專利名稱：圓管道機(jī)器人螺旋式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種圓管道機(jī)器人，尤其涉及一種圓管道機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
工業(yè)領(lǐng)域、民用領(lǐng)域等都有大量的管道工程，在管道的安裝及使用過(guò)程中 需要對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行清潔，某些管道只能采用管道機(jī)器人進(jìn)行清潔和排障。但目 前大多數(shù)的管道機(jī)器人都是針對(duì)于方型管道而設(shè)計(jì)的，比如中央空調(diào)系統(tǒng)的專 用管道機(jī)器人。也有少數(shù)的針對(duì)圓管道的圓管道機(jī)器人，但其存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，
工作效率低等缺點(diǎn)。如申請(qǐng)?zhí)枮?1128568. O的彈簧蠕行管道機(jī)器人，它是利用 兩個(gè)驅(qū)動(dòng)體的配合而工作。當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)體l停止并緊貼管壁，另一個(gè)驅(qū)動(dòng)體2前 行，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)體交替動(dòng)作，使機(jī)器人向前蠕動(dòng)。該種機(jī)器人難于加工制造，主 動(dòng)力明顯不足，材料受到限制，適應(yīng)性、可靠性差等方面。另外一種是哈爾濱 工業(yè)大學(xué)研制的申請(qǐng)?zhí)枮?4215952. 7的螺旋驅(qū)動(dòng)式管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其工 作原理是平行四邊形結(jié)構(gòu)的彈力架相對(duì)的兩端安裝驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪與管道母 線成接近垂直的夾角，平行四邊形彈力架的另外兩端連有彈簧，通過(guò)該彈簧的 回復(fù)拉力，將彈力架上的兩驅(qū)動(dòng)輪封壓在管道內(nèi)壁上。電機(jī)帶動(dòng)彈力架及驅(qū)動(dòng) 輪沿管壁作螺旋線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生軸向推動(dòng)力，使機(jī)構(gòu)向前直行。其存在的問(wèn)題是 機(jī)器人的重力主要由下方的驅(qū)動(dòng)輪及導(dǎo)向輪承受，而承力的驅(qū)動(dòng)輪在作螺旋運(yùn) 動(dòng)，且導(dǎo)向輪通常不會(huì)準(zhǔn)確地位于機(jī)器人的正下方，從而使平行四邊形彈力架 及其驅(qū)動(dòng)輪的受力的大小及相對(duì)方向均隨時(shí)變化，彈力架及整個(gè)機(jī)器人的穩(wěn)定 性差，行走不平穩(wěn)，彈力架容易損壞。彈簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適用性差彈力小則無(wú) 法將驅(qū)動(dòng)輪封壓在管道壁上，也無(wú)法承受機(jī)器人的重力，因此需要較大的彈力； 但如彈力大又容易使驅(qū)動(dòng)輪與管壁間的摩擦力過(guò)大，以至難以前進(jìn)。并且由于 驅(qū)動(dòng)輪的位置及管壁直徑的變化，管道彈簧所需承受的力也發(fā)生變化，因此彈 簧的彈力范圍極難設(shè)計(jì)，使該機(jī)器人在單個(gè)個(gè)體條件下適用范圍小，功能較弱， 穩(wěn)定性差。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是提供一種圓管道機(jī)器人螺旋式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該種驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)可靠，使用壽命長(zhǎng)，機(jī)器人運(yùn)行平穩(wěn)，不易發(fā)生偏移或側(cè)翻；變徑范
圍大，適用于在多種規(guī)j各的圓管道中運(yùn)行；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制作方便，成本低。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案是 一種圓管道機(jī)器人螺 旋式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括安裝在機(jī)體后部的直流電機(jī)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是
直流電機(jī)軸上安裝有驅(qū)動(dòng)輪架，驅(qū)動(dòng)輪架設(shè)有三條支臂，三條支臂的端部分 別與機(jī)體長(zhǎng)度方向的驅(qū)動(dòng)輪桿的中部鉸接，驅(qū)動(dòng)輪桿的后端安裝有驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū) 動(dòng)輪的回轉(zhuǎn)軸線與機(jī)體軸線的夾角為3 30度；
