【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人领域，尤其涉及一种螺旋式多模式运动管道机器人。
技术介绍
1、管道系统是现代工业、城市基础设施和特种环境中广泛使用的重要组成部分，涵盖了石油、天然气、水资源输送、化工生产以及核工业等多个领域。随着管道系统规模的扩大和使用年限的增加，其内部的腐蚀、堵塞、裂纹等问题对系统的安全性和稳定性构成了严重威胁。为了确保管道的正常运行，定期检测与维护成为不可或缺的环节。现有管道检测与维护设备在面对复杂管道环境（如垂直管道或变径管道）时，普遍存在适应性差、易滑落以及越障能力不足等问题。为此，本专利技术提出了一种螺旋式管道机器人，通过创新的动力传递与结构设计，实现机器人在管道内的稳定螺旋运动和灵活转向，从而适应各种复杂的管道工况。
2、管道机器人根据推进方式不同可分为履带式管道机器人、轮式管道机器人、步行式管道机器人、磁吸附式管道机器人和螺旋式管道机器人，履带式管道机器人通过履带与管道内壁接触产生摩擦力，实现直线推进。此类机器人适用于直径较大的管道，能够提供较高的推力。然而，在弯曲管道或光滑管壁环境中，其运动稳定性较差，易发生打滑或卡滞。轮式管道机器人以车轮为运动组件，依靠滚动摩擦实现推进，具有较高的运动速度和较低的能耗。此类机器人更适用于平直或大半径弯曲的管道，但其在潮湿或润滑的管道中易打滑，爬坡能力有限。步行式管道机器人通过机械足模仿生物行走的方式，在管道内步行推进。其适应性强，能够在凹凸不平或复杂管道环境中稳定运行，但运动速度较慢，控制系统复杂。磁吸附式管道机器人依靠磁性装置吸附于管道内壁或外壁进行运动。此类
3、综上所述，现有的管道机器人存在适应性较低的问题，无法适应复杂的管道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种螺旋式多模式运动管道机器人，实现机器人的在管道内灵活转向，适应弯曲复杂的管道，且可以在一定程度适应不同大小的管道。
2、为解决上述技术问题，采用下述技术方案实现的：
3、本专利技术提供一种螺旋式多模式运动管道机器人，包括前旋转单元、中间传动单元和后驱动单元，所述中间传动单元一端连接所述前旋转单元，另一端连接所述后驱动单元，所述后驱动单元提供的动力通过所述中间传动单元作用在前旋转单元上，驱动所述前旋转单元做旋转运动和转向运动，以实现机器人的线性推进运动和转向运动；
4、所述前旋转单元包括与所述中间传动单元连接的旋转体和安装在所述旋转体上的可伸缩的旋转臂；
5、所述中间传动单元包括用于实现机器人移动的螺旋驱动机构和用于实现机器人转向的转向机构；
6、所述后驱动单元包括用于驱动所述螺旋驱动机构的螺旋驱动电机和用于驱动所述转向机构的转向电机。
7、可选地，所述旋转臂至少设有三个，三个所述旋转臂均匀间隔安装在所述旋转体，旋转臂包括螺旋弹簧、滑动轨道、滑动杆和旋转轮，所述滑动轨道一端连接所述旋转体，另一端与所述滑动杆活动连接，所述螺旋弹簧设置在所述滑动轨道和所述滑动杆的外壁上，所述旋转轮安装在所述滑动杆的端部，所述旋转轮与所述旋转体呈10°夹角。
8、可选地，所述螺旋驱动机构包括后传动轴、主动锥齿轮、中间锥齿轮和从动锥齿轮，所述后传动轴一端与所述螺旋驱动电机连接，另一端与所述主动锥齿轮连接，所述主动锥齿轮通过所述中间锥齿轮与所述从动锥齿轮传动连接，所述从动锥齿轮通过前传动轴与所述旋转体连接。
9、可选地，所述螺旋驱动电机通过螺旋驱动联轴器与所述后传动轴连接。
