CN108343803A - 气动管道机器人 - Google Patents

Abstract

本发明为一种气动管道机器人，包括第一本体，第一本体的一端铰接有能轴向伸缩的中间气动连接机构，中间气动连接机构的另一端铰接有第二本体，第一本体上设置有能沿径向伸缩的第一行走模块，第一本体上还设置有能径向伸缩的第一气动支撑模块，第二本体上设置有能沿径向伸缩的第二行走模块，第二本体上还设置有能径向伸缩的第二气动支撑模块，中间气动连接机构、第一气动支撑模块和第二气动支撑模块均与一气动控制系统连接。该气动管道机器人克服现有技术中存在的安全性差、装置笨重、稳定性差等问题，结构简单，通过性高，且具有很高的稳定性、可靠性和安全性。

Description

气动管道机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种以压缩空气作为动力的气动管道机器人。

背景技术

管道运输作为一种现代工业中不可替代的运输方式，对国家经济发展具有重要作用。工业管道的工作环境都较差，容易出现各种形式的失效，在管道维护维修、排查和疏通作业时经常需要使用管道机器人。因此，管道机器人也成为机器人学中一个重要的方向。

现有的管道机器人大都以电动机作为执行元件，实现机器人的行走动作。现有技术中存在一种电机驱动的螺旋式管道机器人，该机器人由两对对称布置的行走组件和行走组件之间的控制组件组成，行走组件与控制组件之间通过伸缩节和万向节连接，行走组件由安装架内的电机驱动旋转架，从而驱动旋转架上驱动滚轮机构螺旋前进；现有技术中还存在一种单电机驱动的蠕动式管道机器人，该机器人结构包括单元节和连接单元节的万向节，单元节包括安装架、轮腿组件、锁止组件和传动组件，轮腿组件、锁止组件和传动组件安装于安装架上，其中轮腿组件用于支撑机器人沿管道内壁行走，锁止组件用于锁定单元节，传动组件用于根据电机驱动带动锁止组件动作和单元节相对运动；此外，现有技术中还有一种电驱动可伸缩管道内攀爬机器人，包括中间连接机构、四个伸缩臂和两个伸缩机构，伸缩臂包括摩擦垫、臂伸缩电机、臂伸缩电机架、臂伸缩管连架、臂伸缩丝杠、两个臂外伸缩管、两个臂内伸缩管。伸缩机构由臂连接架、伸缩电机、伸缩电机架、伸缩管连架、伸缩丝杠、两个外伸缩管和两个内伸缩管。中间连接机构包括中心转架I、中心转架II、转向电机I、转向电机II、中心十字轴。中间连接机构通过中心转架I、中心转架II分别与两个伸缩机构的伸缩电机架固定连接。每个伸缩机构的臂连接架上固定连接一个伸缩臂的臂伸缩电机架，臂伸缩电机架上对称设置两个伸缩臂。以电动机作为执行元件的机器人存在的主要缺点是在运输有易燃易爆性气体的管道中，由于管道中残留有易燃易爆气体，电机产生的电火花可能会带来极大的危险，存在安全隐患。

现有技术中，存在一种以液压作为驱动动力的液压蠕动式管道机器人牵引装置，该装置主要由伸出仓、推进仓和推进油缸组成，其中：伸出仓主要由伸出仓仓体、伸出仓前仓盖、伸出仓支腿、伸出仓支架、伸出仓支撑杆、伸出仓支腿油缸、同步盘、同步盘滑动轴和伸出仓后仓盖组成；推进仓主要由推进仓仓体、推进仓前仓盖、推进仓支腿、推进仓支架、推进仓支撑杆、推进仓支腿油缸、同步盘、同步盘滑动轴和推进仓后仓盖组成。以液压作为驱动元件的机器人避免了因电火花带来的危险，但是存在液压油泄露、整体装置笨重、通过性差等缺点。

另外，现有技术中还存在一种电液复合驱动型管道机器人，该机器人包括任务单元、转向单元、前动力单元、后动力单元、驱动控制单元，该机器人通过动力单元中涡轮的正反旋转驱动机器人前后运动，机器人动力不足时使用液力推动涡轮叶片对机器人充电，该机器人的主要缺点是涡轮不易控制，机器人运动有很大随意性。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种气动管道机器人，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气动管道机器人，克服现有技术中存在的安全性差、装置笨重、稳定性差等问题，该气动管道机器人结构简单，通过性高，且具有很高的稳定性、可靠性和安全性。

