一種自適應(yīng)管徑可轉(zhuǎn)彎多功能式石油管道機(jī)器人的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種自適應(yīng)管徑可轉(zhuǎn)彎多功能式石油管道機(jī)器人，包括伸縮腿部件，機(jī)體以及導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)包括兩套關(guān)于機(jī)體左右對(duì)稱(chēng)的機(jī)構(gòu)，每套機(jī)構(gòu)包括在周向均勻分布的萬(wàn)向輪、主動(dòng)輪一和主動(dòng)輪二，機(jī)體在其左右兩側(cè)分別通過(guò)三個(gè)伸縮腿部件連接這三個(gè)輪；伸縮腿部件由三關(guān)節(jié)依次連接組成，各關(guān)節(jié)在軸向上有多個(gè)銷(xiāo)孔，通過(guò)不同銷(xiāo)孔對(duì)接實(shí)現(xiàn)可伸縮性，各關(guān)節(jié)間通過(guò)銷(xiāo)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(jī)體之間，蓋板和彈簧對(duì)推桿進(jìn)行軸向約束，本實(shí)用新型可使機(jī)器人在作業(yè)過(guò)程中通過(guò)伸縮腿部件的軸向前后擺動(dòng)自適應(yīng)石油管道內(nèi)的管徑變化，并能克服因管壁內(nèi)的凹凸不平等產(chǎn)生的障礙因素。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種自適應(yīng)管徑可轉(zhuǎn)彎多功能式石油管道機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自適應(yīng)管徑可轉(zhuǎn)彎多功能式石油管道機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油天然氣工業(yè)的發(fā)展，油氣管道逐步成為重要的運(yùn)輸方式之一。由于管道自身材料缺陷或長(zhǎng)期服役狀態(tài)下受到的腐蝕、重壓、外部力的沖擊等原因，管道內(nèi)壁會(huì)有不同程度的結(jié)垢造成管輸效率降低，并出現(xiàn)不可避免的老化，產(chǎn)生裂紋、漏孔等現(xiàn)象造成安全隱患。而油氣管道輸送的介質(zhì)易燃易爆，一旦油氣管道失效，極易引發(fā)重大安全事故，危機(jī)當(dāng)?shù)厝嗣竦纳?cái)產(chǎn)安全，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并可能對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重后果。所以針對(duì)管道狀況的定期檢查和維護(hù)十分必要，但是管道所處環(huán)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(cè)法等。這種人工挖掘方式存在著工程量大、隨機(jī)性強(qiáng)、效率低等缺點(diǎn)。
[0003]管道機(jī)器人是一種可沿管道的內(nèi)部或外部自動(dòng)行走的機(jī)、電、儀一體化系統(tǒng)，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(yuǎn)距離的控制下可以實(shí)現(xiàn)一系列的管道檢測(cè)及維修作業(yè)。由管道機(jī)器人代替人工檢測(cè)的技術(shù)極大的提升了檢測(cè)的精度、準(zhǔn)確度，對(duì)改善勞動(dòng)條件、降低作業(yè)成本、提高工作效率有著十分重要的意義。目前管道機(jī)器人根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的不同可分為七大類(lèi)，其中包括流體驅(qū)動(dòng)式、輪式、履帶式、支撐式、行走式、螺旋驅(qū)動(dòng)式。機(jī)器人在作業(yè)工程中運(yùn)行速度的平穩(wěn)性，以及過(guò)彎能力、越障能力等都直接關(guān)系到作業(yè)的效果。在實(shí)際使用過(guò)程中，石油管道內(nèi)的管徑變化以及內(nèi)壁的局部凹凸不平都會(huì)對(duì)機(jī)器人的作業(yè)效果產(chǎn)生影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種自適應(yīng)管徑可轉(zhuǎn)彎多功能式石油管道機(jī)器人，可適應(yīng)管道內(nèi)的各種變化。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種自適應(yīng)管徑可轉(zhuǎn)彎多功能式石油管道機(jī)器人，包括伸縮腿部件2，機(jī)體3以及導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)包括兩套關(guān)于機(jī)體3左右對(duì)稱(chēng)的機(jī)構(gòu)，每套機(jī)構(gòu)包括在周向均勻分布的萬(wàn)向輪1、主動(dòng)輪一 4和主動(dòng)輪二 5，機(jī)體3在其左右兩側(cè)分別通過(guò)三個(gè)伸縮腿部件2連接所述萬(wàn)向輪1、主動(dòng)輪一 4和主動(dòng)輪二5，其中萬(wàn)向輪I為從動(dòng)輪，機(jī)體3的左右為其前進(jìn)后退方向。
