一種可在管道內(nèi)自由行走的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，包括結(jié)構(gòu)相同的前行走機構(gòu)和后行走機構(gòu)，其均由伺服電機、外套筒、內(nèi)套筒、行走伸縮臂、固定伸縮臂組成，外套筒位于內(nèi)套筒的外圍，行走伸縮臂、固定伸縮臂選擇性地與內(nèi)套筒、外套筒的端部相連接，伺服電機通過傳動機構(gòu)驅(qū)使內(nèi)套筒與外套筒做間歇性相對運動；所述前行走機構(gòu)與后行走機構(gòu)通過電動推桿相連接，后行走機構(gòu)中設(shè)置有驅(qū)使電動推桿伸縮的行走電機。本發(fā)明的裝置，通過行走、固定伸縮臂與管道內(nèi)壁的選擇性接觸，并在行走電機對電動推桿的驅(qū)動作用下，可驅(qū)使整個裝置在管道內(nèi)部自由行走，可代替人工進行管道和管網(wǎng)的維護、檢修和清淤作業(yè)，減輕了工人的勞動，避免了危險事故的發(fā)生。
【專利說明】一種可在管道內(nèi)自由行走的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可在管道內(nèi)自由行走的裝置，更具體的說，尤其涉及一種前、后行走機構(gòu)的行走和固定伸縮臂與管道內(nèi)壁交替性接觸并通過電動推桿驅(qū)使的可在管道內(nèi)自由行走的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]城市地下管網(wǎng)、工廠生產(chǎn)管網(wǎng)的檢修和維護作業(yè)，一般通過人工來實現(xiàn)。對于城市地下管網(wǎng)來說，由于長期處于密封、潮濕、昏暗的狀態(tài)，容易生成對人體有害的H2S,易燃易爆的CO、CH4等，如果工人進入地下管網(wǎng)進行作業(yè)，極易發(fā)生中毒事故和爆炸事故。對于生產(chǎn)企業(yè)的管網(wǎng)來說，由于管網(wǎng)一般都是流通腐蝕性、有毒、易燃的氣體或液體，如果采用人工進入管道進行清理或維護，會對工作人員的身心健康造成傷害。
[0003]隨著電子技術(shù)、自動化技術(shù)的發(fā)展，用來代替人工進行危險場合作業(yè)的機器人不斷涌現(xiàn)，但由于管道、管網(wǎng)的特殊結(jié)構(gòu)，目前還沒有一種行之有效的機械裝置，能在管道中自由行走，來代替人工進行管道和管網(wǎng)的維護、檢修和清淤作業(yè)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明為了克服上述技術(shù)問題的缺點，提供了一種可在管道內(nèi)自由行走的裝置。
[0005]本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，包括結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置的前行走機構(gòu)和后行走機構(gòu)，前行走機構(gòu)的前端設(shè)置有抓取裝置；其特別之處在于:所述前行走機構(gòu)、后行走機構(gòu)均由伺服電機、外套筒、內(nèi)套筒、多個行走伸縮臂和多個固定伸縮臂組成，外套筒位于內(nèi)套筒的外圍，外套筒的外圍設(shè)置有支承盤；所述行走伸縮臂、固定伸縮臂均設(shè)置于支承盤上，行走伸縮臂、固定伸縮臂選擇性地與內(nèi)套筒、外套筒的端部相連接，伺服電機通過傳動機構(gòu)驅(qū)使內(nèi)套筒與外套筒做間歇性相對運動；所述前行走機構(gòu)與后行走機構(gòu)通過電動推桿相連接，后行走機構(gòu)中設(shè)置有驅(qū)使電動推桿伸縮的行走電機。
[0006]前行走機構(gòu)與后行走機構(gòu)在管道內(nèi)進行交替的固定和行走，以實現(xiàn)整個裝置在管道內(nèi)的行走；抓取裝置可對管道中的物體進行抓取，實現(xiàn)相應(yīng)作業(yè)。由于行走伸縮臂、固定伸縮臂與內(nèi)套筒、外套筒選擇性地連接，且私服電機通過驅(qū)動機構(gòu)可驅(qū)使內(nèi)套筒與外套筒做相對運動，那么就會使得行走伸縮臂或固定伸縮臂與管道內(nèi)壁選擇性接觸；在行走電機對電動推桿的驅(qū)使下，固定伸縮臂與管道內(nèi)壁相接觸的行走機構(gòu)靜止不動，行走伸縮臂與管道內(nèi)壁相接處的一端發(fā)生運動，從而驅(qū)使整個裝置在管道中行走。