本发明的目的是这样实现的，一种气动管道机器人，所述气动管道机器人包括第一本体，所述第一本体的一端铰接有能轴向伸缩的中间气动连接机构，所述中间气动连接机构的另一端铰接有第二本体，所述第一本体上设置有能沿径向伸缩的第一行走模块，所述第一本体上还设置有能径向伸缩的第一气动支撑模块，所述第二本体上设置有能沿径向伸缩的第二行走模块，所述第二本体上还设置有能径向伸缩的第二气动支撑模块，所述中间气动连接机构、所述第一气动支撑模块和所述第二气动支撑模块均与一气动控制系统连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述中间气动连接机构包括中间伸缩气缸，所述中间伸缩气缸包括中间气缸筒和密封滑动套设于所述中间气缸筒中的中间气缸杆，所述第一本体与所述中间气缸筒铰接，所述第二本体与所述中间气缸杆的自由端铰接，所述中间伸缩气缸与所述气动控制系统连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述中间气动连接机构还包括导向装置，所述导向装置包括固定套设于所述中间气缸筒外壁上的第一导向块，所述导向装置还包括固定套设于所述中间气缸杆上的第二导向块，所述第一导向块上固定连接有与所述中间气缸筒的轴向平行设置的、且能防止所述中间气缸杆相对所述中间气缸筒转动的导向杆，所述导向杆的另一端穿设通过所述第二导向块，所述第二导向块能沿所述导向杆滑动。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一气动支撑模块包括多个沿周向均匀间隔连接于所述第一本体上、且沿所述第一本体的径向设置的第一支撑气缸，各所述第一支撑气缸的自由端固定设置有防滑块，各所述第一支撑气缸并联连接于所述气动控制系统；所述第二气动支撑模块包括多个沿周向均匀间隔连接于所述第二本体上、且沿所述第二本体的径向设置的第二支撑气缸，各所述第二支撑气缸的自由端固定设置有所述防滑块，各所述第二支撑气缸并联连接于所述气动控制系统。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一行走模块包括多个沿周向均匀间隔连接于所述第一本体上、且能径向伸缩的第一连杆机构，所述第一连杆机构包括与所述第一本体连接的、且沿所述第一本体轴向设置的第一固定杆，所述第一固定杆的一端铰接有第一摇杆，所述第一固定杆的另一端铰接有第一滚轮安装杆，所述第一滚轮安装杆的另一端铰接有第一滚轮，所述第一滚轮安装杆上固定铰接有第一滑块，所述第一滑块能滑动地套设于所述第一摇杆上；

所述第二行走模块包括多个沿周向均匀间隔连接于所述第二本体上、且能径向伸缩的第二连杆机构，所述第二连杆机构包括与所述第二本体连接的、且沿所述第二本体轴向设置的第二固定杆，所述第二固定杆的一端铰接有第二摇杆，所述第二固定杆的另一端铰接有第二滚轮安装杆，所述第二滚轮安装杆的另一端铰接有第二滚轮，所述第二滚轮安装杆上固定铰接有第二滑块，所述第二滑块能滑动地套设于所述第二摇杆上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一摇杆与所述第一固定杆铰接的一端设置有第一台阶部，所述第一摇杆上套设有第一弹簧，所述第一弹簧的一端抵靠于所述第一台阶部上，所述第一弹簧的另一端抵靠于所述第一滑块的端面上；

所述第二摇杆与所述第二固定杆铰接的一端设置有第二台阶部，所述第二摇杆上套设有第二弹簧，所述第二弹簧的一端抵靠于所述第二台阶部上，所述第二弹簧的另一端抵靠于所述第二滑块的端面上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一本体包括同轴设置的、且直径相等的多个第一圆盘，相邻两个所述第一圆盘通过周向均匀间隔设置的第一连接杆固定连接，各所述第一支撑气缸设置于同一所述第一圆盘上，各所述第一连接杆上分别固定连接一所述第一连杆机构；

所述第二本体包括同轴设置的、且直径相等的多个第二圆盘，相邻两个所述第二圆盘通过周向均匀间隔设置的第二连接杆固定连接，各所述第二支撑气缸设置于同一所述第二圆盘上，各所述第二连接杆上分别固定连接一所述第二连杆机构。

在本发明的一较佳实施方式中，靠近所述中间伸缩气缸的所述第一圆盘上设置有第一耳座，所述第一耳座通过第一销轴铰接于所述中间气缸筒的密封端；靠近所述中间伸缩气缸的所述第二圆盘上设置有第二耳座，所述第二耳座通过第二销轴铰接于所述中间气缸杆的自由端。

在本发明的一较佳实施方式中，所述气动控制系统包括控制各所述第一支撑气缸的第一方向控制阀和控制各所述第二支撑气缸的第二方向控制阀，所述气动控制系统还包括控制所述中间伸缩气缸的第三方向控制阀。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一方向控制阀为第一二位五通阀，所述第一二位五通阀上设置有与气源连接的第一进气口，所述第一二位五通阀上还设置有与各所述第一支撑气缸的有杆腔连通的第一阀口和与各所述第一支撑气缸的无杆腔连通的第二阀口，所述第一二位五通阀上还设置有第一排气口和第二排气口，所述第一二位五通阀在第一工作位时，所述第一进气口与所述第一阀口连通，所述第二阀口与所述第一排气口连通，所述第一二位五通阀在第二工作位时，所述第一进气口与所述第二阀口连通，所述第一阀口与所述第二排气口连通；

