高度可调的自主变位履带式管道机器人的行走机构

摘要

一种高度可调的自主变位履带式管道机器人的行走机构，属机械传动技术领域。两套横向摆腿机构，该机构按对称于机体的对角线布列在机体的头部和尾部，四条腿的上端分别铰接在两套横向摆腿机构的两侧，四条腿的下端各制有一个摆腿调节关节，四个履带足分别铰接在四个摆腿调节关节上。两套横向摆腿机构使四条腿张开，调节四个摆腿调节关节，使四个履带足恢复直立状态，降低行走机构的高度。有高度可调的优点。装用本发明的行走机构的自主变位履带式管道机器人能进入多种管道，如高度高的矩形管道、小口径圆形或高度低的扁平矩形管道，从事管道内的作业。

说明书

                    技术领域

本发明涉及一种高度可调的自主变位履带式管道机器人的行走机构，属机械传动技术领域。

                    背景技术

背景技术中有一种自主变位四履带足管道机器人。该机器人的行走机构包括机体、四条腿、四个履带足和多芯电缆。四条腿完全相同，分别为左前腿、左后腿、右前腿和右后腿。左、右前腿和左、右后腿经各自的一端分别固定于机体的前端和后端，左前、后腿与右前、后腿对称布列在机体纵向中轴线的两边。四个履带足完全相同，分别为左前履带足、左后履带足、右前履带足和右后履带足。每个履带足均含驱动电机和履带驱动系统。四条腿的另一端各与一个履带足铰接。多芯电缆的每根芯线与各自的驱动电机连接。该机器人因得到多芯电缆输送的电能而工作：牵引着多芯电缆向前行走。背景技术的优点是越障能力强，能原地回转，使该机器人特别适于作管道机器人，从事清扫、冲洗、刷漆之类管道内的作业。背景技术的缺点是高度太高，不能进入高度低的扁平矩形管道。

                    发明内容

本发明的目的是提供高度可调的自主变位履带式管道机器人的行走机构，该行走机构有高度可调的优点，行走机构的高度调低后，装用该行走机构的自主变位履带式管道机器人就能进入扁平的矩形管道，从事管道内的作业。

本发明的技术方案是采用两套横向摆腿机构，该机构按对称于机体的对角线布列在机体的头部和尾部，四条腿的上端分别铰接在两套横向摆腿机构的两侧，四条腿的下端各制有一个摆腿调节关节，四个履带足分别铰接在四个摆腿调节关节上。两套横向摆腿机构使四条腿张开，调节四个摆腿调节关节，使四个履带足恢复直立状态，降低行走机构的高度，使本发明的目的得到实现。

现详细说明本发明的技术方案。一种高度可调的自主变位履带式管道机器人的行走机构，包括机体4、四条腿、四个履带足和多芯电缆，四条腿完全相同，分别为左前腿26、右前腿27、左后腿16和右后腿17，四个履带足完全相同，分别为左前履带足34、右前履带足33，左后履带足32和右后履带足31，每个履带足均含驱动电机和履带驱动系统，多芯电缆的每根芯线与各自对应的驱动电机连接，其特征在于，它还包括两套横向摆腿机构：前横向摆腿机构2和后横向摆腿机构1，前横向摆腿机构2和后横向摆腿机构1完全相同，前横向摆腿机构2和后横向摆腿机构1按对称于机体4的对角线布列在机体4的头部和尾部，后横向摆腿机构1包括第一摆腿驱动电机10，第一伞齿轮11，第二伞齿轮12，第一杆蜗13及其轴承，第一蜗轮14及其轴承，第二蜗轮15及其轴承，左后腿16，第一摆腿调节关节18，右后腿17和第二摆腿调节关节19，第一摆腿驱动电机10以转轴与机体4的纵向中轴线平行和转轴指向机体4的尾部的方式安装在靠近机体4右边的机体4上，第一伞齿轮11固定在第一摆腿驱动电机10的转轴上，第一蜗杆13以其中心轴与机体4的纵向中轴线垂直的方式安装在靠近机体4尾部的第一蜗杆13的轴承内，第二伞齿轮12安装在第一蜗杆13的右端，第一伞齿轮11与第二伞齿轮12啮合，左后腿16和右后腿17分别与第一蜗轮14和第二蜗轮15同轴固结后以它们中心轴与机体4的纵向中轴线平行和第一蜗轮14与第二蜗轮15啮合的方式安装在它们各自的靠近机体4后部的轴承内，第一蜗杆13与第一蜗轮14啮合，左后腿16和右后腿17的下端分别与第一摆腿调节关节18和第二摆腿调节关节19铰接，左后腿16与第一摆链调节关节18的铰链轴和右后腿17与第二摆腿调节关节19的铰链轴均与机体4的纵向中轴线平行，第一摆腿调节关节18和第二摆腿调节关节19上均有各自的锁紧螺栓，左后履带足32和右后履带足31分别与第一摆腿调节关节18和第二摆腿调节关节19铰接。