[0007]本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，所述伺服電機固定于圓筒狀的固定座上，所述固定座、內(nèi)套筒、外套筒同軸線設(shè)置；所述傳動機構(gòu)包括傳動帶、S形曲柄、長連桿和短連桿，伺服電機的輸出軸上固定有與傳動帶相配合的主動輪，S形曲柄上固定有與傳動帶相配合的從動輪，S形曲柄轉(zhuǎn)動地設(shè)置于固定座上；所述長連桿的一端設(shè)置于S形曲柄的外側(cè)凹槽處，另一端與外套筒轉(zhuǎn)動連接，短連桿的一端設(shè)置于S形曲柄的內(nèi)側(cè)凹槽處，另一端與內(nèi)套筒轉(zhuǎn)動連接。[0008]伺服電機通過主動輪、傳動帶、從動輪驅(qū)使S形曲柄進行轉(zhuǎn)動，在S形曲柄轉(zhuǎn)動的過程中，又會驅(qū)使長連桿、短連桿做往復運動，長連桿和短連桿又會驅(qū)使外套筒與內(nèi)套筒做相對運動。由于外套筒與內(nèi)套筒的相對運動，會驅(qū)使行走伸縮臂與固定伸縮臂交替地伸出和縮回，實現(xiàn)了行走伸縮臂與固定伸縮臂與管道內(nèi)壁的交替性接觸。
[0009]本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，所述行走伸縮臂、固定伸縮臂均由驅(qū)動連桿、伸縮桿、固定端和限位塊組成；驅(qū)動連桿的一端與伸縮桿相鉸接，另一端與外套筒或內(nèi)套筒相鉸接，支撐板的外表面上固定有對伸縮桿導向的導向套；固定端位于伸縮桿的頂端，限位塊固定于導向套與固定端之間的伸縮桿上，固定端與限位塊之間設(shè)置有支撐彈簧；所述行走伸縮臂的固定端用于固定滑輪，固定伸縮臂的固定端用于固定橡膠摩擦塊。
[0010]導向套實現(xiàn)對伸縮桿的導向作用，驅(qū)動連桿與伸縮桿和外套筒或內(nèi)套筒均鉸接在一起，在內(nèi)套筒和外套筒相對運動的過程中，可驅(qū)使伸縮桿沿導向套進行伸出和縮回運動。如果橡膠摩擦塊與管道的內(nèi)壁相接處，由于摩擦力較大，則該行走機構(gòu)將處于靜止的狀態(tài)；如果滑輪與管道的內(nèi)壁相接觸，由于摩擦力較小，則該行走機構(gòu)將處于運動狀態(tài)。
[0011]本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，所述抓取裝置由抓手、固定盤、抓手驅(qū)動電機、驅(qū)動軸以及抓取連桿組成，驅(qū)動軸與抓手驅(qū)動電機的輸出軸相連接，抓手的一端鉸接于固定盤上；抓取連桿的一端與驅(qū)動軸的端部相鉸接，另一端與抓手相鉸接。
[0012]本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，所述電動推桿設(shè)置于后行走機構(gòu)上，電動推桿通過球形萬向連桿與前行走機構(gòu)相連接。在前行走機構(gòu)與后行走機構(gòu)之間設(shè)置球形萬向連接桿，可使得前行走機構(gòu)與后行走機構(gòu)進行一定角度的轉(zhuǎn)動，可使整個裝置在管道內(nèi)進行轉(zhuǎn)彎運動。
[0013]本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，所述前行走機構(gòu)和后行走機構(gòu)中行走伸縮臂和固定伸縮臂的數(shù)目均為3個，且行走伸縮臂與固定伸縮臂間隔設(shè)置；行走伸縮臂和固定伸縮臂均勻分布于支承盤上。
[0014]本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，所述后行走機構(gòu)的支承盤上固定有導向架。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，通過設(shè)置由伺服電機、外套筒、內(nèi)套筒、行走伸縮臂、固定伸縮臂組成的前行走機構(gòu)和后行走機構(gòu)，在伺服電機對過傳動機構(gòu)對內(nèi)套筒和外套筒的驅(qū)使下，可使得行走機構(gòu)上的行走伸縮臂和固定伸縮臂與管道內(nèi)壁選擇性接觸；在行走電機對電動推桿的驅(qū)動作用下，可使固定伸縮臂與管道內(nèi)壁接觸的行走機構(gòu)處于靜止狀態(tài)，而行走伸縮臂與管道接觸的行走結(jié)構(gòu)進行運動，最終實現(xiàn)了整個裝置在管道內(nèi)部的自由行走。通過本裝置在管道內(nèi)的自由行走，以及前端抓取裝置對管道內(nèi)物體的操作，可代替人工進行管道和管網(wǎng)的維護、檢修和清淤作業(yè)，減輕了工人的勞動，避免了危險事故的發(fā)生。
