一种35mm-37mm火炮身管检测行走装置

摘要

本发明公开了一种35mm～37mm火炮身管检测行走装置，包括前导向定心机构、行走与驱动机构和后端导向定心机构，所述的前导向定心机构包括前连接桥、前导向定心环和前轴向限位结构，所述的行走与驱动机构包括行走机构和电机驱动机构，所述的后端定心结构包括后端连接桥、后端导向定心环和后端轴向限位结构，前连接桥、前导向定心环、前轴向限位结构、行走机构、电机驱动机构构、后端连接桥、后端导向定心环和后端轴向限位结构从前到后依次连接，电机驱动机构包括减速机，行走机构通过减速机驱动行走。该装置能搭载检测装置结构简单，体积小，对火炮身管内壁进行检测，解决了小管径带膛线火炮身管检测装置行动载体的结构问题。

说明书

技术领域

本发明涉及管道检测行走装备技术领域，特别是涉及一种35mm～37mm火炮身管检测行走装置。

背景技术

在日常生产和生活中，管道是一种重要的物料输送手段，应用广泛，种类和数量众多。根据使用环境的不同，有的管道由于腐蚀、高温、高压等作用，出现裂纹、刮伤、缺损、穿孔等现象，严重影响生产生活秩序，因此，必须定期对管道进行检修，然而管道所处的环境和管道的形状尺寸等因素，造成人们不易直接到达，但又不能进行开掘式检测，因而检修难度很大。尤其是小管径管道，由于内径较小，要想进入内部，必须要求行走装置体积足够小，驱动力足够大，这给行走装置提出了较高的要求。随着自动控制技术和机械加工技术的发展，开发适应小管径的行走装置成为了可能，同时，对于小管径管道机器人来说，绝不是将适用于大管径管道机器人进行简单的结构尺寸缩小就可以实现的，无论是在理论上还是在工程技术上，还存在许多难题。

目前，管道机器人的驱动方式主要有以下几种：Pipe Pig、轮式、螺旋式、履带式、定心式、腿式、蠕动式和蛇形式。

Pipe Pig是一种无动力的管内检测设备。Pig主要用于管道清洗，Pig表面涂覆有聚氨酯发泡体，耐磨性好，有柔性。Pig靠着泵推动流体产生的推动力驱动，有两种驱动方式：一种是利用流体的背压作为Pig行走的动力，另一种是利用从Pig周边泄漏的流体产生压力。此方式只适用于清洗管道结垢。

轮式分为直进轮式和螺旋轮式。直进轮式依靠弹簧弹力、液压气动力、磁力等压紧在管道内壁上，以支撑机器人本体并产生一定的正压力，由驱动轮和管壁之间的附着力产生机器人前后行走的驱动力，这种方式与管道内壁接触面积小，越障能力差，易打滑；螺旋轮式分为被动螺旋轮式和主动螺旋轮式，被动螺旋轮式由带减速机的电机、行星轮、牵引轮组成，动力有电机输出，经过减速机传递到轮架，使之转动，因轮与管壁间有摩擦，轮架的旋转带动驱动轮被动地自转与公转，驱动轮被动旋转产生轴向拉力，带动机器人向前运动，这种方式机械传动效率较低，牵引力较小；主动螺旋式前进的扭矩不是作用在轮架上，是通过齿轮啮合的行星齿轮系传动直接作用在驱动轮上，管道看作行星齿轮系的外齿圈，这种方式对电机的转速要求降低，对减速组的要求也进一步降低，有利于减小机器人的体积，牵引力较大。

履带式采用履带结构，正压力为载体与管壁产生的正压力，有较大附着力，这种方式承载能力强、移动速度快，但是履带磨损大、结构复杂，只能用于大管径管道。

定心式主要对行星分布的牵引轮而言，有单牵引轮、双牵引轮和牵引轮组三种，主要起定心和导向作用。这种方式有利于行走装置稳定，对管道适应能力强，适用于对震动要求较高的场合。

腿脚式是将用机械关节代和足数替代驱动轮的行走方式，这种方式越障能力强，承载力大，机动性好，对壁面的适应能力强，缺点是移动式间歇的，结构复杂，速度慢，控制复杂。

蠕动式是利用蚯蚓蠕动或尺蠖蠕动的原理，代表性的结构有五种。第一种由三个部分组成，每个部分对应蚯蚓的段，每一段由一个气动型柔性微驱动器和四个铰链组成，按一定的规律控制三个单元协调动作，这种方式运动速度慢。第二种是利用电机驱动丝杠或蜗杆蠕动进给，支撑机构采用滚珠丝杠与螺母或蜗杆与螺母副调节的方式，这种方式对管径自适应功能强。第三种利用SMA弹簧代替电机丝杠机构来驱动，这种方式结构简单，但是SMA弹簧反应慢，功耗大。第四种采用柔性软轴螺旋驱动机构，螺旋驱动机构由空心电机轴和软轴构成，空心电机轴内部带有与软轴结构相配合的内螺纹，软轴结构由柔性软轴和弹性螺旋导轨组成，这种方式对材料要求很高，驱动效率较硬轴低。第五种采用电磁驱动，结构上分为前后两节，中间用弹簧联接，线圈与前面一节固定，在前后两节上均装有支腿，当线圈通电时，前腿由于有单向自锁功能，使前一节不能向后运动，在电磁吸力的作用下，后一节向前运动，当线圈断电时，后退也具有单向自锁功能，使后节不能向后运动，在弹簧弹力作用下，使前一节向前弹出一段位移，这种方式传动链路短，运动速度快，牵引力大，缺点是不能匀速运动，振动也较大，摩擦力大。