機(jī)體的中部或前部還固定安裝有導(dǎo)向輪架，導(dǎo)向輪架設(shè)有三條支臂，三條 支臂的端部分別與機(jī)體長(zhǎng)度方向的導(dǎo)向輪桿的中部鉸接，導(dǎo)向輪桿的兩端安裝 有導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪的回轉(zhuǎn)軸線與機(jī)體軸線垂直；
驅(qū)動(dòng)輪架上的三條驅(qū)動(dòng)輪桿的后部由彈性元件相互連接在一起，或者均由 彈性元件與機(jī)體相連；導(dǎo)向^^侖架上的三條導(dǎo)向輪桿前部或后部由彈性元件相互 連接在一起，或者均由彈性元件與機(jī)體相連。
本實(shí)用新型的具體工作過(guò)程和工作原理是
導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)壽侖桿前部及導(dǎo)向輪桿的前部或后部通過(guò)彈性元件相互連接在一 起，或者均由彈性元件與機(jī)體相連。這樣，在彈性元件的彈力作用下，驅(qū)動(dòng)輪和 導(dǎo)向輪桿上縱向的導(dǎo)向輪向外擴(kuò)伸，而封壓在圓管道的管壁上。工作時(shí)，直流 電機(jī)軸帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪架旋轉(zhuǎn)，由于驅(qū)動(dòng)輪的回轉(zhuǎn)軸線與機(jī)體軸線即管道母線呈 3~30度角，從而驅(qū)動(dòng)輪將在管道壁上形成螺旋前進(jìn)的螺旋軌跡，產(chǎn)生向前的驅(qū) 動(dòng)力，由于導(dǎo)向輪的回轉(zhuǎn)軸線與管道母線垂直，也即導(dǎo)向輪的轉(zhuǎn)動(dòng)前進(jìn)方向與 管道母線方向一致，導(dǎo)向輪將在驅(qū)動(dòng)力的作用下，沿管道母線向前轉(zhuǎn)動(dòng)，最終 使得機(jī)器人在管道內(nèi)沿母線方向前進(jìn)。由于導(dǎo)向輪的滾動(dòng)方向與管道母線方向 一致，不能產(chǎn)生橫向的滾動(dòng)，也即導(dǎo)向輪與管道壁的摩擦力將阻止整個(gè)機(jī)器人 沿管道軸向旋轉(zhuǎn)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果
一 、驅(qū)動(dòng)輪架和導(dǎo)向輪架的三條支臂上分別與驅(qū)動(dòng)輪桿及導(dǎo)向輪桿鉸接， 驅(qū)動(dòng)輪桿和導(dǎo)向4侖桿上再安裝驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪，在彈性元件的作用下，三個(gè)驅(qū) 動(dòng)輪和導(dǎo)向輪均與管道壁接觸，這樣能保證整個(gè)機(jī)器人的重量主要由兩個(gè)驅(qū)動(dòng) 輪或?qū)蜉喅袚?dān)，而驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力由均勻分配的三個(gè)驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生，這種三維對(duì)稱 設(shè)計(jì)，確保整個(gè)機(jī)構(gòu)受力均衡，結(jié)構(gòu)可靠，使用壽命長(zhǎng)，機(jī)器人運(yùn)行平穩(wěn)，不 易發(fā)生偏移或側(cè)翻。
二、驅(qū)動(dòng)輪桿和導(dǎo)向輪桿的后部由彈性元件相互連接在一起，或者均由彈 性元件)與機(jī)體相連。在彈性元件的作用下，驅(qū)動(dòng)輪桿和導(dǎo)向輪桿形成了以鉸 接點(diǎn)為支點(diǎn)的杠桿式變徑，既能適應(yīng)較大范圍內(nèi)的管徑變化，也能夠在彎道中自 動(dòng)轉(zhuǎn)彎前行。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本實(shí)用新型的機(jī)構(gòu)可在管徑變化范圍達(dá)到二倍。
上述的導(dǎo)向輪架為二個(gè)或二個(gè)以上。多個(gè)導(dǎo)向輪架可以提高機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性， 使整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行更加平穩(wěn)。
上述的機(jī)體由兩節(jié)以上構(gòu)成，各節(jié)之間通過(guò)彈性元件連接，驅(qū)動(dòng)輪架安裝 有機(jī)體后部的節(jié)上，而導(dǎo)向輪架安裝在機(jī)體的其它節(jié)上。這樣，便于機(jī)器人順 利通過(guò)小曲率半徑的急彎道。
以下結(jié)合附圖和具體的實(shí)例方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖l是本實(shí)用新型的實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
圖l示出，本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
為 一種圓管道機(jī)器人螺旋式驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括安裝在4幾體15后部的直流電機(jī)1。直流電糸"軸上安裝有驅(qū)動(dòng)輪架 2，驅(qū)動(dòng)輪架2設(shè)有三條支臂，三條支臂的端部分別與機(jī)體長(zhǎng)度方向的驅(qū)動(dòng)輪桿3 的中部鉸接，驅(qū)動(dòng)輪桿3的后端安裝有驅(qū)動(dòng)輪4，驅(qū)動(dòng)輪4的回轉(zhuǎn)軸線與機(jī)體15軸 線的夾角6為3 30度。
