本发明涉及一种蠕动式管道机器人,包括上锁紧机构、上转向机构、下锁紧机构，下转向机构和爬行机构；所述上锁紧机构与上转向机构安装在一起并通过上转向机构中的上联轴器与爬行机构连接；所述下锁紧机构与下转向机构安装在一起并通过下转向机构中的下联轴器与爬行机构连接；所述上锁紧机构与下锁紧机构对称放置，所述上转向机构和下转向机构对称放置；所述爬行机构包括三个首尾轴连的舵机架，在各舵机架内设有一个舵机。本发明的蠕动式管道机器人能适应不同管径，不同形状的管道，并且不损害到管道，为管道勘测，管道疏通提供一个有利的
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 108006368 A (43)申请公布日 2018.05.08 (21)申请号 4.6 (22)申请日 2017.12.29 (71)申请人 南京工程学院 地址 211167 江苏省南京市江宁区科技园 弘景大道1号 (72)发明人 吴连申丁州杰徐晓旭张阳 董柯文 (74)专利代理机构 南京钟山专利代理有限公司 32252 代理人 戴朝荣 (51)Int.Cl. F16L 55/34(2006.01) F16L 101/30(2006.01) 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (54)发明名称 蠕动式管道机器人 (57)摘要 本发明涉及一种蠕动式管道机器人,包括上 锁紧机构、上转向机构、下锁紧机构，下转向机构 和爬行机构；所述上锁紧机构与上转向机构安装 在一起并通过上转向机构中的上联轴器与爬行 机构连接；所述下锁紧机构与下转向机构安装在 一起并通过下转向机构中的下联轴器与爬行机 构连接；所述上锁紧机构与下锁紧机构对称放 置，所述上转向机构和下转向机构对称放置；所 述爬行机构包括三个首尾轴连的舵机架，在各舵 机架内设有一个舵机。本发明的蠕动式管道机器 人能适应不同管径，不同形状的管道，并且不 损害到管道，为管道勘测，管道疏通提供一个有 A 利的平台。 8 6 3 6 0 0 8 0 1 N C CN 108006368 A 权利要求书 1/1页 1.一种蠕动式管道机器人，其特征在于：包括上锁紧机构(11)、上转向机构(12)、下锁 紧机构(19)，下转向机构(18)和爬行机构(16)；所述上锁紧机构(11)与上转向机构(12)安 装在一起并通过上转向机构(12)中的上联轴器(13)与爬行机构(16)连接；所述下锁紧机构 (19)与下转向机构(18)安装在一起并通过下转向机构(18)中的下联轴器(17)与爬行机构 (16)连接；所述上锁紧机构(11)与下锁紧机构(16)对称放置，所述上转向机构(12)和下转 向机构(18)对称放置；所述爬行机构(16)包括三个首尾轴连的舵机架(14)，在各舵机架 (14)内设有一个舵机(15)。 2.根据权利要求1所述的蠕动式管道机器人，其特征在于：所述上锁紧机构(11)及下锁 紧机构(19)为上下对称设置，分别包括一个锁紧电机(5)，一个法兰盘(3)、一个连架杆(2)、 四个连杆(1)和四个滑台(9)；所述锁紧电机(5)设置在法兰盘(3)下端，所述法兰盘(3)上端 连接十字形连架杆(2)，所述连架杆(2)的四个末端分别连接一个连杆(1)，在所述连杆(1) 下方连接滑台(9)。 3.根据权利要求2所述的蠕动式管道机器人，其特征在于：所述滑台(9)的底端与机器 人外壳固定在一起，所述锁紧电机(5)通过第一电机框(3)与机器人外壳固定在一起；锁紧 时，锁紧电机(5)正转，通过法兰盘(3)带动连架杆(2)使连杆(1)移动，连杆(1)的另一端与 滑台(9)连接。 4.根据权利要求1所述的蠕动式管道机器人，其特征在于：所述上转向机构(12)包括上 转向电机(6)和上联轴器(13)；所述上转向电机(6)通过第二电机框(8)与机器人外壳(7)固 定，并通过上联轴器(13)与爬行机构(16)连接在一起。 5.