[0007]所述伸縮腿部件2與機(jī)體3的前進(jìn)后退方向垂直。
[0008]所述伸縮腿部件2由關(guān)節(jié)一6、關(guān)節(jié)二 7和關(guān)節(jié)三8依次連接組成，各關(guān)節(jié)上在軸向上設(shè)置有多個(gè)銷(xiāo)孔，通過(guò)不同銷(xiāo)孔對(duì)接實(shí)現(xiàn)伸縮腿部件2的可伸縮性，各關(guān)節(jié)間通過(guò)銷(xiāo)釘9緊固。
[0009]所述每套機(jī)構(gòu)中，三個(gè)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(shè)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(jī)體3之間，蓋板10和彈簧12分別位于推桿11的兩端，對(duì)推桿11進(jìn)行軸向約束。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0011](I)采用萬(wàn)向輪(從動(dòng)輪)保證了機(jī)器人在管道內(nèi)良好的轉(zhuǎn)向性，尤其在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中可防止機(jī)器人在管道內(nèi)卡死。
[0012](2)伸縮腿部件采用可伸縮結(jié)構(gòu)，三關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)可根據(jù)使用管徑的不同通過(guò)改變銷(xiāo)釘?shù)倪B接位置實(shí)現(xiàn)管徑初步適應(yīng)，保證了機(jī)器人對(duì)大范圍管徑的適應(yīng)性。機(jī)械式伸縮設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于操作。
[0013](3)伸縮腿部件通過(guò)彈簧完成軸向約束，當(dāng)管徑發(fā)生變化時(shí)，作用在輪上的壓力變化，使得壓緊彈簧產(chǎn)生伸縮，而帶動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)且發(fā)生軸向擺動(dòng)。使得機(jī)器人在作業(yè)過(guò)程中可通過(guò)伸縮腿部件的軸向前后擺動(dòng)自適應(yīng)石油管道內(nèi)的管徑變化，并能較好克服因管壁內(nèi)的凹凸不平等出現(xiàn)的障礙因素，保證機(jī)器人平穩(wěn)行走。
[0014](4)機(jī)器人在管道內(nèi)無(wú)纜行走通過(guò)采取雙主動(dòng)輪方式保證了機(jī)器人良好的動(dòng)力性會(huì)K。
【附圖說(shuō)明】

[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0018]參照?qǐng)D1，一種自適應(yīng)管徑可轉(zhuǎn)彎多功能式石油管道機(jī)器人，包括伸縮腿部件2，機(jī)體3以及導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)。導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)包括兩套關(guān)于機(jī)體3左右對(duì)稱(chēng)的機(jī)構(gòu)，每套機(jī)構(gòu)包括在周向均勻分布的萬(wàn)向輪1、主動(dòng)輪一 4和主動(dòng)輪二5，萬(wàn)向輪I為從動(dòng)輪，機(jī)體3的左右為其前進(jìn)后退方向。機(jī)體3在其左右兩側(cè)分別通過(guò)三個(gè)伸縮腿部件2連接所述萬(wàn)向輪1、主動(dòng)輪一4和主動(dòng)輪二5。驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在主動(dòng)輪一4和主動(dòng)輪二5內(nèi)，通過(guò)機(jī)體3內(nèi)部的控制電路控制，控制電路由外部電腦直接控制。機(jī)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(yuǎn)距離的控制下可以實(shí)現(xiàn)一系列的管道檢測(cè)及維修作業(yè)。