所述第二方向控制阀为第二二位五通阀，所述第二二位五通阀上设置有与所述气源连接的第二进气口，所述第二二位五通阀上还设置有与各所述第二支撑气缸的有杆腔连通的第三阀口和与各所述第二支撑气缸的无杆腔连通的第四阀口，所述第二二位五通阀上还设置有第三排气口和第四排气口，所述第二二位五通阀在第一工作位时，所述第二进气口与所述第三阀口连通，所述第四阀口与所述第三排气口连通，所述第二二位五通阀在第二工作位时，所述第二进气口与所述第四阀口连通，所述第三阀口与所述第四排气口连通；

所述第三方向控制阀为第三二位五通阀，所述第三二位五通阀上设置有与所述气源连接的第三进气口，所述第三二位五通阀上还设置有与所述中间伸缩气缸的有杆腔连通的第五阀口和与所述中间伸缩气缸的无杆腔连通的第六阀口，所述第三二位五通阀上还设置有第五排气口和第六排气口，所述第三二位五通阀在第一工作位时，所述第三进气口与所述第五阀口连通，所述第六阀口与所述第五排气口连通，所述第三二位五通阀在第二工作位时，所述第三进气口与所述第六阀口连通，所述第五阀口与所述第六排气口连通。

由上所述，本发明提供的气动管道机器人具有如下有益效果：

本发明的气动管道机器人以压缩气体作为动力，解决了在残留有可燃性气体的管道中存在的安全性问题，气动控制及时可靠，提高了管道作业的稳定性和可靠性；本发明的气动管道机器人的第一本体和第二本体分别与中间气动连接机构的两端铰接，能够顺利通过弯曲管道，第一本体和第二本体关于中间气动连接机构对称设置，气动管道机器人运动过程中，可以是第一本体位于运动方向的前方，也可以是第二本体位于运动方向的前方；本发明的气动管道机器人的第一本体和第二本体上连接的行走模块，能够实时进行径向伸缩，保证行走模块的滚轮与管道内壁实时抵靠接触，能够顺利越过管道内壁上的障碍物，并且能够适应于不同管径的管道，应用范围广泛；本发明的气动管道机器人结构简单，能够实现模块化设计制作，有利于降低成本并广泛使用。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明的气动管道机器人的结构示意图。

图2：为本发明的气动管道机器人的横截面示意图。

图3：为本发明的中间气动连接机构的结构示意图。

图4：为本发明的第一连杆机构的结构示意图。

图5：为本发明的第二连杆机构的结构示意图。

图6：为本发明的气动控制系统的示意图。

图中：

100、气动管道机器人；

1、第一本体；

11、第一圆盘；12、第一连接杆；13、第一耳座；14、第一销轴；

2、第二本体；

21、第二圆盘；22、第二连接杆；23、第二耳座；24、第二销轴；

3、中间气动连接机构；

31、中间伸缩气缸；311、中间气缸筒；312、中间气缸杆；

32、导向装置；321、第一导向块；322、第二导向块；323、导向杆；

41、第一行走模块；

411、第一连杆机构；

4111、第一固定杆；4112、第一摇杆；4113、第一滚轮安装杆；4114、第一滚轮；4115、第一滑块；4116、第一台阶部；4117、第一弹簧；

42、第二行走模块；

421、第二连杆机构；

4211、第二固定杆；4212、第二摇杆；4213、第二滚轮安装杆；4214、第二滚轮；4215、第二滑块；4216、第二台阶部；4217、第二弹簧；

51、第一气动支撑模块；

511、第一支撑气缸；512、防滑块；

52、第二气动支撑模块；

521、第二支撑气缸；

6、气动控制系统；

61、第一二位五通阀；

610、第一进气口；611、第一阀口；612、第二阀口；613、第一排气口；614、第二排气口；

62、第二二位五通阀；

620、第二进气口；621、第三阀口；622、第四阀口；623、第三排气口；624、第四排气口；

63、第三二位五通阀；

630、第三进气口；631、第五阀口；632、第六阀口；633、第五排气口；634、第六排气口；

7、气源；

8、管道。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1至图6所示，本发明提供一种气动管道机器人100，包括第一本体1，第一本体1的一端铰接有能轴向(此处所述的轴向是指中间气动连接机构3的旋转中心轴方向或者管道的延伸方向)伸缩的中间气动连接机构3，中间气动连接机构3的另一端铰接有第二本体2，第一本体1上设置有能沿径向(此处所述的径向是指沿第一本体1的半径或直径的直线方向)伸缩的第一行走模块41，第一本体1上还设置有能径向伸缩的第一气动支撑模块51，第二本体2上设置有能沿径向(此处所述的径向是指沿第二本体2的半径或直径的直线方向)伸缩的第二行走模块42，第二本体2上还设置有能径向伸缩的第二气动支撑模块52，中间气动连接机构3、第一气动支撑模块51和第二气动支撑模块52均与一气动控制系统6连接。本发明的气动管道机器人以压缩气体作为动力，解决了在残留有可燃性气体的管道中存在的安全性问题，气动控制及时可靠，提高了管道作业的稳定性和可靠性；本发明的气动管道机器人的第一本体和第二本体分别与中间气动连接机构的两端铰接，能够顺利通过弯曲管道；本发明的气动管道机器人的第一本体和第二本体上连接的行走模块，能够实时进行径向伸缩，保证行走模块与管道内壁实时抵靠接触，能够顺利越过管道内壁上的障碍物，并且能够适应于不同管径的管道，应用范围广泛；本发明的气动管道机器人结构简单，能够实现模块化设计制作，有利于降低成本并广泛使用。