根据权利要求4所述的蠕动式管道机器人，其特征在于：所述下转向机构(18)与上转 向机构(12)为上下对称设置，所述下转向机构(18)包括下转向电机和下联轴器(17)，所述 下转向电机通过第二电机框(8)与机器人外壳(7)固定，并通过下联轴器(17)与爬行机构 (16)连接在一起。 6.根据权利要求1所述的蠕动式管道机器人，其特征在于：三个首尾连接的舵机(15)相 互反向转动，机器人收缩；各个舵机(15)再反转，机器人伸展。 7.根据权利要求1所述的蠕动式管道机器人，其特征在于：所述滑台(9)的下方设置光 电开关(10)，用于检测滑台与管壁的距离。 2 2 CN 108006368 A 说明书 1/3页 蠕动式管道机器人 技术领域 [0001] 本发明涉及机械设计技术领域，具体涉及一种蠕动式管道机器人。 背景技术 [0002] 在一般工业、、石油天然气、军事装备等领域中，管道作为一种有效的物料 输送手段被广泛应用。为了提高管道寿命、防止泄露等事故的发生，就必须对管道进行有效 的检测维护，管道机器人为满足该需求而产生。 [0003] 目前，国内外研制的机器人按移动方式可分为轮式、履带式、蠕动式等，轮式机器 人移动速度快，但是管道适应性差；履带机器人与管道壁之间会有很大的摩擦力，容易冲击 到管道，并且越障能力也不强；蠕动式机器人越障能力强，但采用的形状记忆合金、压电金 属和电磁驱动的蠕动式机器人对管道要求太高，并且承载能力弱。 发明内容 [0004] 本发明的目的是提出一种新型的蠕动式管道机器人，具有高适应，高承载力的特 点，可应用于U形管、S形管等不同直径的管道。 [0005] 为实现上述目的，本发明提供的技术方案是： [0006] 一种蠕动式管道机器人，包括上锁紧机构、上转向机构、下锁紧机构，下转向机构 和爬行机构；所述上锁紧机构与上转向机构安装在一起并通过上转向机构中的上联轴器与 爬行机构连接；所述下锁紧机构与下转向机构安装在一起并通过下转向机构中的下联轴器 与爬行机构连接；所述上锁紧机构与下锁紧机构对称放置，所述上转向机构和下转向机构 对称放置；所述爬行机构包括三个首尾轴连的舵机架，在各舵机架内设有一个舵机。 [0007] 进一步的，所述上锁紧机构及下锁紧机构为上下对称设置，分别包括一个锁紧电 机，一个法兰盘、一个连架杆、四个连杆和四个滑台；所述锁紧电机设置在法兰盘下端，所述 法兰盘上端连接十字形连架杆，所述连架杆的四个末端分别连接一个连杆，在所述连杆下 方连接滑台。 [0008] 进一步的，所述滑台的底端与机器人外壳固定在一起，所述锁紧电机通过第一电 机框与机器人外壳固定在一起；锁紧时，锁紧电机正转，通过法兰盘带动连架杆使连杆移 动，连杆的另一端与滑台连接，使得滑台可以与管壁接触，并产生摩擦力。 [0009] 进一步的，所述上转向机构包括上转向电机和上联轴器；所述上转向电机通过第 二电机框与机器人外壳固定，并通过上联轴器与爬行机构连接在一起。 [0010] 进一步的，所述下转向机构与上转向机构为上下对称设置，所述下转向机构包括 下转向电机和下联轴器，所述下转向电机通过第二电机框与机器人外壳固定，并通过下联 轴器与爬行机构连接在一起。 [0011] 进一步的，三个首尾连接的舵机相互反向转动，机器人收缩；各个舵机再反转，机 器人伸展。 [0012] 进一步的，所述滑台的下方设置光电开关，用于检测滑台与管壁的距离。 3 3 CN 108006368 A 说明书 2/3页 [0013] 本发明的蠕动式管道机器人可以适应不一样管径，不一样的形状的管道，并且不损害到 管道，为管道勘测，管道疏通提供一个有利的平台。 附图说明 [0014] 图1为本发明的蠕动式管道机器人整体结构示意图。 [0015] 图2为上锁紧机构示意图。 [0016] 图中：1-连杆，2-连架杆，3-法兰盘，4-上电机框，5-锁紧电机，6-转向电机，7-外 壳，8-下电机框，9-滑台，10-光电开关，11-上锁紧机构，12-上转向机构，13-联轴器，14-舵 机架，15-舵机，16-爬行机构，17-联轴器，18-下转向机构，19-下锁紧机构。 具体实施方式 [0017] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。 [0018] 一种蠕动式管道机器人，包括上锁紧机构11、上转向机构12、下锁紧机构19，下转 向机构18和爬行机构16；所述上锁紧机构11与上转向机构12安装在一起并通过上转向机构 12中的上联轴器13与爬行机构16连接；所述下锁紧机构19与下转向机构18安装在一起并通 过下转向机构18中的下联轴器17与爬行机构16连接；所述上锁紧机构11与下锁紧机构16对 称放置，所述上转向机构12和下转向机构18对称放置；所述爬行机构16包括三个首尾轴连 的舵机架14，在各舵机架14内设有一个舵机15。 [0019] 所述上锁紧机构11及下锁紧机构19为上下对称设置，分别包括一个锁紧电机5，一 个法兰盘3、一个连架杆2、四个连杆1和四个滑台9；所述锁紧电机5设置在法兰盘3下端，所 述法兰盘3上端连接十字形连架杆2，所述连架杆2的四个末端分别连接一个连杆1，在所述 连杆1下方设有滑台9。 [0020] 所述滑台9的底端与机器人外壳固定在一起，所述锁紧电机5通过第一电机框3与 机器人外壳固定在一起；锁紧时，锁紧电机5正转，通过法兰盘3带动连架杆2使连杆1移动， 连杆1的另一端与滑台9连接，使得滑台9可以与管壁接触，并产生摩擦力。 [0021] 所述上转向机构12包括上转向电机6和上联轴器13；所述上转向电机6通过第二电 机框8与机器人外壳7固定，并通过上联轴器13与爬行机构16连接在一起。 [0022] 所述下转向机构18与上转向机构12为上下对称设置，所述下转向机构18包括下转 向电机和下联轴器17，所述下转向电机通过第二电机框8与机器人外壳7固定，并通过下联 轴器17与爬行机构16连接在一起。 [0023] 三个首尾连接的舵机15相互反向转动，机器人收缩；各个舵机15再反转，机器人伸 展。 [0024] 所述滑台9的下方设置光电开关10，用于检测滑台与管壁的距离。 [0025] 当机构前进时，上锁紧机构11中的锁紧电机5正转，电机轴带动滑台9移向管道，并 产生摩擦力，对应的，下锁紧机构19中的电机反转，取消掉下锁紧机构19与管道之间的摩擦 力。这时由三个舵机15与三个舵机架14组成的爬行机构16就会彼此之间反转，使得爬行机 构16收缩，然后下锁紧机构19的电机正转，产生摩擦力之后，上锁紧机构11电机反转，取消 掉摩擦力，接着爬行机构16三个舵机15再次反向转动，使得爬行机构16伸长，整个机构便会 向前移动了。 4 4 CN 108006368 A 说明书 3/3页 [0026] 当经过与爬行机构运动平面在同一平面的曲线的距离，爬行机构16的三个舵机15相互之间转动， 使得爬行机构16收缩，然后上锁紧机构11的锁紧电机5正转，产生摩擦力之后，下锁紧机构 19电机反转，取消掉摩擦力，接着爬行机构16三个舵机15互相收缩，接着下锁紧机构19锁 紧，上锁紧机构11放松，如此反复，即可通过曲线] 当经过与爬行机构运动平面不在同一平面的曲线的距离，下转向机构18中的转向电机转动，使得 舵机的工作平面与弯曲管道的轴线在同一个平面，接着按照经过与爬行机构运动平面在同 一平面的曲线管道时的造作步骤即可通过曲线管道。返回时，由于其对称的设计，只需反向 控制即可。 [0028] 本发明的蠕动式管道机器人能适应不同管径，不一样的形状的管道，并且不损害到 管道，为管道勘测，管道疏通提供一个有利的平台。 [0029] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟 悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实 施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之 内。 5 5 CN 108006368 A 说明书附图 1/2页 图1 6 6 CN 108006368 A 说明书附图 2/2页 图2 7 7
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