蛇形式是由多个关节模块组成的高冗余度系统，各个关节之间的连接方式主要有平行连接、正交连接和万向连接，采用平行连接的各个关节模块之间的转动副的轴线相互平行，这种机器人可实现平面二维运动；采用正交连接的相邻两个关节之间的转动副的轴线相互垂直，这种机器人可实现三维运动；采用万向连接方式的关节，能实现任意方向的转动，这种机器人运动更加灵活，但是机械结构也相当复杂。蛇形式适用于平面运动、攀爬运动和水下运动，在管道中也可使用，但是其运动控制方法复杂，至今未能取得突破性进展。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种35mm～37mm火炮身管检测行走装置，该装置能搭载检测装置结构简单，体积小，对火炮身管内壁进行检测，解决了小管径带膛线火炮身管检测装置行动载体的结构问题。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种35mm～37mm火炮身管检测行走装置，包括前导向定心机构、行走与驱动机构和后端导向定心机构，所述的前导向定心机构包括前连接桥、前导向定心环和前轴向限位结构，所述的行走与驱动机构包括行走机构和电机驱动机构，所述的后端定心结构包括后端连接桥、后端导向定心环和后端轴向限位结构，前连接桥、前导向定心环、前轴向限位结构、行走机构、电机驱动机构构、后端连接桥、后端导向定心环和后端轴向限位结构从前到后依次连接；

所述的前连接桥包括前连接座和前定心轴，前定心轴的一端固定于前连接座上，前导向定心环包括前定心环本体和前定心轴承，前定心轴承固定于前定心环本体的中心孔内，前定心环本体外侧壁上沿圆周方向均匀设有多个前滚珠机构，前滚珠机构包括前滚珠，前滚珠能沿前定心换本体径向自由伸缩，前定心轴的另一端穿过前定心环本体的中心孔，且前定心轴通过前定心轴承与前定心环本体连接，前定心轴的另一端固定在前轴向限位结构上，前连接座固定于前定心环本体上；

电机驱动机构包括减速机，行走机构通过减速机驱动行走，前轴向限位结构与行走机构固定连接；

所述的后端连接桥包括后连接座和后端定心轴，后定心轴的一端固定于后连接座上，后导向定心环包括后定心环本体和后定心轴承，后定心轴承固定于后定心环本体的中心孔内，后定心环本体外侧壁上沿圆周方向均匀设有多个后滚珠机构，后滚珠机构包括后滚珠，后滚珠能沿后定心换本体径向自由伸缩，后定心轴的另一端穿过后定心环本体的中心孔，且后定心轴通过后定心轴承与后定心环本体连接，后定心轴的另一端固定在后轴向限位结构上，后连接座固定在电机驱动机构上。

所述的行走机构为对称结构，行走机构包括行走机架、第一滚轮传动机构、第二滚轮传动机构、第三滚轮传动机构、第四滚轮传动机构、蜗杆、第一拉簧、第二拉簧、第三拉簧和第四拉簧，行走支架包括前固定板和后固定板，前固定板平行于后固定板，蜗杆的两端分别通过轴承安装在前固定板和后固定板的中央，第一滚轮传动机构、第二滚轮传动机构、第三滚轮传动机构和第四滚轮传动机构均位于前固定板和后固定板之间；

第一滚轮传动机构包括第一齿轮盒、第一蜗轮、第一传动齿轮A、第一传动齿轮B、第一传动齿轮C、第一滚轮、第一传动轴A、第一固定轴和第一传动轴B，第一传动轴A的两端穿过第一齿轮盒，第一传动轴A与第一齿轮盒间隙配合，且第一传动轴A的两端分别通过轴承固定于行走机架上，第一蜗轮和第一传动齿轮A均固定套装在第一传动轴A上，第一固定轴的两端分别通过轴承在第一齿轮盒上，第一传动齿轮B固定套装在第一固定轴上，第一传动轴B的两端通过轴承固定在齿轮盒上，第一传动齿轮C 和第一滚轮均固定套装在第一传动轴B上，第一传动轴A、第一固定轴和第一传动轴B 相互平行且平行于前固定板，且蜗杆与第一传动轴A、第一蜗杆与第一固定轴和第一传动轴B所在的平面所成的夹角为锐角，第一蜗轮与蜗杆啮合，第一传动齿轮B分别与第一传动齿轮A和第一传动齿轮C啮合，第一传动齿轮B位于第一齿轮盒内，第一蜗轮、第一传动齿轮A、第一齿轮C和第一滚轮均部分位于第一齿轮盒内，第一滚轮靠近前固定板；

第二滚轮传动机构包括第二齿轮盒、第二蜗轮、第二传动齿轮A、第二传动齿轮B、第二传动齿轮C、第二滚轮、第二传动轴A、第二固定轴和第二传动轴B，第二传动轴 A的两端穿过第二齿轮盒，第二传动轴A与第二齿轮盒间隙配合，且第二传动轴A的两端分别通过轴承固定于行走机架上，第二蜗轮和第二传动齿轮A均固定套装在第二传动轴A上，第二固定轴的两端分别通过轴承固定在第二齿轮盒上，第二传动齿轮B固定套装在第二固定轴上，第二传动轴B的两端通过轴承固定在齿轮盒上，第二传动齿轮 C和第二滚轮均固定套装在第二传动轴B上，第二传动轴A、第二固定轴和第二传动轴 B相互平行且平行于前固定板，且蜗杆与第二传动轴A、第二蜗杆与第二固定轴和第二传动轴B所在的平面所成的夹角为钝角，第二蜗轮与蜗杆啮合，第二传动齿轮B分别与第二传动齿轮A和第二传动齿轮C啮合，第二传动齿轮B位于第二齿轮盒内，第二蜗轮、第二传动齿轮A、第二齿轮C和第二滚轮均部分位于第二齿轮盒内，第二滚轮靠近后固定板；

第三滚轮传动机构包括第三齿轮盒、第三蜗轮、第三传动齿轮A、第三传动齿轮B、第三传动齿轮C、第三滚轮、第三传动轴A、第三固定轴和第三传动轴B，第三传动轴 A的两端穿过第三齿轮盒，第三传动轴A与第三齿轮盒间隙配合，且第三传动轴A的两端分别通过轴承固定于行走机架上，第三蜗轮和第三传动齿轮A均固定套装在第三传动轴A上，第三固定轴的两端分别通过轴承固定在第三齿轮盒上，第三传动齿轮B固定套装在第三固定轴上，第三传动轴B的两端通过轴承固定在齿轮盒上，第三传动齿轮 C和第三滚轮均固定套装在第三传动轴B上，第三传动轴A、第三固定轴和第三传动轴 B相互平行且平行于前固定板，且蜗杆与第三传动轴A、第三蜗杆与第三固定轴和第三传动轴B所在的平面所成的夹角为锐角，第三蜗轮与蜗杆啮合，第三传动齿轮B分别与第三传动齿轮A和第三传动齿轮C啮合，第三传动齿轮B位于第三齿轮盒内，第三蜗轮、第三传动齿轮A、第三齿轮C和第三滚轮均部分位于第三齿轮盒内，第三滚轮靠近前固定板；