进一步，如图1所示，中间气动连接机构3包括中间伸缩气缸31，中间伸缩气缸31包括中间气缸筒311和密封滑动套设于中间气缸筒311中的中间气缸杆312，第一本体1与中间气缸筒311铰接，第二本体2与中间气缸杆312的自由端铰接，中间伸缩气缸31通过气动管路与气动控制系统6连接。

进一步，如图1、图3所示，中间气动连接机构3还包括导向装置32，导向装置32包括固定套设于中间气缸筒311外壁上的第一导向块321，导向装置32还包括固定套设于中间气缸杆312上的第二导向块322，第一导向块321上固定连接有与中间气缸筒311的轴向平行设置的、且能防止中间气缸杆312相对中间气缸筒311转动的导向杆323，导向杆323的另一端穿设通过第二导向块322，第二导向块322能沿导向杆323滑动。

进一步，如图1、图2所示，第一本体1可以是圆柱状结构，第一气动支撑模块51包括多个沿周向(此处所述的周向是指第一本体1的圆周方向)均匀间隔连接于第一本体1上、且沿第一本体1的径向设置的第一支撑气缸511，在本发明的一具体实施例中，第一支撑气缸511的数量为3个，相邻第一支撑气缸511之间的周向夹角为120°；各第一支撑气缸511的自由端固定设置有防滑块512，各第一支撑气缸511并联连接于气动控制系统6；在本实施方式中，第一支撑气缸511的缸筒沿第一本体1的径向设置、且固定连接于第一本体1上，第一支撑气缸511的活塞杆能沿第一本体1的径向伸缩移动，第一支撑气缸511的活塞杆的自由端设置防滑块512。在本实施方式中，防滑块512为防滑胶块，当需要第一气动支撑模块51固定支撑于管道8的内壁上时，第一支撑气缸511的活塞杆径向伸出，将防滑块512顶紧抵靠在管道8的内壁上，避免气动管道机器人100在运动时和管道8内壁之间发生相对滑动。

第二本体2可以为圆柱状结构，第二气动支撑模块52包括多个沿周向(此处所述的周向是指第二本体2的圆周方向)均匀间隔连接于第二本体2上、且沿第二本体2的径向设置的第二支撑气缸521，在本发明的一具体实施例中，第二支撑气缸521的数量为3个，相邻第二支撑气缸521之间的周向夹角为120°；各第二支撑气缸521的自由端固定设置有防滑块512，各第二支撑气缸521并联连接于气动控制系统6。在本实施方式中，第二支撑气缸521的缸筒沿第二本体2的径向设置、且固定连接于第二本体2上，第二支撑气缸521的活塞杆能沿第二本体2的径向伸缩移动，第二支撑气缸521的活塞杆的自由端设置防滑块512。当需要第二气动支撑模块52固定支撑于管道8的内壁上时，第二支撑气缸521的活塞杆径向伸出，将防滑块512顶紧抵靠在管道8的内壁上，避免气动管道机器人100在运动时和管道8内壁之间发生相对滑动。

进一步，如图1、图2、图4所示，第一行走模块41包括多个沿周向均匀间隔连接于第一本体1上、且能径向伸缩的第一连杆机构411，第一连杆机构411包括与第一本体1连接的、且沿第一本体1轴向设置的第一固定杆4111，第一固定杆4111的一端铰接有第一摇杆4112，第一固定杆4111的另一端铰接有第一滚轮安装杆4113，第一滚轮安装杆4113的另一端铰接有第一滚轮4114，气动管道机器人100运动过程中，第一滚轮4114与管道8的内壁滚动接触；第一滚轮安装杆4113上固定铰接有第一滑块4115，第一滑块4115能滑动地套设于第一摇杆4112上，构成了滑块机构；第一连杆机构411为可变边长的三角形连杆机构(即滑块机构)，通过调整第一摇杆4112、第一滚轮安装杆4113在第一固定杆4111上的安装位置，可以调整第一连杆机构411的边长，改变第一连杆机构411的轴向尺寸和径向尺寸，从而使气动管道机器人100能适应不同管径的管道内作业需求。第一滑块4115能沿第一摇杆4112滑动，可以实现第一连杆机构411的径向尺寸的微调整，从而保证第一行走模块41能够实时适应管道8内临时出现的管径变化(例如管道内壁上出现障碍物的情况)。在本发明的一具体实施例中，第一连杆机构411的数量为3个，相邻第一连杆机构411之间的周向夹角为120°，3个第一连杆机构411形成的第一行走模块41与管道8的内壁之间构成封闭的支撑结构，3个第一连杆机构411使得气动管道机器人100在运动过程中始终保持姿态稳定。