[0016]伺服電機通過由傳動帶、S形曲柄、長連桿、短連桿組成的傳動機構(gòu)來驅(qū)使外套筒和內(nèi)套筒做往復的相對運動，有效地實現(xiàn)了前、后行走機構(gòu)上的行走伸縮臂和固定伸縮臂交替地與管道內(nèi)壁相接處，使得前行走機構(gòu)和后行走機構(gòu)交替地固定和運動，有效地實現(xiàn)了整個裝置在管道中的行走。
[0017]行走伸縮臂和固定伸縮臂均由驅(qū)動連桿、伸縮桿、固定端和限位塊組成，在外套筒和內(nèi)套筒間歇性的相對運動的過程中，可有效驅(qū)使行走伸縮臂和固定伸縮臂進行伸出和縮回運動，實現(xiàn)滑輪或摩擦塊交替地與管道的內(nèi)壁相接處。抓取裝置由抓手、固定盤、抓手驅(qū)動電機、驅(qū)動軸和抓取連桿組成，在抓手驅(qū)動電機的驅(qū)使下，可使抓手做張開和閉合運動，以便對管道中的物體進行抓取。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走裝置的立體圖；
圖2為本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走裝置的主視圖；
圖3為本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走裝置的后視圖；
圖4為本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走裝置的俯視圖；
圖5為本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走裝置的右視圖；
圖6為本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走裝置中局部立體圖；
圖7為本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走裝置中局部放大圖；
圖8為本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走裝置中抓取裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖中:1前行走機構(gòu)，2后行走機構(gòu)，3球形萬向連桿，4電動推桿，5抓取裝置，6固定座，7伺服電機，8外套筒，9內(nèi)套筒，10支承盤，11行走伸縮臂，12固定伸縮臂，13傳動帶，14 S形曲柄，15長連桿，16短連桿，17抓手，18固定盤，19抓手驅(qū)動電機，20導向架，21驅(qū)動連桿，22導向套，23伸縮桿，24固定端，25限位塊，26支撐彈簧，27主動輪，28從動輪，29驅(qū)動軸，30抓取連桿。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0021]如圖1?圖4所示，分別給出了本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走裝置的立體圖、主視圖、后視圖以及俯視圖，其包括前行走機構(gòu)1、后行走機構(gòu)2、電動推桿4、抓取裝置5、抓手驅(qū)動電機19、行走電機；前行走機構(gòu)I與后行走機構(gòu)2通過電動推桿4相連接，行走電機用于驅(qū)使電動推桿4做伸縮運動，在電動推桿4運動的過程中，前行走機構(gòu)I和后行走機構(gòu)2中一個處于靜止，另一個進行運動，進而實現(xiàn)整個裝置的運動。抓手驅(qū)動電機19用于驅(qū)使抓取裝置5進行動作，以便對管道中的物體進行抓取。
[0022]前行走機構(gòu)I與后行走機構(gòu)2機構(gòu)相同且對稱設(shè)置，其均由伺服電機7、傳動機構(gòu)、外套筒8、內(nèi)套筒9、支承盤10、多個行走伸縮臂11、多個固定伸縮臂12組成，外套筒8位于內(nèi)套筒9的外圍，且外套筒8與內(nèi)套筒9可做自由的相對運動，伺服電機7用于驅(qū)使外套筒8與內(nèi)套筒9做間歇性往復的相對運動。行走伸縮臂11與固定伸縮臂12的數(shù)目相同，且間隔地設(shè)置于支承盤10上，如果支承盤10上的行走伸縮臂11與外套筒8的端部相連接，則固定伸縮臂12就與內(nèi)套筒9的端部相連接，亦可采用相反的連接形式。在伺服電機7驅(qū)使外套筒8與內(nèi)套筒9做相對的往復運動的過程中，就會驅(qū)使行走伸縮臂11和固定伸縮臂12伸出和縮回，使得其兩者之一與管道的內(nèi)相接處。