第四滚轮传动机构包括第四齿轮盒、第四蜗轮、第四传动齿轮A、第四传动齿轮B、第四传动齿轮C、第四滚轮、第四传动轴A、第四固定轴和第四传动轴B，第四传动轴 A的两端穿过第四齿轮盒，第四传动轴A与第四齿轮盒间隙配合，且第四传动轴A的两端分别通过轴承固定于行走机架上，第四蜗轮和第四传动齿轮A均固定套装在第四传动轴A上，第四固定轴的两端分别通过轴承固定在第四齿轮盒上，第四传动齿轮B固定套装在第四固定轴上，第四传动轴B的两端通过轴承固定在齿轮盒上，第四传动齿轮 C和第四滚轮均固定套装在第四传动轴B上，第四传动轴A、第四固定轴和第四传动轴 B相互平行且平行于前固定板，且蜗杆与第四传动轴A、第四蜗杆与第四固定轴和第四传动轴B所在的平面所成的夹角为钝角，第四蜗轮与蜗杆啮合，第四传动齿轮B分别与第四传动齿轮A和第四传动齿轮C啮合，第四传动齿轮B位于第四齿轮盒内，第四蜗轮、第四传动齿轮A、第四齿轮C和第四滚轮均部分位于第四齿轮盒内，第四滚轮靠近后固定板；

沿蜗杆轴向从前到后的方向，第一滚轮传动机构位于第二滚轮传动机构的前方，第三滚轮传动机构位于第四滚轮传动机构的前方，第一滚轮传动机构与第二滚轮传动机构关于垂直于蜗杆的平面对称，第三滚轮传动机构与第四滚轮传动机构关于垂直于蜗杆的平面对称，第一滚轮传动机构与第三滚轮传动机构关于平行于蜗杆的平面对称，第二滚轮传动机构与第四滚轮传动机构关于平行于蜗杆的平面对称，第一拉簧的两端分别固定于第一固定轴和第二固定轴位于同一侧的一端上，第二拉簧的两端分别固定于第一固定轴和第二固定轴位于同一侧的另一端上，第三拉簧的两端分别固定于第三固定轴和第四固定轴位于同一侧的一端上，第四拉簧的两端分别固定于第三固定轴和第四固定轴位于同一侧的另一端上，第一拉簧、第二拉簧、第三拉簧和第四拉簧相互平行，第一拉簧平行于蜗杆；

前轴向限位结构与前固定板固定连接，电机驱动机构与后固定板固定连接。

所述的第一齿轮盒包括两第一侧支撑板、第一曲面板A和第一曲面板B，两第一侧支撑板相互平行，第一齿轮盒平行于第一侧支撑板的截面呈梨脐处开口的梨形，第一曲面板A的曲面长度大于第一曲面板B的曲面长度，第一曲面板A位于第一曲面板B外侧，第一传动轴A的两端分别穿过两第一侧支撑板，且第一传动轴A分别与两第一侧支撑板间隙配合，第一蜗轮位于第一曲面板A和第一曲面板B的悬空侧之间，第一固定轴的两端分别穿过并通过轴承固定在两第一侧支撑板上，第一曲面板A与第一曲面板 B的连接处设有第一安装槽，第一传动轴B安装于第一安装槽中；

所述的第二齿轮盒由两第二侧支撑板、第二曲面板A和第二曲面板B构成，两第二侧支撑板相互平行，第二齿轮盒平行于第二侧支撑板的截面呈梨脐处开口的梨形，第二曲面板A的曲面长度大于第二曲面板B的曲面长度，第二曲面板A位于第二曲面板B 外侧，第二传动轴A的两端分别穿过两第二侧支撑板，且第二传动轴A分别与两第二侧支撑板间隙配合，第二蜗轮位于第二曲面板A和第二曲面板B的悬空侧之间，第二固定轴的两端分别穿过并通过轴承固定在两第二侧支撑板上，第二曲面板A与第二曲面板B的连接处设有第二安装槽，第二传动轴B安装于第二安装槽中；

所述的第三齿轮盒由两第三侧支撑板、第三曲面板A和第三曲面板B构成，两第三侧支撑板相互平行，第三齿轮盒平行于第三侧支撑板的截面呈梨脐处开口的梨形，第三曲面板A的曲面长度大于第三曲面板B的曲面长度，第三曲面板A位于第三曲面板B 外侧，第三传动轴A的两端分别穿过两第三侧支撑板，且第三传动轴A分别与两第三侧支撑板间隙配合，第三蜗轮位于第三曲面板A和第三曲面板B的悬空侧之间，第三固定轴的两端分别穿过并通过轴承固定在两第三侧支撑板上，第三曲面板A与第三曲面板B的连接处设有第三安装槽，第三传动轴B安装于第三安装槽中；

所述的第四齿轮盒由两第四侧支撑板、第四曲面板A和第四曲面板B构成，两第四侧支撑板相互平行，第四齿轮盒平行于第四侧支撑板的截面呈梨脐处开口的梨形，第四曲面板A的曲面长度大于第四曲面板B的曲面长度，第四曲面板A位于第四曲面板B 外侧，第四传动轴A的两端分别穿过两第四侧支撑板，且第四传动轴A分别与两第四侧支撑板间隙配合，第四蜗轮位于第四曲面板A和第四曲面板B的悬空侧之间，第四固定轴的两端分别穿过并通过轴承固定在两第四侧支撑板上，第四曲面板A与第四曲面板B的连接处设有第四安装槽，第四传动轴B安装于第四安装槽中。