如图1、图2、图5所示，第二行走模块42包括多个沿周向均匀间隔连接于第二本体2上、且能径向伸缩的第二连杆机构421，第二连杆机构421包括与第二本体2连接的、且沿第二本体2轴向设置的第二固定杆4211，第二固定杆4211的一端铰接有第二摇杆4212，第二固定杆4211的另一端铰接有第二滚轮安装杆4213，第二滚轮安装杆4213的另一端铰接有第二滚轮4214，气动管道机器人100运动过程中，第二滚轮4214与管道8的内壁滚动接触；第二滚轮安装杆4213上固定铰接有第二滑块4215，第二滑块4215能滑动地套设于第二摇杆4212上，构成了滑块机构。第二连杆机构421与第一连杆机构411结构原理相同，边长调整方式也相同，在本实施方式中，为了提高气动管道机器人100的模块化设计程度，第二连杆机构421与第一连杆机构411采用相同的结构。在本发明的一具体实施例中，第二连杆机构421的数量为3个，相邻第二连杆机构421之间的周向夹角为120°，3个第二连杆机构421形成的第二行走模块42与管道8的内壁之间构成封闭的支撑结构，3个第二连杆机构421使得气动管道机器人100在运动过程中始终保持姿态稳定。

进一步，如图4所示，第一摇杆4112与第一固定杆4111铰接的一端设置有第一台阶部4116，第一摇杆4112上套设有第一弹簧4117，第一弹簧4117的一端抵靠于第一台阶部4116上，第一弹簧4117的另一端抵靠于第一滑块4115的端面上；在第一弹簧4117的恢复力作用下，第一滑块4115推动第一滚轮安装杆4113，使得第一滚轮4114压紧管道8的内壁，保证运动过程中，气动管道机器人100沿管道8的中心轴线运动，同时第一弹簧4117具有减震作用，使得气动管道机器人100在运动过程更加平稳。

如图5所示，第二摇杆4212与第二固定杆4211铰接的一端设置有第二台阶部4216，第二摇杆4212上套设有第二弹簧4217，第二弹簧4217的一端抵靠于第二台阶部4216上，第二弹簧4217的另一端抵靠于第二滑块4215的端面上；在第二弹簧4217的恢复力作用下，第二滑块4215推动第二滚轮安装杆4213，使得第二滚轮4214压紧管道8的内壁，保证运动过程中，气动管道机器人100沿管道8的中心轴线运动，同时第二弹簧4217具有减震作用，使得气动管道机器人100在运动过程更加平稳。

进一步，如图1所示，第一本体1包括同轴设置的、且直径相等的多个第一圆盘11，在本发明的一具体实施例中，第一圆盘11的数量为3个；相邻两个第一圆盘11通过周向均匀间隔设置的第一连接杆12固定连接，多个第一圆盘11之间的安装距离(即第一连接杆12的长度)可以根据实际使用需求进行调整，从而改变气动管道机器人100的整体长度尺寸，增加了气动管道机器人100在长度尺寸上改变的灵活性。为了简化结构，可以以第一固定杆4111代替第一连接杆12完成相邻第一圆盘11的固定连接；各第一支撑气缸511设置于同一第一圆盘11上，各第一连接杆12上分别固定连接一第一连杆机构411；

第二本体2包括同轴设置的、且直径相等的多个第二圆盘21，在本发明的一具体实施例中，第二圆盘21的数量为3个；相邻两个第二圆盘21通过周向均匀间隔设置的第二连接杆22固定连接，多个第二圆盘21之间的安装距离可以根据实际使用需求进行调整，为了简化结构，可以以第二固定杆4211代替第二连接杆22完成相邻第二圆盘21的固定连接；各第二支撑气缸521设置于同一第二圆盘21上，各第二连接杆22上分别固定连接一第二连杆机构421。在本实施方式中，为了提高气动管道机器人100的模块化设计程度，第二本体2与第一本体1采用相同的结构，且关于中间气动连接机构3沿轴向对称设置，气动管道机器人100运动过程中，可以是第一本体1位于运动方向的前方，也可以是第二本体2位于运动方向的前方。

进一步，如图1所示，靠近中间伸缩气缸31的第一圆盘11上设置有第一耳座13，第一耳座13通过第一销轴14铰接于中间气缸筒311的密封端，实现了第一本体1与中间气动连接机构3的铰接；靠近中间伸缩气缸31的第二圆盘21上设置有第二耳座23，第二耳座23通过第二销轴24铰接于中间气缸杆312的自由端，实现了第二本体2与中间气动连接机构3的铰接。第一本体1、第二本体2与中间气动连接机构3进行铰接，便于气动管道机器人100在弯曲管道中的转向。

