一種自適應管徑可轉彎多功能式石油管道機器人的制作方法
【專利摘要】一種自適應管徑可轉彎多功能式石油管道機器人，包括伸縮腿部件，機體以及導向輪結構，導向輪結構包括兩套關于機體左右對稱的機構，每套機構包括在周向均勻分布的萬向輪、主動輪一和主動輪二，機體在其左右兩側分別通過三個伸縮腿部件連接這三個輪；伸縮腿部件由三關節依次連接組成，各關節在軸向上有多個銷孔，通過不同銷孔對接實現可伸縮性，各關節間通過銷釘緊固；伸縮腿部件的后端套在連接軸上的推桿連接，連接軸的端部蓋有板位，彈簧套在連接軸上，位于推桿和機體之間，蓋板和彈簧對推桿進行軸向約束，本實用新型可使機器人在作業過程中通過伸縮腿部件的軸向前后擺動自適應石油管道內的管徑變化，并能克服因管壁內的凹凸不平等產生的障礙因素。
【專利說明】
一種自適應管徑可轉彎多功能式石油管道機器人
技術領域
[0001]本發明屬于機器人技術領域，特別涉及一種自適應管徑可轉彎多功能式石油管道機器人。
【背景技術】
[0002]隨著石油天然氣工業的發展，油氣管道逐步成為重要的運輸方式之一。由于管道自身材料缺陷或長期服役狀態下受到的腐蝕、重壓、外部力的沖擊等原因，管道內壁會有不同程度的結垢造成管輸效率降低，并出現不可避免的老化，產生裂紋、漏孔等現象造成安全隱患。而油氣管道輸送的介質易燃易爆，一旦油氣管道失效，極易引發重大安全事故，危機當地人民的生命財產安全，造成巨大的經濟損失，并可能對當地生態環境造成嚴重后果。所以針對管道狀況的定期檢查和維護十分必要，但是管道所處環境往往狹隘為工作人員所不易或不能直接接觸，以往最多采用挖掘法及抽樣檢測法等。這種人工挖掘方式存在著工程量大、隨機性強、效率低等缺點。
[0003]管道機器人是一種可沿管道的內部或外部自動行走的機、電、儀一體化系統，并可攜帶一種或多種傳感器以及操作裝置，如超聲傳感器、渦流傳感器、管道清理裝置等，在操作人員遠距離的控制下可以實現一系列的管道檢測及維修作業。由管道機器人代替人工檢測的技術極大的提升了檢測的精度、準確度，對改善勞動條件、降低作業成本、提高工作效率有著十分重要的意義。目前管道機器人根據機械結構的不同可分為七大類，其中包括流體驅動式、輪式、履帶式、支撐式、行走式、螺旋驅動式。機器人在作業工程中運行速度的平穩性，以及過彎能力、越障能力等都直接關系到作業的效果。在實際使用過程中，石油管道內的管徑變化以及內壁的局部凹凸不平都會對機器人的作業效果產生影響。

【發明內容】

[0004]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種自適應管徑可轉彎多功能式石油管道機器人，可適應管道內的各種變化。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0006]—種自適應管徑可轉彎多功能式石油管道機器人，包括伸縮腿部件2，機體3以及導向輪結構，所述導向輪結構包括兩套關于機體3左右對稱的機構，每套機構包括在周向均勻分布的萬向輪1、主動輪一 4和主動輪二 5，機體3在其左右兩側分別通過三個伸縮腿部件2連接所述萬向輪1、主動輪一 4和主動輪二5，其中萬向輪I為從動輪，機體3的左右為其前進后退方向。
[0007]所述伸縮腿部件2與機體3的前進后退方向垂直。
[0008]所述伸縮腿部件2由關節一6、關節二 7和關節三8依次連接組成，各關節上在軸向上設置有多個銷孔，通過不同銷孔對接實現伸縮腿部件2的可伸縮性，各關節間通過銷釘9緊固。
[0009]所述每套機構中，三個伸縮腿部件2的后端均與推桿11連接，推桿11套在連接軸13上，連接軸13上設置有蓋板10和彈簧12，蓋板10位于連接軸13的端部，彈簧12套在連接軸13上，位于推桿11和機體3之間，蓋板10和彈簧12分別位于推桿11的兩端，對推桿11進行軸向約束。
[0010]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0011](I)采用萬向輪(從動輪)保證了機器人在管道內良好的轉向性，尤其在轉彎過程中可防止機器人在管道內卡死。
[0012](2)伸縮腿部件采用可伸縮結構，三關節設計可根據使用管徑的不同通過改變銷釘的連接位置實現管徑初步適應，保證了機器人對大范圍管徑的適應性。機械式伸縮設計結構簡單易于操作。
[0013](3)伸縮腿部件通過彈簧完成軸向約束，當管徑發生變化時，作用在輪上的壓力變化，使得壓緊彈簧產生伸縮，而帶動推桿運動且發生軸向擺動。使得機器人在作業過程中可通過伸縮腿部件的軸向前后擺動自適應石油管道內的管徑變化，并能較好克服因管壁內的凹凸不平等出現的障礙因素，保證機器人平穩行走。
[0014](4)機器人在管道內無纜行走通過采取雙主動輪方式保證了機器人良好的動力性會K。
【附圖說明】

