一种管道内电缆自动敷设机器人及方法技术

技术编号:36503946 阅读:12 留言:0更新日期:2023-02-01 15:27
本发明专利技术公开了一种管道内电缆自动敷设机器人及方法;该机器人包括依次排列相连的第一转动前进机构、导向驱动机构和第二转动前进机构。第一转动前进机构和第二转动前进机构的结构相同,均包括转筒和伸缩麦轮支腿。伸缩麦轮支腿包括第一弹性伸缩杆和麦克纳姆轮;麦克纳姆轮转动连接在第一弹性伸缩杆的外端。导向驱动机构包括安装盘、驱动组件、线缆夹持组件和伸缩导向轮支腿。本发明专利技术通过位于中间的导向驱动机构带动两端的转动前进机构整体发生转动,并利用麦克纳姆轮产生前进分离实现机器人在管道中的前进,在仅使用单一动力源的情况下,在机器人的前后多个位置(各麦克纳姆轮的位置)均产生前进的动力,能够有效保证机器人在管道中前进的稳定性。管道中前进的稳定性。管道中前进的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种管道内电缆自动敷设机器人及方法


[0001]本专利技术属于电缆敷设
,具体涉及一种管道内电缆自动敷设机器人及方法。

技术介绍

[0002]目前大部分电缆敷设多采用以绞磨机带动钢丝绳牵引电缆的方式进行管道敷设,这种敷设方式不仅需要大量熟练的技术工人而且有时常常因使用不规范导致电缆损伤,如铠装压扁、护层断裂和表面严重划伤等缺陷,因而耗费大量人力物力财力,直接影响电器设备和用电单位的安全生产。为了减少这种不必要的耗费,我们设计一款需要开发以推送力为主的电缆自动敷设机械装置,该装置需要体积小、重量轻、搬运灵活、适用于多种型号电缆敷设,适用于电缆井内作业。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种管道内电缆自动敷设机器人及方法。
[0004]一种管道内电缆自动敷设机器人,包括依次排列相连的第一转动前进机构、导向驱动机构和第二转动前进机构。第一转动前进机构和第二转动前进机构的结构相同,均包括转筒和伸缩麦轮支腿。沿转筒径向设置的n个伸缩麦轮支腿的内端均安装在转筒的外侧面上,并沿着转筒的周向依次排列,n≥3;伸缩麦轮支腿包括第一弹性伸缩杆和麦克纳姆轮;麦克纳姆轮转动连接在第一弹性伸缩杆的外端。麦克纳姆轮转动连接在推杆的外端。麦克纳姆轮的轴线与转筒的轴线平行。第一转动前进机构和第二转动前进机构中麦克纳姆轮的旋向相反。
[0005]所述的导向驱动机构包括安装盘、驱动组件、线缆夹持组件和伸缩导向轮支腿。沿安装盘径向设置的m个伸缩导向轮支腿的内端均安装在安装盘的外圆周面上,并沿着安装盘的周向依次排列,m≥3。所述的伸缩导向轮支腿包括第二弹性伸缩杆和导向滚轮;导向滚轮转动连接在第二弹性伸缩杆的外端。导向滚轮的轴线沿着安装盘的切向设置。
[0006]驱动组件包括驱动电机、第一主动齿轮、第二主动齿轮、从动齿轮、内齿圈和两个万向节联轴器。同轴设置的从动齿轮和内齿圈分别转动连接在安装盘的相反侧。同轴设置的第一主动齿轮和第二主动齿轮转动连接在安装盘内,并由驱动电机驱动进行同步同向转动。第一主动齿轮与从动齿轮啮合;第二主动齿轮与内齿圈啮合。
[0007]所述的从动齿轮、内齿圈与第一转动前进机构、第二转动前进机构上的转筒分别通过万向节联轴器传动连接。第一转动前进机构、导向驱动机构和第二转动前进机构的中心轴线上均设置有用于穿过线缆的通道。线缆夹持组件安装在安装盘的中部,用于夹持线缆。
[0008]作为优选,第一转动前进机构和第二转动前进机构的转筒均同轴固定有第一传动管;安装盘的两端分别转动连接有同轴设置的第二传动管和第三传动管;从动齿轮同轴固定在第二传动管的外侧;内齿圈同轴固定在第三传动管的外侧。第二传动管、第三传动管的
相反端与第一转动前进机构、第二转动前进机构上的第一传动管的端部分别通过万向节联轴器传动连接。万向节联轴器中设置有穿线通道。
[0009]作为优选,所述的万向节联轴器包括十字杆和两个U形连接件。十字杆由相互垂直相连的两根铰接轴组成。两个U形连接件与两根铰接轴分别构成转动副;其中一个U形连接件的中部与对应的第二传动管或第三传动管的端部固定;另一个U形连接件的中部与对应的第一传动管的端部固定。U形连接件的中部及十字杆的中间位置均镂空设置,且镂空处设置有多个滚珠。