所述的行走支架为对称结构，行走支架还包括第一支撑架和第二支撑架，前固定板和后固定板均呈圆盘状；

第一支撑架包括第一支撑体A和第一支撑体B，第一支撑体A和第一支撑体B均呈 L型，第一支撑体A包括第一立柱A和第一立支撑板A，第一立柱A与第一立支撑板 A连接，第一立柱A与第一立支撑板A垂直，第一支撑体B包括第一立柱B和第一立支撑板B，第一立柱B和第一立支撑板B连接，第一立柱B垂直于第一立支撑板B，第一立柱A与第一立柱B正相对，第一立支撑板A和第一立支撑板B正相对，第一传动轴A的两端分别通过轴承固定在第一立支撑板A和第一立支撑板B前半部分上，第二传动轴A的两端分别通过轴承固定在第一立支撑板A和第一立支撑板B后半部分上，第一支撑体A和第一支撑体B的前端固定在前固定板上，第一支撑体A和第一支撑体 B的后端固定在后固定板上；

第二支撑架包括第二支撑体A和第二支撑体B，第二支撑体A和第二支撑体B均呈 L型，第二支撑体A包括第二立柱A和第二立支撑板A，第二立柱A与第二立支撑板 A连接，第二立柱A与第二立支撑板A垂直，第二支撑体B包括第二立柱B和第二立支撑板B，第二立柱B和第二立支撑板B连接，第二立柱B垂直于第二立支撑板B，第二立柱A与第二立柱B正相对，第二立支撑板A和第二立支撑板B正相对，第二传动轴A的两端分别通过轴承固定在第二立支撑板A和第二立支撑板B前半部分上，第二传动轴A的两端分别通过轴承固定在第二立支撑板A和第二立支撑板B后半部分上，第二支撑体A和第二支撑体B的前端固定在前固定板上，第二支撑体A和第二支撑体 B的前端固定在前固定板上，第二支撑体A和第二支撑体B的后端固定在后固定板上；

第一立柱A与第二立柱A紧挨并固定，第一立柱B和第二立柱B紧挨并固定。

第一支撑架还包括第一限位板，第一限位板垂直于前固定板，第一限位板位于第一立柱A和第一立柱B之间，第一限位板的两端分别固定于第一立柱A和第一立柱B的正中央，第一曲面板A和第二曲面板A的悬空侧分别位于第一限位板的前后侧，第一曲面板A外表面靠近悬空侧处设有与第一限位板配合的第一挡条，第二曲面板A外表面靠近悬空侧处设有与第一限位板配合的第二挡条；

第二支撑架还包括第二限位板，第二限位板垂直于前固定板，第二限位板位于第二立柱A和第二立柱B之间，第二限位板的两端分别固定于第二立柱A和第二立柱B的正中央，第三曲面板A和第四曲面板A的悬空侧分别位于第二限位板的前后侧，第三曲面板A外表面靠近悬空侧处设有与第二限位板配合的第三挡条，第四曲面板A外表面靠近悬空侧处设有与第二限位板配合的第四挡条。

前滚珠结构还包括前滚珠弹簧、前滚珠杯和前滚珠定心锁板，前滚珠杯上设有球冠形的前滚珠槽，前滚珠定心锁板上设有前滚珠限位通孔，前定心环本体外侧壁沿圆周方向开设有多个前锁板槽，各前锁板槽底部中央分别开设有前盲孔，各前盲孔沿前定心环本体径向的长度大于各前滚珠弹簧的自然长度，各前滚珠弹簧以自然长度状态下分别位于各前盲孔中，各前滚珠杯的一侧位于各前盲孔中并分别挨着各前滚珠弹簧，各前滚珠分别放置于各前滚珠槽上，各前滚珠杯的另一侧位于各前滚珠限位通孔中，各前滚珠穿插于各前滚珠限位通孔中，各前滚珠定心锁板分别固定于各前锁板槽中；

前定心轴承有两个，两前定心轴承分别安装于前定心环本体的中心孔的前后端上，前定心轴通过两前定心轴承与前定心环本体连接；

后滚珠结构还包括后滚珠弹簧、后滚珠杯和后滚珠定心锁板，后滚珠杯设有球冠形的后滚珠槽，后滚珠定心锁板设有后滚珠限位通孔，后定心环本体外侧壁沿圆周方向开设有多个后锁板槽，各后锁板槽底部中央分别开设有后盲孔，各后盲孔沿后定心环本体径向的长度大于个各后弹簧的自然长度，各后滚珠弹簧以自然长度状态下分别位于各后盲孔中，各后滚珠杯的一侧位于各后盲孔中并分别挨着各后弹簧，各后滚珠分别放置于各后滚珠槽上，各后滚珠杯的另一侧位于各后滚珠限位通孔中，各后滚珠穿插于各后滚珠限位通孔中，各后滚珠定心锁板分别固定于各后锁板槽中；

后定心轴承有两个，两后定心轴承分别安装于后定心环本体的中心孔的前后端上，后定心轴通过两后定心轴承与后定心环本体连接。

还包括USB公头机构和USB母头机构；

USB公头机构包括USB公头、USB公头壳体和对接锁紧环，USB公头壳体中央设有公头穿孔，USB公头固定穿插于USB公头壳体中，USB公头壳体包括公头壳体主体和公头连接头，公头壳体主体呈圆柱状，公头连接头的横截面呈环形跑道状，公头壳体主体的一端面与公头连接头连接，公头连接头与公头壳体主体同轴，公头壳体主体外侧壁离连接头相对较远的一端部上对称开设有两限位凹槽，对接锁紧环内侧壁的一端部上开设有环形凹槽，环形凹槽的深度沿对接锁紧环轴向依次增加，环形凹槽的底面呈楔形，环形凹槽上对称开设有两公头插槽，环形凹槽上对称开设有两公头插槽，公头插槽的形状与环形凹槽的形状相匹配，公头插槽沿对接锁紧环轴向上的截面的面积为环形凹槽沿对接锁紧环轴向上的截面的面积的两倍，对接锁紧环内侧壁的另一端部上对称两限位凸起，两限位凸起的对称面与两公头插槽的对称面相同，两限位凸起分别与两限位凹槽相配合，且限位凸起的周向长度小于限位凹槽的周向长度，公头壳体主体位于对接锁紧环中，且两限位凸起分别两限位凹槽中；

USB母头机构包括USB母头壳体和USB母头，USB母头壳体包括母头壳体主体和母头连接头，母头壳体主体和母头连接头均呈圆柱状，母头连接头的直径小于母头壳体主体的直径，母头壳体主体内设有母头穿孔，USB母头固定于母头穿孔中，母头连接头中设有呈环形跑道状的母头插孔，母头连接头外侧壁上对称设有与环形凹槽和插槽相配合的两母头插头，母头插头呈楔形；