与背景技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的行走机构的高度可调，装用本发明的行走机构的自主变位履带式管道机器人能进入多种管道，如高度高的矩形管道、小口径圆形或高度低的扁平矩形管道。不像背景技术那样，为进入不同的管道，需配备多个各种高度的管道机器人，既提高了管道内的作业的成本，又增加了机器人管理和维护的麻烦。因此，本发明的行走机构有助于降低管道内的作业的成本和减少机器人管理和维护的麻烦。

                    附图说明

图1是本发明的行走机构处于直立状态时的结构示意图。图中，20是第二摆腿驱动电机，21是第三伞齿轮，22是第四伞齿轮，23是第二蜗杆，33是右前履带足，此外，还应补充一些不能显示于图面但可推知的另件，如24应是第三蜗轮，25应是第四蜗轮，26应是左前腿，27应是右前腿，28应是第三摆腿调节关节，29应是第四摆腿调节关节，34应是左前履带足。图2是本发明的行走机构处于四条腿横向张开状态时的结构示意图。图3是本发明的行走机构处于四条腿横向张开、四个履带足直立状态时的结构示意图。图4是本发明的行走机构在高度高的矩形管道内行走的后视图。图5是本发明的行走机构在扁平的矩形管道内行走的后视图。

                    具体实施方式

现结合附图，详细说明本发明的实施方式。

平时，本发明的行走机构处于直立状态，如图1所示，该行走机构高度高，只能进入高度高的矩形管道或大口径的圆管道，在这些管道内从事管道内的作业。

使四条腿横向张开：经多芯电缆同时向第一摆腿驱动电机10和第二摆腿驱动电机20送电，第一摆腿驱动电机10和第二摆腿驱动电机20旋转，第一伞齿轮11和第三伞齿轮21随之旋转，第一伞齿轮11和第三伞齿轮21分别驱动与它们啮合的第二伞齿轮12和第四伞齿轮22旋转，第一蜗杆13和第二蜗杆23旋转，第一蜗杆13和第二蜗杆23驱动与它们啮合的第一蜗轮14和第三蜗轮24旋转，第一蜗轮14和第三蜗轮24分别驱动与它们啮合的第二蜗轮15和第四蜗轮25旋转，第一蜗轮14和第二蜗轮15分别朝顺时针和逆时针方向旋转，使分别与它们同轴固结的左后行走机构的姿态如图2所示。这种姿态的行走机构适于进入小口径圆管道，在这些管道内从事管道内的作业。

使四个履带足恢复直立：拧松第一摆腿调节关节18的锁紧螺栓，将左后履带足32向内扳，直至左后履带足32正好直立，再拧紧锁紧螺栓。接着对其他三个履带足依次作同样的处理。此时，该机构的姿态如图3所示。这种姿态的行走机构适于进入高度低的扁平矩形管道，在这些管道内从事管道内的作业。

实施例：

高度可调的自主变位履带式管道机器人行走机构主要技术参数：机体4的长度和宽度分别为220mm和140mm。多芯电缆长度25m。履带足长度和宽度分别为110mm和32mm。每条腿的长度为65mm。每个摆腿调节关节长度为12mm。当该机器人在正常状态即直立时，该机器人的高度为90mm(地面到机体4的上平面)，左右履带间隔距离为95mm。当该机器人在低矮状态即四条腿横向张开(张开角140°)，四个履带足直立时，该机器人的高度降为62mm(地面到机体4的上平面)，左右履带间隔距离为210mm，总高度降低近三分之一。履带足和摆腿驱动电机为11W、48V的直流电机。