进一步，中间伸缩气缸31、第一支撑气缸511和第二支撑气缸521均为单出杆双作用活塞气缸。

进一步，如图6所示，气动控制系统6包括控制各第一支撑气缸511的第一方向控制阀和控制各第二支撑气缸521的第二方向控制阀，气动控制系统还包括控制中间伸缩气缸31的第三方向控制阀。在本发明的一具体实施例中，第一方向控制阀为第一二位五通阀61，在本实施方式中，第一二位五通阀61为电磁控制阀，第一二位五通阀61上设置有与气源7连接的第一进气口610，第一二位五通阀61上还设置有与各第一支撑气缸511的有杆腔连通的第一阀口611和与各第一支撑气缸511的无杆腔连通的第二阀口612，第一二位五通阀61上还设置有第一排气口613和第二排气口614，第一二位五通阀61在第一工作位(图6中的右位)时，第一进气口610与第一阀口611连通，第二阀口612与第一排气口613连通，第一二位五通阀61在第二工作位(图6中的左位)时，第一进气口610与第二阀口612连通，第一阀口611与第二排气口614连通；

第二方向控制阀为第二二位五通阀62，在本实施方式中，第二二位五通阀62为电磁控制阀，第二二位五通阀62上设置有与气源7连接的第二进气口620，第二二位五通阀62上还设置有与各第二支撑气缸521的有杆腔连通的第三阀口621和与各第二支撑气缸521的无杆腔连通的第四阀口622，第二二位五通阀62上还设置有第三排气口623和第四排气口624，第二二位五通阀62在第一工作位(图6中的右位)时，第二进气口620与第三阀口621连通，第四阀口622与第三排气口623连通，第二二位五通阀62在第二工作位(图6中的左位)时，第二进气口620与第四阀口622连通，第三阀口621与第四排气口624连通；

第三方向控制阀为第三二位五通阀63，在本实施方式中，第三二位五通阀63为电磁控制阀，第三二位五通阀63上设置有与气源7连接的第三进气口630，第三二位五通阀63上还设置有与中间伸缩气缸31的有杆腔连通的第五阀口631和与中间伸缩气缸31的无杆腔连通的第六阀口632，第三二位五通阀63上还设置有第五排气口633和第六排气口634，第三二位五通阀63在第一工作位(图6中的右位)时，第三进气口630与第五阀口631连通，第六阀口632与第五排气口633连通，第三二位五通阀63在第二工作位(图6中的左位)时，第三进气口630与第六阀口632连通，第五阀口631与第六排气口634连通。

使用本发明的气动管道机器人100进行管道作业时，首先根据管道8的内部情况确定相邻的第一圆盘11之间的轴向距离和相邻的第二圆盘21之间的轴向距离，根据管道8的内径调整第一行走模块41(各第一连杆机构411)、第二行走模块42(各第二连杆机构421)的径向尺寸，完成气动管道机器人100的组装。组装后，将气动管道机器人100置于管道8中，第二本体2位于气动管道机器人100运动方向的前方，通过气动控制系统6控制各第一支撑气缸511的活塞杆伸出(第一二位五通阀61位于第二工作位，第一进气口610通过第二阀口612与各第一支撑气缸511的无杆腔连通，各第一支撑气缸511的有杆腔通过第一阀口611与第二排气口614连通，各第一支撑气缸511的活塞杆伸出)，第一气动支撑模块51压紧抵靠在管道8的内壁上，通过气动控制系统6控制各第二支撑气缸521的活塞杆收回(第二二位五通阀62位于第一工作位，第二进气口620通过第三阀口621与各第二支撑气缸521的有杆腔连通，各第二支撑气缸521的无杆腔通过第四阀口622与第三排气口623连通，各第二支撑气缸521的活塞杆收回)，此时，通过气动控制系统6控制中间伸缩气缸31的中间气缸杆312伸出(第三二位五通阀63位于第二工作位，第三进气口630通过第六阀口632与中间伸缩气缸31的无杆腔连通，中间伸缩气缸31的有杆腔通过第五阀口631与第六排气口634连通，中间伸缩气缸31的中间气缸杆312伸出)，中间气缸杆312伸出过程中推动第二本体2向前移动，完成中间伸缩气缸31一个行程后，通过气动控制系统6控制各第二支撑气缸521的活塞杆伸出(第二二位五通阀62位于第二工作位，第二进气口620通过第四阀口622与各第二支撑气缸521的无杆腔连通，各第二支撑气缸521的有杆腔通过第三阀口621与第四排气口624连通，各第二支撑气缸521的活塞杆伸出)，第二气动支撑模块52压紧抵靠在管道8的内壁上，通过气动控制系统6控制各第一支撑气缸511的活塞杆收回(第一二位五通阀61位于第一工作位，第一进气口610通过第一阀口611与各第一支撑气缸511的有杆腔连通，各第一支撑气缸511的无杆腔通过第二阀口612与第一排气口613连通，各第一支撑气缸511的活塞杆收回)，此时，通过气动控制系统6控制中间伸缩气缸31的中间气缸杆312收回(第三二位五通阀63位于第一工作位，第三进气口630通过第五阀口631与中间伸缩气缸31的有杆腔连通，中间伸缩气缸31的无杆腔通过第六阀口632与第五排气口633连通，中间伸缩气缸31的中间气缸杆312收回)，因为中间气缸杆312的自由端与固定支撑于管道8内壁上的第二本体2固定铰接，中间气缸杆312相对管道8不动，中间伸缩气缸31的中间气缸筒311向前运动，完成中间气缸杆312的收回，中间气缸筒311向前运动的同时拉动第一本体1向前运动，气动管道机器人100完成一个周期的蠕动运动，一个周期完成后，气动管道机器人100向前移动的距离为中间伸缩气缸31的一个行程。气动管道机器人100通过多个周期的蠕动运动，完成管道8内的作业。