[0010]作为优选,所述的导向驱动机构还包括第二线缆导向管、第三线缆导向管。第二线缆导向管同轴设置在第二传动管内,并与第二传动管通过轴承转动连接;第三线缆导向管同轴设置在第三传动管内,并与第三传动管通过轴承转动连接;第二线缆导向管和第三线缆导向管的相对端与安装盘的两端分别固定。第二线缆导向管和第三线缆导向管内腔用于穿过线缆。
[0011]作为优选,所述的第一转动前进机构和第二转动前进机构均还包括定筒和第一线缆导向管。所述的定筒与转筒同轴转动连接。定筒设置在转筒远离导向驱动机构的一侧;所述的定筒内同轴固定有第一线缆导向管;第一传动管套置在第一线缆导向管的外侧,并与第一线缆导向管通过轴承转动连接。
[0012]作为优选,所述的第一转动前进机构和第二转动前进机构均还包括线缆导向组件;线缆导向组件安装在定筒的中心位置。线缆导向组件包括穿线架和四个滚子。穿线架固定在定筒的内侧。穿线架上设置有与定筒同轴设置的穿线孔。穿线孔内转动连接有四个滚子;四个滚子的轴线均垂直于穿线孔的轴线;四个滚子沿着穿线孔轴线的周向均布。第一线缆导向管远离导向驱动机构的端部与线缆导向组件对四个滚子之间位置对齐。
[0013]作为优选,第一线缆导向管、第二线缆导向管和第三线缆导向管内设置有均匀排布的滚珠。
[0014]作为优选,所述的线缆夹持组件安装在位于第二线缆导向管与第三线缆导向管的相对端之间;线缆夹持组件包括固定楔形块、移动夹持块、定夹板、斜向丝杆和夹持电机。间隔设置的定夹板与固定楔形块均固定在安装盘内。固定楔形块靠近定夹板的侧面上设置有导向斜面。移动夹持块滑动连接在固定楔形块的导向斜面上。斜向丝杆转动连接在固定楔形块的导向斜面上。移动夹持块上的螺纹孔与斜向丝杆构成螺旋副。斜向丝杆由夹持电机驱动旋转。移动夹持块与定夹板的相对侧面均开设有夹持凹槽。工作过程中,夹持电机驱动斜向丝杆旋转,使得移动夹持块与定夹板的间距增大或减小,实现对线缆的夹紧和松开。
[0015]作为优选,所述第一转动前进机构的定筒外侧设置有串联夹持组件;第二转动前进机构的定筒外侧设置有串联拉绳。后一个机器人的串联夹持组件能够夹持前一个机器人上的串联拉绳。
[0016]作为优选,所述的第一主动齿轮与内齿圈传动比等于第二主动齿轮与从动齿轮的传动比。
[0017]作为优选,所述的驱动电机固定在安装盘内;驱动电机采用双出轴电机。驱动电机两端的输出轴上分别固定有第一主动齿轮和第二主动齿轮。
[0018]作为优选,所述的第一弹性伸缩杆包括固定管、弹簧和推杆。固定管的内端与转筒固定。推杆与固定管的内腔构成滑动副。推杆的外端伸出固定管以外。弹簧设置在固定管
内,且两端分别抵住固定管的内腔端部和推杆。
[0019]一种在管道内线缆敷设方法,使用前述的管道内电缆自动敷设机器人;该线缆敷设方法具体如下:
[0020]步骤一、将线缆穿过若干个依次排列的管道内电缆自动敷设机器人;管道内电缆自动敷设机器人的数量大于管道的弯折部位数量。各机器人内的线缆夹持组件均夹持住线缆。
[0021]步骤二、将各机器人依次送入需要敷设线缆的管道;各伸缩麦轮支腿外端的麦克纳姆轮和伸缩导向轮支腿外端的导向滚轮均抵住管道内壁。
[0022]步骤三、每个管道内电缆自动敷设机器人中的驱动电机均转动,使得第一转动前进机构和第二转动前进机构中的转筒反向等速转动。转动过程中,麦克纳姆轮受到向前的分力,带动机器人前进。每当前进的机器人队列经过一个管道弯折位置时,机器人队列中的最后一个机器人的线缆夹持组件松开线缆,并脱离机器人队列停留在管道弯折位置;线缆在机器人队列的带动下继续前进,停留在弯折位置的机器人为线缆提供导向和减阻,将线缆与管道内壁的滑动摩擦本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道内电缆自动敷设机器人,包括依次排列相连的第一转动前进机构(1)、导向驱动机构(2)和第二转动前进机构(3);其特征包括:第一转动前进机构(1)和第二转动前进机构(3)的结构相同,均包括转筒(4)和伸缩麦轮支腿(5);沿转筒(4)径向设置的n个伸缩麦轮支腿(5)的内端均安装在转筒(4)的外侧面上,并沿着转筒(4)的周向依次排列,n≥3;伸缩麦轮支腿(5)包括第一弹性伸缩杆(5

