驅動數量少;每條履帶可以各自實現被動變形,通過扭簧實現被動變徑范圍大,同時縮短機器人整體長度;三條履帶可以同時實現主動變形,在通過閥門縮頸口處向下俯身增加穩定性;兩臺這種機器人可通過柔性桿連接在一起,實現通過管道閥門進行檢測。
 
需要說明的是,可以在第六斜桿40的底部位置設置扭簧,就是在第六螺栓50上套一個扭簧,該扭簧的第一扭臂抵靠在第六斜桿40上,扭簧的第二扭臂抵靠在第六斜桿連接部1-6;可以在第四斜桿27的底部位置設置扭簧,就是在第四螺栓37上套一個扭簧,該扭簧的第一扭臂抵靠在第四斜桿27上,第二扭臂抵靠在第四斜桿連接部1-4?梢栽诘诙睏U13的底部設置扭簧,就是在第二螺栓11上套一個扭簧,該扭簧的第一扭臂抵靠第二斜桿13上,第二扭臂抵靠在第一斜桿連接部1-1上。
 
需要說明的是,如圖1、2、13、14所示,在支撐基座1-1的前端設置弧形導向桿1-9,三個導向軸承81與弧形導向桿1-9連接,也就是在機器人頭部(前端)設置導向機構,機器人行進至管道中彎曲部位或者截止閥中斜坡處的時候,可以通過該導向結構,實現機器人在彎管或者截止閥中斜坡處的過渡,三個軸承81首先接觸管道中彎曲部位或截止閥中斜坡處,避免機器人的頭部與管道中彎曲部位或截止閥中斜坡處垂直相撞,防止機器人被卡在管道中彎曲部位或截止閥中斜坡處。
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