气动管道机器人100作业过程中，也可以使第一本体1位于气动管道机器人100运动方向的前方，通过气动控制系统6控制各第二支撑气缸521的活塞杆伸出(第二二位五通阀62位于第二工作位)，第二气动支撑模块52压紧抵靠在管道8的内壁上，通过气动控制系统6控制各第一支撑气缸511的活塞杆收回(第一二位五通阀61位于第一工作位)，此时，通过气动控制系统6控制中间伸缩气缸31的中间气缸杆312伸出(第三二位五通阀63位于第二工作位)，因为中间气缸杆312的自由端与固定支撑于管道8内壁上的第二本体2固定铰接，中间气缸杆312相对管道8不动，中间伸缩气缸31的中间气缸筒311向前运动，完成中间气缸杆312的伸出，中间气缸筒311向前运动的同时推动第一本体1向前运动，完成中间伸缩气缸31一个行程后，通过气动控制系统6控制各第一支撑气缸511的活塞杆伸出(第一二位五通阀61位于第二工作位)，第一气动支撑模块51压紧抵靠在管道8的内壁上，通过气动控制系统6控制各第二支撑气缸521的活塞杆收回(第二二位五通阀62位于第一工作位)，此时，通过气动控制系统6控制中间伸缩气缸31的中间气缸杆312收回(第三二位五通阀63位于第一工作位)，中间气缸杆312收回过程中拉动第二本体2向前移动，气动管道机器人100完成一个周期的蠕动运动，一个周期完成后，气动管道机器人100向前移动的距离为中间伸缩气缸31的一个行程。气动管道机器人100通过多个周期的蠕动运动，完成管道8内的作业。

本发明的气动管道机器人以压缩气体作为动力，解决了在残留有可燃性气体的管道中存在的安全性问题，气动控制及时可靠，提高了管道作业的稳定性和可靠性；本发明的气动管道机器人的第一本体和第二本体分别与中间气动连接机构的两端铰接，能够顺利通过弯曲管道，第一本体和第二本体关于中间气动连接机构对称设置，气动管道机器人运动过程中，可以是第一本体位于运动方向的前方，也可以是第二本体位于运动方向的前方；本发明的气动管道机器人的第一本体和第二本体上连接的行走模块，能够实时进行径向伸缩，保证行走模块的滚轮与管道内壁实时抵靠接触，能够顺利越过管道内壁上的障碍物，并且能够适应于不同管径的管道，应用范围广泛；本发明的气动管道机器人结构简单，能够实现模块化设计制作，有利于降低成本并广泛使用。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种气动管道机器人，其特征在于，所述气动管道机器人包括第一本体，所述第一本体的一端铰接有能轴向伸缩的中间气动连接机构，所述中间气动连接机构的另一端铰接有第二本体，所述第一本体上设置有能沿径向伸缩的第一行走模块，所述第一本体上还设置有能径向伸缩的第一气动支撑模块，所述第二本体上设置有能沿径向伸缩的第二行走模块，所述第二本体上还设置有能径向伸缩的第二气动支撑模块，所述中间气动连接机构、所述第一气动支撑模块和所述第二气动支撑模块均与一气动控制系统连接。

2.如权利要求1所述的气动管道机器人，其特征在于，所述中间气动连接机构包括中间伸缩气缸，所述中间伸缩气缸包括中间气缸筒和密封滑动套设于所述中间气缸筒中的中间气缸杆，所述第一本体与所述中间气缸筒铰接，所述第二本体与所述中间气缸杆的自由端铰接，所述中间伸缩气缸与所述气动控制系统连接。

3.如权利要求2所述的气动管道机器人，其特征在于，所述中间气动连接机构还包括导向装置，所述导向装置包括固定套设于所述中间气缸筒外壁上的第一导向块，所述导向装置还包括固定套设于所述中间气缸杆上的第二导向块，所述第一导向块上固定连接有与所述中间气缸筒的轴向平行设置的、且能防止所述中间气缸杆相对所述中间气缸筒转动的导向杆，所述导向杆的另一端穿设通过所述第二导向块，所述第二导向块能沿所述导向杆滑动。

4.如权利要求2所述的气动管道机器人，其特征在于，所述第一气动支撑模块包括多个沿周向均匀间隔连接于所述第一本体上、且沿所述第一本体的径向设置的第一支撑气缸，各所述第一支撑气缸的自由端固定设置有防滑块，各所述第一支撑气缸并联连接于所述气动控制系统；所述第二气动支撑模块包括多个沿周向均匀间隔连接于所述第二本体上、且沿所述第二本体的径向设置的第二支撑气缸，各所述第二支撑气缸的自由端固定设置有所述防滑块，各所述第二支撑气缸并联连接于所述气动控制系统。