USB公头位于USB母头中，公头连接头位于母头插孔中，母头连接头位于环形凹槽中，当USB公头处于自然插入状态时，两母头插头分别位于两公头插槽中，当USB 公头处于锁紧状态时，旋转对接锁紧环，使两母头插头分别位于两环形凹槽中，且通过限位凸起和限位凹槽限位固定；

公头壳体主体固定在前轴向限位机构上，USB母头壳体固定在前固定板上，对接锁紧环位于前轴向限位机构和USB母头壳体之间。

所述的电机驱动机构还包括电机外壳法兰轴承、推力球轴承和联轴器，电机外壳前端固定在后固定板上，电机外壳呈中空的圆柱状，联轴器和减速机均安装于电机外壳内，减速机的输出轴通过联轴器与蜗杆连接，推力球轴承和法兰轴承均装在减速机输出轴上，法兰轴承位于推力球轴承和联轴器之间。

所述的前连接座呈圆盘状，前定心轴的一端固定于前连接座一端面的中央上，前端轴向限位结构呈圆环状，前定心轴的另一端固定于前端轴向限位结构的中心孔中，后连接座呈圆盘状，后定心轴的一端固定于后连接座一端面的中央上，后端轴向限位结构呈中空的圆柱状，后端轴向限位结构的后端开口，后端轴向限位结构的前端设有后轴孔，后连接座固定于电机外壳后端上，后定心轴的另一端固定于后轴孔中。

后定心轴均为空心轴，后连接座中央上设有后线穿孔，后线穿孔与后定心轴的中心孔连接，后端轴向限位结构的后端上固定连接有航空插头。

与现有技术相比，本发明的有益效果和优点在于：

1、该行走装置适用于小口径管道，对35mm～37mm火炮身管内壁的膛线结构具有很强的适应性，行走装置能够通过调整与火炮身管内壁的正压力从而调整摩擦力。

2、该行走装置具有主动驱动能力，动力强劲，越障能力强。

3、该行走装置行走连续，稳定性高，导向定心机构具有360°旋转的自适应导向作用，使行走装置始终保持在火炮身管中心轴线运动，同时导向定心机构分布于行走装置两端，有效的分担了自身质量，承载力更强。

4、该行走装置具备前进、后退、调速功能，使行走装置的控制更灵活更准确。

5、该行走装置结构简单，体积小，便于组装和维护。

附图说明

图1为35mm～37mm火炮身管检测行走装置的结构示意图。

图2为前导向定心环的结构分解示意图。

图3为前导向定心环的剖视图。

图4为USB公头机构的结构示意图。

图5为对接锁紧环的结构示意图。

图6为对接锁紧环的结构示意图(与图5的角度不同)。

图7为行走机架的结构示意图。

图8为行走机构的部分结构示意图。

图9为行走机构的部分剖视图。

图10为电机驱动机构的结构示意图。

图11为USB母头机构的结构示意图。

图12为USB母头机构的结构示意(与图11的角度不同)。

图13为USB公头机构的内部结构示意图(除去部分对接锁紧环)。

其中，1-前连接座、2-前定心轴、3-前导向定心环、4-前轴向限位结构、5-USB公头机构、6-USB母头机构、7-行走机构、8-电机驱动机构、9-后连接座、10-后线穿孔、11- 后定心轴、12-后导向定心环、13-后端轴向限位结构、14-后轴孔、15-航空插头、16-前定心环本体、17-前定心轴承、18-前滚珠、19-前滚珠弹簧、20-前滚珠杯、21-前滚珠定心锁板、22-前滚珠槽、23-前滚珠限位通孔、24-前锁板槽、25-前盲孔、26-USB公头、 27-USB公头壳体、28-对接锁紧环、29-公头穿孔、30-公头壳体主体、31-公头连接头、 32-两限位凹槽、33-环形凹槽、34-公头插槽、35-限位凸起、36-第一限位板、37-第一立柱A、38-第一立支撑板A、39-第一立柱B、40-第一立支撑板B、41-前固定板、42-后固定板、43-蜗杆、44-第一拉簧、45-第三拉簧、46-第一齿轮盒、47-第一蜗轮、48-第一传动齿轮A、49-第一传动齿轮B、50-第一传动齿轮C、51-第一滚轮、52-第一传动轴A、 53-第一固定轴、54-第一传动轴B、55-第一侧支撑板、56-第一曲面板A、57-第一曲面板B、58-第一安装槽、59-第一挡条、60-第二挡条、61-电机外壳、62-减速机、63-法兰轴承、64-推力球轴承、65-联轴器、66-母头壳体主体、67-USB母头、68-母头连接头、 69-母头插孔、70-母头插头。

注：由于后导向定心环的结构与前导向定心环的结构相同，行走机构中第二滚轮传动机构、第三滚轮机构和第四滚轮机构与第一滚轮机构的结构相同，为避免累赘，故只给前导向定心环的结构示意图以及只对第一滚轮机构进行标记和重点突出。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

本发明提供的35mm～37mm火炮身管检测行走装置的结构如图1所示，该行走装置包括前导向定心机构、USB公头机构5、USB母头机构6、行走与驱动机构以及后端导向定心机构。

所述的前导向定心机构包括前连接桥、前导向定心环3和前轴向限位结构4。所述的前连接桥包括前连接座1和前定心轴2，前连接座1呈圆盘状，前定心轴2的一端固定于前连接座1后端面的中央上。

如图2和图3所示，前导向定心环3包括前定心环本体16和前定心轴承17，前定心轴承17有两个，两前定心轴承17分别安装于前定心环本体16中心孔的前后端上。前定心环本体16外侧壁上沿圆周方向均匀设有多个前滚珠机构。前滚珠机构包括前滚珠18、前滚珠弹簧19、前滚珠杯20和前滚珠定心锁板21，前滚珠杯20上设有球冠形的前滚珠槽22，前滚珠定心锁板21上设有前滚珠限位通孔23。前定心环本体16外侧壁沿圆周方向开设有多个前锁板槽24，各前锁板槽24底部中央分别开设有前盲孔25，各前盲孔25沿前定心环本体径向的长度大于各前滚珠弹簧19的自然长度，各前滚珠弹簧19以自然长度状态下分别位于各前盲孔25中，各前滚珠杯20的一侧位于各前盲孔 25中并分别挨着各前滚珠弹簧19，各前滚珠18分别放置于各前滚珠槽22上，各前滚珠杯20的另一侧位于各前滚珠限位通孔23中，各前滚珠18穿插于各前滚珠限位通孔 23中，各前滚珠定心锁板21分别固定于各前锁板槽24中。本实施例中，前滚珠机构有四个。