[0023]如圖2和圖7所示，圖7給出了本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走裝置中局部放大圖，所示的傳動機構(gòu)由傳動帶13、主動輪27、從動輪28、S形曲柄14、長連桿15、短連桿16組成。伺服電機7固定于圓筒狀的固定座6上，固定座6、外套筒8、內(nèi)套筒9同軸線設(shè)置。主動輪27固定于伺服電機7的輸出軸上，被動輪28固定于S形曲柄14上，S形曲柄14轉(zhuǎn)動地設(shè)置于固定座6上，主動輪27通過傳動帶13驅(qū)使從動輪27進行轉(zhuǎn)動，進而實現(xiàn)S形曲柄14的轉(zhuǎn)動。所示的長連桿15的右端轉(zhuǎn)動地設(shè)置于S形曲柄14外側(cè)的凹槽處，長連桿15的左端轉(zhuǎn)動固定于外套筒8的外壁上；所示的短連桿15的右端轉(zhuǎn)動地設(shè)置于S形曲柄14內(nèi)側(cè)的凹槽處，短連桿16的右端轉(zhuǎn)動地固定于內(nèi)套筒9的外壁上，這樣在伺服電機7驅(qū)使S形曲柄14轉(zhuǎn)動的過程中，通過長連桿15和短連桿16的傳動作用，即可驅(qū)使外套筒8與內(nèi)套筒9沿其軸線做相對運動。
[0024]如圖5和圖6所示，分別給出了本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走裝置的右視圖和局部立體圖，所示的行走伸縮臂11和固定伸縮臂12均由驅(qū)動連桿21、伸縮桿23、固定端24、限位塊25和支撐彈簧26組成，所示的驅(qū)動連桿21的一端與伸縮桿23相鉸接，另一端與外套筒8或內(nèi)套筒9的端部相鉸接。所示的支承盤10的外表面上設(shè)置有對伸縮桿23導向的導向套22，伸縮桿23貫穿于導向套22之中。固定端24設(shè)置于伸縮桿23的端部，行走伸縮臂11的固定端24用于固定滑輪，以保證行走伸縮臂11與管道內(nèi)壁之間具有十分小的摩擦阻力；固定伸縮臂12的固定端24用于固定橡膠摩擦塊，以保證固定伸縮臂12與管道內(nèi)壁之間具有較大的摩擦力。限位塊25設(shè)置于固定端24與導向套22之間的伸縮桿23上，支撐彈簧26位于限位塊25與固定端24之間。這樣，在外套筒8與內(nèi)套筒9相對運動的過程中，會驅(qū)使行走伸縮臂11和固定伸縮臂12交替地伸出和縮回。
[0025]如圖8所示，給出了本發(fā)明的可在管道中自由行走裝置中抓取裝置5的結(jié)構(gòu)示意圖，其由抓手17、固定盤18、抓手驅(qū)動電機19、驅(qū)動軸29以及抓取連桿30組成，所示的多個抓手17鉸接于固定盤18上，以使抓手17可進行張開和收縮運動。驅(qū)動電機19的輸出軸與驅(qū)動軸29相連接，以帶動驅(qū)動軸29進行運動。所示的抓取連桿30的一端與驅(qū)動軸29相鉸接，另一端與抓手17相鉸接，這樣在驅(qū)動軸29運動的過程中，通過抓取連桿30的傳動作用會驅(qū)使抓手17張開和閉合，以實現(xiàn)對管道中物體的抓取。
[0026]所示的前行走機構(gòu)I與后行走機構(gòu)2的連接處還可設(shè)置球形萬向連桿3，以使前行走機構(gòu)I相對于后行走機構(gòu)2可進行一定角度的轉(zhuǎn)動，使得整個裝置在管道中可進行轉(zhuǎn)彎運動。為了使整個裝置可在管道中自由的運動，所示的前行走機構(gòu)I和后行走機構(gòu)2上的行走伸縮臂11和固定伸縮臂12的數(shù)目均為3個，且行走伸縮臂11與固定伸縮臂12間隔設(shè)置。所示的后行走機構(gòu)2的支承盤10上還設(shè)置有導向架20，在裝置轉(zhuǎn)彎的過程中實現(xiàn)導向作用。
[0027]本發(fā)明的可在管道內(nèi)自由行走裝置的工作過程為:在伺服電機7的驅(qū)動下，當前行走機構(gòu)I中的行走伸縮臂11與管道的內(nèi)壁相接處時，后行走機構(gòu)2中的固定伸縮臂12與管道的內(nèi)壁相接處，此時行走電機會驅(qū)使電動推桿4做伸出運動，使得前行走機構(gòu)I向前運動而后行走機構(gòu)2處于靜止狀態(tài)，實現(xiàn)整個裝置的向前行走。通過伺服電機的驅(qū)使，當前行走機構(gòu)I中的固定伸縮臂12與管道內(nèi)壁相接處時，后行走機構(gòu)2中的行走伸縮臂11會伸出與管道內(nèi)壁相接處，此時行走電機會驅(qū)使電動推桿4做縮回運動，使得前行走機構(gòu)I靜止而后行走機構(gòu)2向前運動，實現(xiàn)整個裝置的向前行走。這樣，在行走電機的驅(qū)使下，通過前行走機構(gòu)I和后行走機構(gòu)2的交替性靜止和運動，即可實現(xiàn)整個裝置在管道中的自由行走。
