液動蠕動式管道機器人牽引裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種牽引裝置，尤其是可用于油氣管道、污水管道等特殊工作環境下，為管道機器人在管道內行走提供充足的動力，保證機器人在管道中順利行走并完成管道作業的液動蠕動式管道機器人牽引裝置。
【背景技術】
[0002]在現代社會和工程實踐中，管道作為一種重要的物質物料傳輸手段，在石油、天然氣、化工原料及生活污水等各個方面發揮著重要的作用。在管道鋪設過程中管道對接、補口，焊縫檢測等越加依賴管道機器人來完成。在管道運行維護過程中管道缺陷檢測、修復，管道清理等管道工程問題隨之增加，其對管道機器人的依賴程度更加不容忽視。
[0003]管道機器人作為一種高智能、高自動化的管內爬行設備伴隨管道在工程上的廣泛應用而迅速發展起來。管道機器人是工作在管道內特定空間的智能移動設備，它可以攜帶一種或多種設備和裝置完成對管道缺陷檢測、防腐層涂覆、異物清理、管內加工、管道對接補口等任務。其中主動管道機器人是應用最為廣泛的一種管道機器人，分為輪式、蠕動式、履帶式、腳式與步進式等形式。
[0004]主動管道機器人在管道內行走過程中需要牽引裝置為機器人本體提供牽引力，保證機器人在管道內順利行走。輪式管道機器人移動速度快、控制方便，但輪子與管道壁面接觸面積小、越障能力差、容易發生打滑現象。履帶式管道機器人承載能力大、對管道壁面的適應能力強、然而履帶易于磨損、且結構復雜。腿式管道機器人越障能力較強、機動性好、管道適應能力也很強，但其足數和關節數多、控制過程復雜、移動速度也相對較慢，不易于工程實際應用。蠕動式管道機器人因帶載能力強、運動平穩、控制簡便、對管道適應能力強，廣泛應用于對速度要求不高的管道實踐領域。
【發明內容】
[0005]本實用新型解決的技術問題是:采用液壓動力系統驅動支撐腿壓緊管壁方式提供管道機器人在管道內運動所需的反力和反力矩，克服現有機器人牽引裝置帶載能力弱，結構復雜、環境適應性差等不足，提供了一種強帶載能力、結構簡單、安全可靠的蠕動式管道機器人牽引裝置。
[0006]本實用新型采用的技術方案為:
[0007]液動蠕動式管道機器人牽引裝置，由伸出倉系統、推進倉系統和推進油缸組成，其中:伸出倉系統包括伸出倉前倉蓋(I)、伸出倉支架(2)、伸出倉支腿(3)、伸出倉支撐桿
(4)、伸出倉倉體(5)、伸出倉同步盤(6)、伸出倉后倉蓋(7)、伸出倉支腿油缸固定座(8)、伸出倉支腿油缸(9)和伸出倉同步盤滑軸(10);推進倉系統包括推進倉前倉蓋(12)、推進倉支架(13)、推進倉支腿(14)、推進倉支撐桿(15)、推進倉倉體(16)、推進倉后倉蓋(17)、同步盤滑軸(18)、推進倉同步盤(19)、推進倉支腿油缸(20)和推進倉支腿油缸固定座(21)；伸出倉前倉蓋(I)和伸出倉后倉蓋(7)通過螺栓和螺母固定在伸出倉倉體(5)的前、后兩端，伸出倉支腿油缸固定座(8)通過內六角螺釘固定在伸出倉前倉蓋(I)內側面，同步盤滑軸(10)依靠伸出倉后倉蓋(7)中心孔定位后通過螺釘固定在伸出倉后倉蓋(7)的外側面，伸出倉支腿油缸(9) 一端通過銷釘與固連在伸出倉支腿油缸固定座(8)上形成鉸接轉動畐O，另一端活塞桿端部階梯螺紋部分穿過同步盤(6)后通過螺母固定擰緊，同步盤(6)與同步盤滑軸(10)構成滑動副約束，在伸出倉支腿油缸驅動下可沿同步盤滑軸(10)前后滑動，伸出倉支架(2)兩端分別通過銷軸與伸出倉支腿(3)和伸出倉倉體(5)構成活動鉸接轉動副和固定鉸接轉動副，伸出倉支撐桿(4)兩端則分別與伸出倉支腿(3)和同步盤(6)構成活動鉸接轉動副，中間鉸孔與伸出倉倉體(5)構成固定鉸接轉動副，系統以液壓缸作為系統動力源。
[0008]所述的伸出倉支架(2)、伸出倉支腿(3)、伸出倉支撐桿(4)和伸出倉倉體(5)構成一組平行四邊形機構，沿伸出倉倉體(5)周向間隔120 °均布三組所述平行四邊形機構。
[0009]所述的同步盤(6)與同步盤滑軸(10)構成滑動副，同步盤(6)沿同步盤滑軸(10)前后滑動，并帶動與同步盤(6)鉸接的伸出倉支撐桿(4)運動，驅動平行四邊形機構運動，伸出倉支腿(3)接觸壓緊管道內壁或離開管道內壁。