[0019]參照?qǐng)D2，伸縮腿部件2與機(jī)體3的前進(jìn)后退方向垂直，由關(guān)節(jié)一6、關(guān)節(jié)二 7和關(guān)節(jié)三8依次連接組成，三個(gè)關(guān)節(jié)管徑依次增大并在軸向上開(kāi)有多個(gè)銷(xiāo)孔，通過(guò)不同銷(xiāo)孔對(duì)接實(shí)現(xiàn)伸縮腿部件2的可伸縮性，各關(guān)節(jié)間通過(guò)銷(xiāo)釘9緊固。三個(gè)伸縮腿部件2為周向均布，使得機(jī)器人在周向受力較為均衡，保證了運(yùn)行過(guò)程中的平穩(wěn)性。伸縮腿部件2兩端分別通過(guò)銷(xiāo)釘與導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)及推桿11連接，推桿11套在連接軸13上，連接軸13上設(shè)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(jī)體3之間，蓋板10和彈簧12分別位于推桿11的兩端，對(duì)推桿11進(jìn)行軸向約束。彈簧12兩端分別壓在機(jī)體3的端面以及推桿11的端面。
[0020]機(jī)體3前行過(guò)程中，當(dāng)管徑發(fā)生變化時(shí)，作用在萬(wàn)向輪I上的壓力變化，使得彈簧12產(chǎn)生伸縮，帶動(dòng)推桿11運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)伸縮腿部件2發(fā)生軸向擺動(dòng)，從而達(dá)到在機(jī)器人在作業(yè)過(guò)程中通過(guò)伸縮腿部件2的軸向前后擺動(dòng)自適應(yīng)石油管道內(nèi)的管徑變化，并能較好克服因管壁內(nèi)的凹凸不平等出現(xiàn)的障礙因素。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自適應(yīng)管徑可轉(zhuǎn)彎多功能式石油管道機(jī)器人，包括伸縮腿部件(2)，機(jī)體(3)以及導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)包括兩套關(guān)于機(jī)體(3)左右對(duì)稱(chēng)的機(jī)構(gòu)，每套機(jī)構(gòu)包括在周向均勾分布的萬(wàn)向輪(I)、主動(dòng)輪一(4)和主動(dòng)輪二(5)，機(jī)體(3)在其左右兩側(cè)分別通過(guò)三個(gè)伸縮腿部件(2)連接所述萬(wàn)向輪(I)、主動(dòng)輪一(4)和主動(dòng)輪二(5)，其中萬(wàn)向輪(I)為從動(dòng)輪，機(jī)體(3)的左右為其前進(jìn)后退方向。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自適應(yīng)管徑可轉(zhuǎn)彎多功能式石油管道機(jī)器人，其特征在于，所述伸縮腿部件(2)與機(jī)體(3)的前進(jìn)后退方向垂直。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述自適應(yīng)管徑可轉(zhuǎn)彎多功能式石油管道機(jī)器人，其特征在于，所述伸縮腿部件(2)由關(guān)節(jié)一(6)、關(guān)節(jié)二(7)和關(guān)節(jié)三(8)依次連接組成，各關(guān)節(jié)上在軸向上設(shè)置有多個(gè)銷(xiāo)孔，通過(guò)不同銷(xiāo)孔對(duì)接實(shí)現(xiàn)伸縮腿部件(2)的可伸縮性，各關(guān)節(jié)間通過(guò)銷(xiāo)釘(9)緊固。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述自適應(yīng)管徑可轉(zhuǎn)彎多功能式石油管道機(jī)器人，其特征在于，所述每套機(jī)構(gòu)中，三個(gè)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(shè)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(jī)體(3)之間，蓋板(10)和彈簧(12)分別位于推桿(11)的兩端，對(duì)推桿(11)進(jìn)行軸向約束。
【文檔編號(hào)】F16L101/10GK205716232SQ201620541420
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日
【發(fā)明人】鄭杰, 鄭海, 張雅榮, 郭稚薇, 韓璐, 楊勝康, 竇益華
【申請(qǐng)人】西安石油大學(xué), 平?jīng)鍪袞|誠(chéng)機(jī)械制造有限責(zé)任公司