1)和麦克纳姆轮(5

2);麦克纳姆轮(5

2)转动连接在第一弹性伸缩杆(5

1)的外端;麦克纳姆轮(5

2)转动连接在推杆的外端;麦克纳姆轮(5

2)的轴线与转筒(4)的轴线平行;第一转动前进机构(1)和第二转动前进机构(3)中麦克纳姆轮(5

2)的旋向相反;所述的导向驱动机构(2)包括安装盘(8)、驱动组件(9)、线缆夹持组件(10)和伸缩导向轮支腿(11);沿安装盘(8)径向设置的m个伸缩导向轮支腿(11)的内端均安装在安装盘(8)的外圆周面上,并沿着安装盘(8)的周向依次排列,m≥3;所述的伸缩导向轮支腿(11)包括第二弹性伸缩杆(11

1)和导向滚轮(11

2);导向滚轮(11

2)转动连接在第二弹性伸缩杆(11

1)的外端;导向滚轮(11

2)的轴线沿着安装盘(8)的切向设置;驱动组件(9)包括驱动电机(9

1)、第一主动齿轮(9

2)、第二主动齿轮(9

3)、从动齿轮(9

4)、内齿圈(9

5)和两个万向节联轴器(9

8);同轴设置的从动齿轮(9

4)和内齿圈(9

5)分别转动连接在安装盘(8)的相反侧;同轴设置的第一主动齿轮(9

2)和第二主动齿轮(9

3)转动连接在安装盘(8)内,并由驱动电机(9

1)驱动进行同步同向转动;第一主动齿轮(9

2)与从动齿轮(9

4)啮合;第二主动齿轮(9

3)与内齿圈(9

5)啮合;所述的从动齿轮(9

4)、内齿圈(9

5)与第一转动前进机构(1)、第二转动前进机构(3)上的转筒(4)分别通过万向节联轴器(9

8)传动连接;第一转动前进机构(1)、导向驱动机构(2)和第二转动前进机构(3)的中心轴线上均设置有用于穿过线缆的通道;线缆夹持组件(10)安装在安装盘(8)的中部,用于夹持线缆。2.根据权利要求1所述的一种管道内电缆自动敷设机器人,其特征包括:第一转动前进机构(1)和第二转动前进机构(3)的转筒(4)均同轴固定有第一传动管(14);安装盘(8)的两端分别转动连接有同轴设置的第二传动管(9

6)和第三传动管(9

7);从动齿轮(9

4)同轴固定在第二传动管(9

6)的外侧;内齿圈(9

5)同轴固定在第三传动管(9

7)的外侧;第二传动管(9

6)、第三传动管(9

7)的相反端与第一转动前进机构(1)、第二转动前进机构(3)上的第一传动管(14)的端部分别通过万向节联轴器(9

8)传动连接;万向节联轴器(9

8)中设置有穿线通道。3.根据权利要求2所述的一种管道内电缆自动敷设机器人,其特征包括:所述的万向节联轴器(9

8)包括十字杆和两个U形连接件;十字杆由相互垂直相连的两根铰接轴组成;两个U形连接件与两根铰接轴分别构成转动副;其中一个U形连接件的中部与对应的第二传动管(9

6)或第三传动管(9

7)端部固定;另一个U形连接件的中部与对应的第一传动管(14)的端部固定;U形连接件的中部及十字杆的中间位置均镂空设置,且镂空处设置有多个滚珠。4.根据权利要求2所述的一种管道内电缆自动敷设机器人,其特征包括:所述的导向驱动机构(2)还包括第二线缆导向管(16)、第三线缆导向管(17);第二线缆导向管(16)同轴设置在第二传动管(9

6)内,并与第二传动管(9

6)通过轴承转动连接;第三线缆导向管(17)同轴设置在第三传动管(9

7)内,并与第三传动管(9

7)通过轴承转动连接;第二线缆导向
管(16)和第三线缆导向管(17)的相对端与安装盘(8)的两端分别固定;第二线缆导向管(16)和第三线缆导向管(17)内腔用于穿过线缆;所述的第一转动前...

【专利技术属性】
技术研发人员:熊韬倪虹贾怡强叶繁安康
申请(专利权)人:杭州师范大学
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1