10、可选地，所述转向机构包括主动直齿轮、从动直齿轮、主动转向锥齿轮、从动转向锥齿轮、下中间转轴和外连架杆，主动直齿轮与所述转向电机连接，所述主动直齿轮与所述从动直齿轮啮合，所述从动直齿轮与所述主动转向锥齿轮连接在一起，所述主动转向锥齿轮与所述从动转向锥齿轮啮合，所述的主动转向锥齿轮内部放有两个轴承，通过所述轴承与后传动轴连接，所述从动转向锥齿轮与下中间转轴连接，所述外连架杆一端与所述下中间转轴连接，另一端与上中间转轴连接，中部与前传动轴连接，所述上中间转轴和下中间转轴之间还连接有内连架杆，内连架杆中部与后传动轴连接，所述后传动轴与所述螺旋驱动电机连接。
11、可选地，所述转向电机通过转向联轴器与所述主动直齿轮连接。
12、可选地，所述中间传动单元还包括前外壳，所述螺旋驱动机构和所述转向机构均设置在所述前外壳内，所述前外壳与所述后驱动单元中的后外壳连接，所述前外壳一端通过滚针轴承与所述后驱动单元连接，另一端对称设置有两个u型缺口。
13、可选地，所述前外壳外侧对称设有两个伸缩臂，伸缩臂上安装被动轮。
14、可选地，所述后驱动单元还包括后外壳和后盖以及安装在后外壳上的伸缩臂，所述后外壳一端安装有所述后盖，另一端与所述中间传动单元中的前外壳通过滚针轴承连接，所述螺旋驱动电机和所述转向电机均设置在所述后外壳内。
15、可选地，所述后外壳的外侧均匀周向布置三个伸缩臂，伸缩臂上布置被动轮。
16、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
17、1、本专利技术通过后驱动单元驱动前旋转单元旋转，实现机器人的螺旋式移动，将前旋转单元的旋转运动转化为机器人整体的线性推进运动，通过转向机构实现机器人的转向，以适应不同布置的管道，在前旋转单元上还设有可伸缩的旋转臂，以适应不同直径的管道，可在弯曲、垂直或复杂的管道环境中高效移动，适应性强。
18、2、本专利技术的中间传动单元的前外壳和后驱动单元后外壳上设有伸缩臂，其中中间传动单元上的伸缩臂上面的轮子为周转轮，旋转臂和伸缩臂均通过弹簧进行被动调节。
19、3、本专利技术通过设置两个电机分别驱动转向机构和螺旋驱动机构，两个机构之间可同时运作，相互不干涉，实现机器人的转向和移动。
20、4、本专利技术的螺旋式管道机器人可在垂直管道中实现爬升运动以及在t型管道内实现±90°转弯，本专利技术的螺旋式管道机器人能在三维空间中连续弯曲的管道内运动，因为该机器人长度仅为200mm左右。
21、5、转向机构和螺旋机构都是通过齿轮实现的，使得在传动过程中更加稳定，且均设置在前外壳内，减少与外界的接触，避免管道内杂物影响机构的传动。
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1.一种螺旋式多模式运动管道机器人，其特征在于，包括前旋转单元、中间传动单元和后驱动单元，所述中间传动单元一端连接所述前旋转单元，另一端连接所述后驱动单元，所述后驱动单元提供的动力通过所述中间传动单元作用在前旋转单元上，驱动所述前旋转单元做旋转运动和转向运动，以实现机器人的线性推进运动和转向运动；
2.根据权利要求1所述的螺旋式多模式运动管道机器人，其特征在于，所述旋转臂至少设有三个，三个所述旋转臂均匀间隔安装在所述旋转体，旋转臂包括螺旋弹簧、滑动轨道、滑动杆和旋转轮，所述滑动轨道一端连接所述旋转体，另一端与所述滑动杆活动连接，所述螺旋弹簧设置在所述滑动轨道和所述滑动杆的外壁上，所述旋转轮安装在所述滑动杆的端部，所述旋转轮与所述旋转体呈10°夹角。
3.根据权利要求1所述的螺旋式多模式运动管道机器人，其特征在于，所述螺旋驱动机构包括后传动轴、主动锥齿轮、中间锥齿轮和从动锥齿轮，所述后传动轴一端与所述螺旋驱动电机连接，另一端与所述主动锥齿轮连接，所述主动锥齿轮通过所述中间锥齿轮与所述从动锥齿轮传动连接，所述从动锥齿轮通过前传动轴与所述旋转体连接。
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