【權(quán)利要求】
1.一種可在管道內(nèi)自由行走的裝置，包括結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置的前行走機構(gòu)(I)和后行走機構(gòu)(2),前行走機構(gòu)的前端設(shè)置有抓取裝置(5);其特征在于:所述前行走機構(gòu)、后行走機構(gòu)均由伺服電機(7)、外套筒(8)、內(nèi)套筒(9)、多個行走伸縮臂(11)和多個固定伸縮臂(12)組成，外套筒位于內(nèi)套筒的外圍，外套筒的外圍設(shè)置有支承盤(10);所述行走伸縮臂、固定伸縮臂均設(shè)置于支承盤上，行走伸縮臂、固定伸縮臂選擇性地與內(nèi)套筒、外套筒的端部相連接，伺服電機通過傳動機構(gòu)驅(qū)使內(nèi)套筒與外套筒做間歇性相對運動；所述前行走機構(gòu)與后行走機構(gòu)通過電動推桿(4)相連接，后行走機構(gòu)中設(shè)置有驅(qū)使電動推桿伸縮的行走電機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，其特征在于:所述伺服電機(7)固定于圓筒狀的固定座(6)上，所述固定座、內(nèi)套筒(9)、外套筒(8)同軸線設(shè)置；所述傳動機構(gòu)包括傳動帶(13)、S形曲柄(14)、長連桿(15)和短連桿(16)，伺服電機的輸出軸上固定有與傳動帶相配合的主動輪(27)，S形曲柄上固定有與傳動帶相配合的從動輪(28)，S形曲柄轉(zhuǎn)動地設(shè)置于固定座上；所述長連桿的一端設(shè)置于S形曲柄的外側(cè)凹槽處，另一端與外套筒轉(zhuǎn)動連接，短連桿的一端設(shè)置于S形曲柄的內(nèi)側(cè)凹槽處，另一端與內(nèi)套筒轉(zhuǎn)動連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，其特征在于:所述行走伸縮臂(11)、固定伸縮臂(12)均由驅(qū)動連桿(21)、伸縮桿(23)、固定端(24)和限位塊(25)組成；驅(qū)動連桿的一端與伸縮桿相鉸接，另一端與外套筒(8)或內(nèi)套筒(9)相鉸接，支撐板(10)的外表面上固定有對伸縮桿導向的導向套(22);固定端位于伸縮桿的頂端，限位塊固定于導向套與固定端之間的伸縮桿上，固定端與限位塊之間設(shè)置有支撐彈簧(26);所述行走伸縮臂的固定端用于固定滑輪，固定伸縮臂的固定端用于固定橡膠摩擦塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，其特征在于:所述抓取裝置(5)由抓手(17)、固定盤(18)、抓手驅(qū)動電機(19)、驅(qū)動軸(29)以及抓取連桿(30)組成，驅(qū)動軸與抓手驅(qū)動電機的輸出軸相連接，抓手的一端鉸接于固定盤上；抓取連桿(30)的一端與驅(qū)動軸的端部相鉸接，另一端與抓手相鉸接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，其特征在于:所述電動推桿(4)設(shè)置于后行走機構(gòu)(2)上，電動推桿通過球形萬向連桿(3)與前行走機構(gòu)(I)相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，其特征在于:所述前行走機構(gòu)(I)和后行走機構(gòu)(2)中行走伸縮臂(11)和固定伸縮臂(12)的數(shù)目均為3個，且行走伸縮臂與固定伸縮臂間隔設(shè)置；行走伸縮臂和固定伸縮臂均勻分布于支承盤(10)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可在管道內(nèi)自由行走的裝置，其特征在于:所述后行走機構(gòu)(2)的支承盤(10)上固定有導向架(20)。
【文檔編號】F16L55/34GK103759095SQ201410048659
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月12日
【發(fā)明者】李輝, 姜月明, 何洋 申請人:濱州學院