前轴向限位结构4呈圆环状，前定心轴2的另一端穿过前定心环本体16的中心孔，且前定心轴2通过前定心轴承17与前定心环本体16连接，前定心轴2的另一端固定于前端轴向限位结构4的中心孔中。

如图4所示，所述的USB公头机构5包括USB公头26、USB公头壳体27和对接锁紧环28，USB公头壳体27中央设有公头穿孔29，USB公头26固定穿插于USB公头壳体29中。USB公头壳体27包括公头壳体主体30和公头连接头31，公头壳体主体 30呈圆柱状，公头连接头31的横截面呈环形跑道状，公头壳体主体30的一端面与公头连接头31连接，公头连接头31与公头壳体主体30同轴，公头壳体主体30外侧壁离连接头相对较远的一端部上对称开设有两限位凹槽32。

如图4、图5和图13所示，对接锁紧环28内侧壁的一端部上开设有环形凹槽33，环形凹槽33的深度沿对接锁紧环轴向依次增加，环形凹槽33的底面呈楔形，环形凹槽33上对称开设有两公头插槽34，公头插槽34的形状与环形凹槽33的形状相匹配，公头插槽34沿对接锁紧环轴向上的截面的面积为环形凹槽33沿对接锁紧环轴向上的截面的面积的两倍，对接锁紧环28内侧壁的另一端部上对称两限位凸起35，两限位凸起35 的对称面与两公头插槽34的对称面相同，两限位凸起35分别与两限位凹槽32相配合，且限位凸起35的周向长度小于限位凹槽32的周向长度，公头壳体主体30位于对接锁紧环28中，且两限位凸起35分别两限位凹槽32中。

如图11和图12所示，所述的USB母头机构6包括USB母头壳体和USB母头67， USB母头壳体包括母头壳体主体66和母头连接头68，母头壳体主体66和母头连接头 68均呈圆柱状，母头连接头68的直径小于母头壳体主体66的直径，母头壳体主体66 内设有母头穿孔，USB母头67固定于母头穿孔中，母头连接头68中设有呈环形跑道状的母头插孔69，母头连接头68外侧壁上对称设有与环形凹槽33和插槽34相配合的两母头插头70，母头插头70呈楔形。

USB公头26位于USB母头67中，公头连接头31位于母头插孔69中，母头连接头68位于环形凹槽33中，当USB公头处于自然插入状态时，也就是未锁紧状态时，两母头插头70分别位于两公头插槽34中，当USB公头处于锁紧状态时，旋转对接锁紧环28，使两母头插头70的斜曲面与两环形凹槽33的斜曲面咬合，当两限位凸起35 与两限位凹槽33的一侧咬合时，限位凸起35被固定，对接锁紧环28不能再继续旋转，即USB公头被锁定，不能被轻易拔出。该行走装置在行走过程中，若未设置对接锁紧环时，USB公头与USB母头很容易脱离，导致整个行走装置散架。

所述的行走与驱动机构包括行走机构和电机驱动机构。

所述的行走机构为对称结构，行走机构包括行走机架、第一滚轮传动机构、第二滚轮传动机构、第三滚轮传动机构、第四滚轮传动机构、蜗杆43、第一拉簧44、第二拉簧、第三拉簧45和第四拉簧。

如图7、图8和图9所示，所述的行走机架为对称结构，行走机架包括前固定板41、后固定板42、第一支撑架和第二支撑架，前固定板41和后固定板42均呈圆盘状，前固定板41平行于后固定板42。蜗杆43的两端分别通过轴承安装在前固定板41和后固定板42的中央。

第一支撑架包括第一支撑体A、第一支撑体B和第一限位板36，第一支撑体A和第一支撑体B均呈L型。第一支撑体A包括第一立柱A37和第一立支撑板A38，第一立柱A37与第一立支撑板A38连接，第一立柱A37与第一立支撑板A38垂直。第一支撑体B包括第一立柱B39和第一立支撑板B40，第一立柱B39和第一立支撑板B40连接，第一立柱B39垂直于第一立支撑板B40。第一立柱A37与第一立柱B39正相对，第一限位板位36于第一立柱A37和第一立柱B39之间，第一立支撑板A38和第一立支撑板B40正相对。

第二支撑架包括第二支撑体A、第二支撑体B和第二限位板，第二支撑体A和第二支撑体B均呈L型。第二支撑体A包括第二立柱A和第二立支撑板A，第二立柱A与第二立支撑板A连接，第二立柱A与第二立支撑板A垂直。第二支撑体B包括第二立柱B和第二立支撑板B，第二立柱B和第二立支撑板B连接，第二立柱B垂直于第二立支撑板B。第二立柱A与第二立柱B正相对，第二限位板垂直于前固定板，第二限位板位于第二立柱A和第二立柱B之间，第二限位板的两端分别固定于第二立柱A和第二立柱B的正中央，第二立支撑板A和第二立支撑板B正相对。

第一立柱A37与第二立柱A紧挨并固定，第一立柱B39和第二立柱B紧挨并固定。第一支撑体A和第一支撑体B的前端固定在前固定板上，第一支撑体A和第一支撑体 B的后端固定在后固定板上。第二支撑体A和第二支撑体B的前端固定在前固定板上，第二支撑体A和第二支撑体B的后端固定在后固定板上。