機(jī)體15的中部或前部還固定安裝有導(dǎo)向輪架12，導(dǎo)向輪架12設(shè)有三條支 臂，三條支臂的端部分別與機(jī)體長(zhǎng)度方向的導(dǎo)向輪桿10的中部鉸接，導(dǎo)向輪桿 10的兩端安裝有導(dǎo)向輪6，導(dǎo)向輪6的回轉(zhuǎn)軸線與機(jī)體15軸線垂直。
驅(qū)動(dòng)輪架2上的三條驅(qū)動(dòng)輪桿3的后部由彈性元件13相互連接在一起，或 者均由彈性元件13與機(jī)體15相連；導(dǎo)向輪架12上的三條導(dǎo)向輪桿10前部或 后部由彈性元件13相互連接在一起，或者均由彈性元件13與機(jī)體15相連。圖 1中，導(dǎo)向輪架12為二個(gè)。
機(jī)體15由兩節(jié)以上構(gòu)成，各節(jié)之間通過(guò)彈性元件連接，驅(qū)動(dòng)輪架2安裝有 機(jī)體15后部的節(jié)上，而導(dǎo)向輪架12安裝在機(jī)體15的其它節(jié)上。
權(quán)利要求1、一種圓管道機(jī)器人螺旋式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括安裝在機(jī)體(15)后部的直流電機(jī)(1)，其特征在于所述的直流電機(jī)(1)軸上安裝有驅(qū)動(dòng)輪架(2)，驅(qū)動(dòng)輪架(2)設(shè)有三條支臂，三條支臂的端部分別與機(jī)體長(zhǎng)度方向的驅(qū)動(dòng)輪桿(3)的中部鉸接，驅(qū)動(dòng)輪桿(3)的后端安裝有驅(qū)動(dòng)輪(4)，驅(qū)動(dòng)輪(4)的回轉(zhuǎn)軸線與機(jī)體(15)軸線的夾角(θ)為3～30度；機(jī)體(15)的中部或前部還固定安裝有導(dǎo)向輪架(12)，導(dǎo)向輪架(12)設(shè)有三條支臂，三條支臂的端部分別與機(jī)體長(zhǎng)度方向的導(dǎo)向輪桿(10)的中部鉸接，導(dǎo)向輪桿(10)的兩端安裝有導(dǎo)向輪(6)，導(dǎo)向輪(6)的回轉(zhuǎn)軸線與機(jī)體(15)軸線垂直；驅(qū)動(dòng)輪架(2)上的三條驅(qū)動(dòng)輪桿(3)的后部由彈性元件(13)相互連接在一起，或者均由彈性元件(13)與機(jī)體(15)相連；導(dǎo)向輪架(12)上的三條導(dǎo)向輪桿(10)前部或后部由彈性元件(13)相互連接在一起，或者均由彈性元件(13)與機(jī)體(15)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種圓管道機(jī)器人螺旋式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述的導(dǎo)向輪架(12)為二個(gè)或二個(gè)以上。
3 .根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種圓管道機(jī)器人螺旋式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述的機(jī)體(15)由兩節(jié)以上構(gòu)成，各節(jié)之間通過(guò)彈性元件連接，驅(qū)動(dòng)輪架(2) 安裝有機(jī)體(15)后部的節(jié)上，而導(dǎo)向輪架(12)安裝在機(jī)體(15)的其它節(jié)上。
專利摘要一種圓管道機(jī)器人螺旋式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其直流電機(jī)軸上安裝有驅(qū)動(dòng)輪架，驅(qū)動(dòng)輪架的三條支臂端部分別與沿機(jī)體長(zhǎng)度方向的驅(qū)動(dòng)輪桿中部鉸接，驅(qū)動(dòng)輪桿后端安裝有驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪的回轉(zhuǎn)軸線與機(jī)體軸線的夾角為3～30度。機(jī)體中部或前部安裝有導(dǎo)向輪架，導(dǎo)向輪架的三條支臂的端部分別與沿機(jī)體長(zhǎng)度方向的導(dǎo)向輪桿中部鉸接，導(dǎo)向輪桿兩端安裝有導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪的回轉(zhuǎn)軸線與機(jī)體軸線垂直。驅(qū)動(dòng)輪架的三條驅(qū)動(dòng)輪桿后部及導(dǎo)向輪架的三條導(dǎo)向輪桿前部或后部由彈性元件相互連接在一起，或者均由彈性元件與機(jī)體相連。該種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)可靠，使用壽命長(zhǎng)，機(jī)器人運(yùn)行平穩(wěn)，不易發(fā)生偏移或側(cè)翻；可在不同半徑的圓管道中運(yùn)行；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制作方便，成本低。
文檔編號(hào)F16L55/26GK201074720SQ20072008113
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者濤 于, 何常紅, 姚應(yīng)峰, 景國(guó)璽, 許明恒, 強(qiáng) 譚, 高宏力 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)