[0010]所述的伸出倉支腿油缸固定座(8)、推進倉支腿油缸固定座(21)通過油缸固定座定位止口(22)分別與伸出倉前倉蓋(1)、推進倉前倉蓋(12)可靠定位，并通過內六角螺栓穿過螺釘過孔(23)擰緊固定在伸出倉前倉蓋(I)及推進倉前倉蓋(12)上，銷釘孔(24)用來實現伸出倉油缸固定座(8)與伸出倉支腿油缸(9)及推進倉油缸固定座(21)與推進倉支腿油缸(20)組成鉸接轉動副。
[0011]所述的伸出倉支腿油缸(9)及推進倉支腿油缸(20)的活塞桿端部螺紋段分別通過伸出倉同步盤(6)和推進倉同步盤(19)的同步盤螺紋過孔(25)后用螺母擰緊，油缸與同步盤間固定，伸出倉同步盤滑軸(10)和推進倉同步盤滑軸(18)通過同步盤滑軸孔(26)分別與伸出倉同步盤(6)和推進倉同步盤(19)組成滑動副，伸出倉同步盤(6)和推進倉同步盤(19)分別沿伸出倉同步盤滑軸(10)和推進倉同步盤滑軸(18)滑動，同步盤上三個鉸接架(27)分別與伸出倉及推進倉周向均布的三組平行四桿機構連接，實現同步盤對平行四桿機構的驅動。
[0012]推進倉結構組成及其工作原理同伸出倉相同，不再敘述。
[0013]當推進倉支腿伸出壓緊管壁、伸出倉支腿縮回后，推進油缸活塞桿伸出，推動伸出倉沿管道向前移動一段工作距離；接下來在伸出倉液壓油缸和推進倉液壓油缸作用下伸出倉支腿伸出壓緊管壁、推進倉支腿縮回；待兩倉支腿動作完成后，推進油缸活塞桿縮回拉動推進倉向前移動相同的工作距離，至此機器人牽引裝置完成一個工作循環。如此往復循環，液動蠕動式管道機器人牽引裝置可帶動管道機器人其他部分完成其沿管道內的蠕動行走。
[0014]上述方案的原理是:大功率的伸出倉支腿油缸和推進倉支腿油缸保證了每個支腿與管壁足夠大的支撐力，在伸出倉支腿油缸和推進倉支腿油缸驅動下，伸出倉支腿和推進倉支腿可沿徑向伸出并接觸壓緊管壁。支腿和管壁間的摩擦力為機器人蠕動行走和管道清理提供了所需的反力和反扭矩，當推進倉支腿伸出接觸壓緊管壁、伸出倉支腿縮回時，推進油缸活塞桿伸出，推動伸出倉向前運動一段距離。伸出倉停止運動后，伸出倉支腿伸出接觸壓緊管壁，推進倉支腿縮回，推進油缸活塞桿縮回并拉動機器人推進倉系統向前運動。如此往復循環，機器人實現蠕動行走。
[0015]本實用新型與現有技術相比的優點在于:本實用新型采用液壓系統作為機器人動力系統，保證了機器人具有足夠強的帶載能力，克服了輪式機器人帶載能力弱、容易打滑的缺陷。支撐機構采用三組沿倉體均布的平行四邊形機構保證了機器人對不同管徑管道的適應能力。在同步盤保持下三組并聯平行四邊形機構可以實現機器人自動定心，保證機器人軸線與管道軸線自動重合，無需額外的定心調整機構。該機器人結構原理簡單，易于實現系統閉環控制，對環境適應能力強，可為清管、補口、檢修等管道作業機器人提供強大牽引力。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型牽引裝置整體結構示意圖；
[0017]圖2a為本實用新型技術解決方案的伸出倉系統和推進倉系統結構所涉及的平行四邊形機構主視三維結構示意圖；
[0018]圖2b為本實用新型技術解決方案的伸出倉系統和推進倉系統結構所涉及的平行四邊形機構三維結構示意圖；
[0019]圖3a為本實用新型技術解決方案的伸出倉支腿油缸固定座和推進倉支腿油缸固定座主視三維結構示意圖；
[0020]圖3b為本實用新型技術解決方案的伸出倉支腿油缸固定座和推進倉支腿油缸固定座俯視三維結構示意圖；
[0021]圖4a為本實用新型技術解決方案的伸出倉系統和推進倉系統結構所涉及的同步盤俯視三維結構示意圖；
[0022]圖4b為本實用新型技術解決方案的伸出倉系統和推進倉系統結構所涉及的同步盤仰視三維結構示意圖；
[0023]圖5為本實用新型技術解決方案的伸出倉倉體和推進倉倉體三維結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]如圖1所示，本實用新型主要由伸出倉系統、推進倉系統和推進油缸組成，其中:
[0025]伸出倉系統包括伸出倉前倉蓋1、伸出倉支架2、伸出倉支腿3、伸出倉支撐桿4、伸出倉倉體5、伸出倉同步盤6、伸出倉后倉蓋7、伸出倉支腿油缸固定座8、伸出倉支腿油缸9和伸出倉同步盤滑軸10 ;推進倉系統包括推進倉前倉蓋12、推進倉支架13、推進倉支腿14、推進倉支撐桿1