第一滚轮传动机构包括第一齿轮盒46、第一蜗轮47、第一传动齿轮A48、第一传动齿轮B49、第一传动齿轮C50、第一滚轮51、第一传动轴A52、第一固定轴53和第一传动轴B54。第一齿轮盒46包括两第一侧支撑板55、第一曲面板A56和第一曲面板 B57，第一侧支撑板56相互平行，第一齿轮盒平行于第一侧支撑板55的截面呈梨脐处开口的梨形，第一曲面板A56的曲面长度大于第一曲面板B57的曲面长度。第一传动轴A52的两端穿过两第一侧支撑板55，第一传动轴A52分别与两第一侧支撑板55间隙配合，第一传动轴A52的两端分别通过轴承固定于固定在第一立支撑板A38和第一支撑板B前半部分上，第一蜗轮47和第一传动齿轮A48均固定套装在第一传动轴A52上，第一蜗轮47位于第一曲面板A56和第一曲面板B57的悬空侧之间。第一固定轴53的两端分别固定穿过并通过轴承固定在两第一侧支撑板55上，第一传动齿轮B49固定套装在第一固定轴53上。第一曲面板A56与第一曲面板B57的连接处设有第一安装槽58，第一传动轴B54的两端分别通过轴承固定于第一安装槽58中，第一传动齿轮C50和第一滚轮51均固定套装在第一传动轴B54上。第一传动齿轮B49位于第一齿轮盒内，第一蜗轮47、第一传动齿轮A48、第一齿轮C和第一滚轮51均部分位于第一齿轮盒46 内。第一传动轴A52、第一固定轴53和第一传动轴B54相互平行且位于同一平面内，第一传动轴A52平行前固定板41，第一蜗轮47与蜗杆43啮合，第一传动齿轮B49分别与第一传动齿轮A48和第一传动齿轮C50啮合。

第二滚轮传动机构包括第二齿轮盒、第二蜗轮、第二传动齿轮A、第二传动齿轮B、第二传动齿轮C、第二滚轮、第二传动轴A、第二固定轴和第二传动轴B。第二齿轮盒包括两第二侧支撑板、第二曲面板A和第二曲面板B，第二侧支撑板相互平行，第二齿轮盒平行于第二侧支撑板的截面呈梨脐处开口的梨形，第二曲面板A的曲面长度大于第二曲面板B的曲面长度。第二传动轴A的两端穿过两第二侧支撑板，第二传动轴A分别与两第二侧支撑板间隙配合，第二传动轴A的两端分别通过轴承固定于固定在第一立支撑板A和第一支撑板B后半部分上，第二蜗轮和第二传动齿轮A均固定套装在第二传动轴A上，第二蜗轮位于第二曲面板A和第二曲面板B的悬空侧之间。第二固定轴的两端分别穿过并通过轴承固定在两第二侧支撑板上，第二传动齿轮B固定套装在第二固定轴上。第二曲面板A与第二曲面板B的连接处设有第二安装槽，第二传动轴B的两端分别通过轴承固定于第二安装槽中，第二传动齿轮C和第二滚轮均固定套装在第二传动轴B上。第二传动齿轮B位于第二齿轮盒内，第二蜗轮、第二传动齿轮A、第二传动齿轮C和第二滚轮均部分位于第二齿轮盒内。第二传动轴A、第二固定轴和第二传动轴B相互平行且位于同一平面内，第二传动轴A平行前固定板，第二蜗轮与蜗杆啮合，第二传动齿轮B分别与第二传动齿轮A和第二传动齿轮C啮合。

第三滚轮传动机构包括第三齿轮盒、第三蜗轮、第三传动齿轮A、第三传动齿轮B、第三传动齿轮C、第三滚轮、第三传动轴A、第三固定轴和第三传动轴B。第三齿轮盒包括两第三侧支撑板、第三曲面板A和第三曲面板B，第三侧支撑板相互平行，第三齿轮盒平行于第三侧支撑板的截面呈梨脐处开口的梨形，第三曲面板A的曲面长度大于第三曲面板B的曲面长度。第三传动轴A的两端穿过两第三侧支撑板，第三传动轴A分别与两第三侧支撑板间隙配合，第三传动轴A的两端分别通过轴承固定于固定在第二立支撑板A和第二支撑板B前半部分上，第三蜗轮和第三传动齿轮A均固定套装在第三传动轴A上，第三蜗轮位于第三曲面板A和第三曲面板B的悬空侧之间。第三固定轴的两端分别固定穿过并通过轴承固定在两第三侧支撑板上，第三传动齿轮B固定套装在第三固定轴上。第三曲面板A与第三曲面板B的连接处设有第三安装槽，第三传动轴B 的两端分别固定于第三安装槽中，第三传动齿轮C和第三滚轮均固定套装在第三传动轴 B上。第三传动齿轮B位于第三齿轮盒内，第三蜗轮、第三传动齿轮A、第三传动齿轮 C和第三滚轮均部分位于第三齿轮盒内。第三传动轴A、第三固定轴和第三传动轴B相互平行且位于同一平面内，第三传动轴A平行前固定板，第三蜗轮与蜗杆啮合，第三传动齿轮B分别与第三传动齿轮A和第三传动齿轮C啮合。

第四滚轮传动机构包括第四齿轮盒、第四蜗轮、第四传动齿轮A、第四传动齿轮B、第四传动齿轮C、第四滚轮、第四传动轴A、第四固定轴和第四传动轴B。第四齿轮盒包括两第四侧支撑板、第四曲面板A和第四曲面板B，第四侧支撑板相互平行，第四齿轮盒平行于第四侧支撑板的截面呈梨脐处开口的梨形，第四曲面板A的曲面长度大于第四曲面板B的曲面长度。第四传动轴A的两端穿过两第四侧支撑板，第四传动轴A分别与两第四侧支撑板间隙配合，第四传动轴A的两端分别通过轴承固定于固定在第二立支撑板A和第二支撑板B后前半部分上，第四蜗轮和第四传动齿轮A均固定套装在第四传动轴A上，第四蜗轮位于第四曲面板A和第四曲面板B的悬空侧之间。第四固定轴的两端分别固定穿过并通过轴承固定在两第四侧支撑板上，第四传动齿轮B固定套装在第四固定轴上。第四曲面板A与第四曲面板B的连接处设有第四安装槽，第四传动轴B的两端分别通过轴承固定于第四安装槽中，第四传动齿轮C和第四滚轮均固定套装在第四传动轴B上。第四传动齿轮B位于第四齿轮盒内，第四蜗轮、第四传动齿轮A、第四传动齿轮C和第四滚轮均部分位于第四齿轮盒内。第四传动轴A、第四固定轴和第四传动轴B相互平行且位于同一平面内，第四传动轴A平行前固定板，第四蜗轮与蜗杆啮合，第四传动齿轮B分别与第四传动齿轮A和第四传动齿轮C啮合。