5.如权利要求4所述的气动管道机器人，其特征在于，所述第一行走模块包括多个沿周向均匀间隔连接于所述第一本体上、且能径向伸缩的第一连杆机构，所述第一连杆机构包括与所述第一本体连接的、且沿所述第一本体轴向设置的第一固定杆，所述第一固定杆的一端铰接有第一摇杆，所述第一固定杆的另一端铰接有第一滚轮安装杆，所述第一滚轮安装杆的另一端铰接有第一滚轮，所述第一滚轮安装杆上固定铰接有第一滑块，所述第一滑块能滑动地套设于所述第一摇杆上；

所述第二行走模块包括多个沿周向均匀间隔连接于所述第二本体上、且能径向伸缩的第二连杆机构，所述第二连杆机构包括与所述第二本体连接的、且沿所述第二本体轴向设置的第二固定杆，所述第二固定杆的一端铰接有第二摇杆，所述第二固定杆的另一端铰接有第二滚轮安装杆，所述第二滚轮安装杆的另一端铰接有第二滚轮，所述第二滚轮安装杆上固定铰接有第二滑块，所述第二滑块能滑动地套设于所述第二摇杆上。

6.如权利要求5所述的气动管道机器人，其特征在于，所述第一摇杆与所述第一固定杆铰接的一端设置有第一台阶部，所述第一摇杆上套设有第一弹簧，所述第一弹簧的一端抵靠于所述第一台阶部上，所述第一弹簧的另一端抵靠于所述第一滑块的端面上；

所述第二摇杆与所述第二固定杆铰接的一端设置有第二台阶部，所述第二摇杆上套设有第二弹簧，所述第二弹簧的一端抵靠于所述第二台阶部上，所述第二弹簧的另一端抵靠于所述第二滑块的端面上。

7.如权利要求5所述的气动管道机器人，其特征在于，所述第一本体包括同轴设置的、且直径相等的多个第一圆盘，相邻两个所述第一圆盘通过周向均匀间隔设置的第一连接杆固定连接，各所述第一支撑气缸设置于同一所述第一圆盘上，各所述第一连接杆上分别固定连接一所述第一连杆机构；

所述第二本体包括同轴设置的、且直径相等的多个第二圆盘，相邻两个所述第二圆盘通过周向均匀间隔设置的第二连接杆固定连接，各所述第二支撑气缸设置于同一所述第二圆盘上，各所述第二连接杆上分别固定连接一所述第二连杆机构。

8.如权利要求7所述的气动管道机器人，其特征在于，靠近所述中间伸缩气缸的所述第一圆盘上设置有第一耳座，所述第一耳座通过第一销轴铰接于所述中间气缸筒的密封端；靠近所述中间伸缩气缸的所述第二圆盘上设置有第二耳座，所述第二耳座通过第二销轴铰接于所述中间气缸杆的自由端。

9.如权利要求4所述的气动管道机器人，其特征在于，所述气动控制系统包括控制各所述第一支撑气缸的第一方向控制阀和控制各所述第二支撑气缸的第二方向控制阀，所述气动控制系统还包括控制所述中间伸缩气缸的第三方向控制阀。

10.如权利要求9所述的气动管道机器人，其特征在于，所述第一方向控制阀为第一二位五通阀，所述第一二位五通阀上设置有与气源连接的第一进气口，所述第一二位五通阀上还设置有与各所述第一支撑气缸的有杆腔连通的第一阀口和与各所述第一支撑气缸的无杆腔连通的第二阀口，所述第一二位五通阀上还设置有第一排气口和第二排气口，所述第一二位五通阀在第一工作位时，所述第一进气口与所述第一阀口连通，所述第二阀口与所述第一排气口连通，所述第一二位五通阀在第二工作位时，所述第一进气口与所述第二阀口连通，所述第一阀口与所述第二排气口连通；

所述第二方向控制阀为第二二位五通阀，所述第二二位五通阀上设置有与所述气源连接的第二进气口，所述第二二位五通阀上还设置有与各所述第二支撑气缸的有杆腔连通的第三阀口和与各所述第二支撑气缸的无杆腔连通的第四阀口，所述第二二位五通阀上还设置有第三排气口和第四排气口，所述第二二位五通阀在第一工作位时，所述第二进气口与所述第三阀口连通，所述第四阀口与所述第三排气口连通，所述第二二位五通阀在第二工作位时，所述第二进气口与所述第四阀口连通，所述第三阀口与所述第四排气口连通；

所述第三方向控制阀为第三二位五通阀，所述第三二位五通阀上设置有与所述气源连接的第三进气口，所述第三二位五通阀上还设置有与所述中间伸缩气缸的有杆腔连通的第五阀口和与所述中间伸缩气缸的无杆腔连通的第六阀口，所述第三二位五通阀上还设置有第五排气口和第六排气口，所述第三二位五通阀在第一工作位时，所述第三进气口与所述第五阀口连通，所述第六阀口与所述第五排气口连通，所述第三二位五通阀在第二工作位时，所述第三进气口与所述第六阀口连通，所述第五阀口与所述第六排气口连通。