[0015]圖1是本發明的結構示意圖。
[0016]圖2是本發明的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。
[0018]參照圖1，一種自適應管徑可轉彎多功能式石油管道機器人，包括伸縮腿部件2，機體3以及導向輪結構。導向輪結構包括兩套關于機體3左右對稱的機構，每套機構包括在周向均勻分布的萬向輪1、主動輪一 4和主動輪二5，萬向輪I為從動輪，機體3的左右為其前進后退方向。機體3在其左右兩側分別通過三個伸縮腿部件2連接所述萬向輪1、主動輪一4和主動輪二5。驅動電機安裝在主動輪一4和主動輪二5內，通過機體3內部的控制電路控制，控制電路由外部電腦直接控制。機體3上可搭載一種或多種傳感器以及操作裝置，如超聲傳感器、渦流傳感器、管道清理裝置等，在操作人員遠距離的控制下可以實現一系列的管道檢測及維修作業。
[0019]參照圖2，伸縮腿部件2與機體3的前進后退方向垂直，由關節一6、關節二 7和關節三8依次連接組成，三個關節管徑依次增大并在軸向上開有多個銷孔，通過不同銷孔對接實現伸縮腿部件2的可伸縮性，各關節間通過銷釘9緊固。三個伸縮腿部件2為周向均布，使得機器人在周向受力較為均衡，保證了運行過程中的平穩性。伸縮腿部件2兩端分別通過銷釘與導向輪結構及推桿11連接，推桿11套在連接軸13上，連接軸13上設置有蓋板10和彈簧12，蓋板10位于連接軸13的端部，彈簧12套在連接軸13上，位于推桿11和機體3之間，蓋板10和彈簧12分別位于推桿11的兩端，對推桿11進行軸向約束。彈簧12兩端分別壓在機體3的端面以及推桿11的端面。
[0020]機體3前行過程中，當管徑發生變化時，作用在萬向輪I上的壓力變化，使得彈簧12產生伸縮，帶動推桿11運動，進而推動伸縮腿部件2發生軸向擺動，從而達到在機器人在作業過程中通過伸縮腿部件2的軸向前后擺動自適應石油管道內的管徑變化，并能較好克服因管壁內的凹凸不平等出現的障礙因素。
【主權項】
1.一種自適應管徑可轉彎多功能式石油管道機器人，包括伸縮腿部件(2)，機體(3)以及導向輪結構，其特征在于，所述導向輪結構包括兩套關于機體(3)左右對稱的機構，每套機構包括在周向均勾分布的萬向輪(I)、主動輪一(4)和主動輪二(5)，機體(3)在其左右兩側分別通過三個伸縮腿部件(2)連接所述萬向輪(I)、主動輪一(4)和主動輪二(5)，其中萬向輪(I)為從動輪，機體(3)的左右為其前進后退方向。2.根據權利要求1所述自適應管徑可轉彎多功能式石油管道機器人，其特征在于，所述伸縮腿部件(2)與機體(3)的前進后退方向垂直。3.根據權利要求1所述自適應管徑可轉彎多功能式石油管道機器人，其特征在于，所述伸縮腿部件(2)由關節一(6)、關節二(7)和關節三(8)依次連接組成，各關節上在軸向上設置有多個銷孔，通過不同銷孔對接實現伸縮腿部件(2)的可伸縮性，各關節間通過銷釘(9)緊固。4.根據權利要求2或3所述自適應管徑可轉彎多功能式石油管道機器人，其特征在于，所述每套機構中，三個伸縮腿部件(2)的后端均與推桿(11)連接，推桿(11)套在連接軸(13)上，連接軸(13)上設置有蓋板(10)和彈簧(12)，蓋板(10)位于連接軸(13)的端部，彈簧(12)套在連接軸(13)上，位于推桿(11)和機體(3)之間，蓋板(10)和彈簧(12)分別位于推桿(11)的兩端，對推桿(11)進行軸向約束。
【文檔編號】F16L101/10GK205716232SQ201620541420
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】鄭杰, 鄭海, 張雅榮, 郭稚薇, 韓璐, 楊勝康, 竇益華
【申請人】西安石油大學, 平涼市東誠機械制造有限責任公司