第一滚轮传动机构、第二滚轮传动、第三滚轮传动机构和第四滚轮传动机构均位于前固定板和后固定板之间。沿蜗杆轴向从前到后的方向，第一滚轮传动机构位于第二滚轮传动机构的前方，第三滚轮传动机构位于第四滚轮传动机构的前方，第一滚轮传动机构与第二滚轮传动机构关于垂直于蜗杆的平面对称，第三滚轮传动机构与第四滚轮传动机构关于垂直于蜗杆的平面对称，第一滚轮传动机构与第三滚轮传动机构关于平行于蜗杆的平面对称，第二滚轮传动机构与第四滚轮传动机构关于平行于蜗杆的平面对称。

第一齿轮盒46和第二齿轮盒呈八字对称分布在蜗杆的一侧，第一滚轮51靠近前固定板41，第二滚轮靠近后固定板。第三齿轮盒和第四齿轮盒呈八字对称分布在蜗杆的另一侧，第三滚轮靠近前固定板，第四滚轮靠近后固定板。第一齿轮盒46和第三齿轮盒呈八字对称分布于蜗杆靠近前固定板一端的两侧，第二齿轮盒和第四齿轮盒呈八字对称分布于蜗杆靠近后固定板一端的两侧。

第一曲面板A56与第二曲面板A相对，第一曲面板A56位于第一曲面板B57外侧，第二曲面板A位于第二曲面板B外侧。第一曲面板A56和第二曲面板A的悬空侧分别位于第一限位板36的前后侧，第一曲面板A56外表面靠近悬空侧处设有与第一限位板 36配合的第一挡条59，第二曲面板A外表面靠近悬空侧处设有与第一限位板36配合的第二挡条60。

第三曲面板A与第四曲面板A相对，第三曲面板A位于第三曲面板B外侧，，第四曲面板A位于第四曲面板B外侧，第三曲面板A和第四曲面板A的悬空侧分别位于第二限位板的前后侧，第三曲面板A外表面靠近悬空侧处设有与第二限位板配合的第三挡条，第四曲面板A外表面靠近悬空侧处设有与第二限位板配合的第四挡条。

第一拉簧44的两端分别固定于第一固定轴53和第二固定轴位于同一侧的一端上，第二拉簧的两端分别固定于第一固定轴和第二固定轴位于同一侧的另一端上，第三拉簧45的两端分别固定于第三固定轴和第四固定轴位于同一侧的一端上，第四拉簧的两端分别固定于第三固定轴和第四固定轴位于同一侧的另一端上，第一拉簧、第二拉簧、第三拉簧和第四拉簧相互平行，第一拉簧平行于蜗杆。

如图10所示，所述的电机驱动机构包括电机外壳61、减速机62、法兰轴承63、推力球轴承64和联轴器65，电机外壳61呈中空的圆柱状，联轴器65和减速机62均安装于电机外壳61内，减速机62的输出轴通过联轴器65与蜗杆43连接，推力球轴承64 和法兰轴承63均装在减速机62输出轴上，法兰轴承63位于推力球轴承64和联轴器65 之间。

所述的后端定心结构包括后端连接桥、后端导向定心环和后端轴向限位结构。所述的后端连接桥包括后连接座和后端定心轴，后连接座呈圆盘状，后连接座中央上设有后线穿孔，后定心轴的一端固定于后连接座后端面的中央上，后线穿孔与后定心轴的中心孔连接。

后导向定心环包括后定心环本体和后定心轴承，后定心轴承有两个，两后定心轴承分别安装于后定心环本体中心孔的前后端上。后定心环本体外侧壁上沿圆周方向均匀设有多个后滚珠机构。后滚珠机构包括后滚珠、后滚珠弹簧、后滚珠杯和后滚珠定心锁板，后滚珠杯上设有球冠形的后滚珠槽，后滚珠定心锁板上设有后滚珠限位通孔。后定心环本体外侧壁沿圆周方向开设有多个后锁板槽，各后锁板槽底部中央分别开设有后盲孔，各后盲孔沿前定心环本体径向的长度大于各后弹簧的自然长度，各后滚珠弹簧以自然长度状态下分别位于各后盲孔中，各后滚珠杯的一侧位于各后盲孔中并分别挨着各后弹簧，各后滚珠分别放置于各后滚珠槽上，各后滚珠杯的另一侧位于各后滚珠限位通孔中，各后滚珠穿插于各后滚珠限位通孔中，各后滚珠定心锁板分别固定于各后锁板槽中。本实施例中，后滚珠机构有四个。

后端轴向限位结构的后端开口，后端轴向限位结构的前端设有后轴孔，后定心轴的另一端固定于后轴孔中。后端轴向限位结构的后端上固定连接有航空插头。

前端轴向限位结构4固定于公头壳体主体30上，母头壳体主体66固定在前固定板41上，对接锁紧环28位于前轴向限位机构4和母头壳体主体66之间。电机外壳61前端固定在后固定板42上，后连接座固定于电机外壳61后端上。

该行走装置的使用方法如下：

1、平放35～37mm火炮身管，将前端导向定心环塞进35～37mm火炮身管管口，使行走装置机身的长度方向与火炮身管轴线方向平行，前端导向定心环的4颗滚珠位于身管膛线的阴线槽中。

2、将行走机构的靠近前固定板的两个驱动滚轮朝前端导向定心环方向轻轻下压(由于各齿轮盒是可以绕固定轴旋转的，故可以将齿轮下压)，当两个驱动滚轮的最大外径略小于身管内径时，将两个驱动滚轮送进身管，后面两个驱动滚轮不需要下压动作，可直接在推力作用下，直进进入身管，下压时用力均匀，保证两个驱动滚轮下压距离大致相同。

3、继续推进行走装置机身使后端导向定心环进入身管，直到机身完全进入身管为止。

4、接通电机电源，将减速机档位拨到“前进”，则减速机电机开始顺转，驱动蜗杆带动4个涡轮转动，4个涡轮分别带动4个传动轴A转动，4个传动轴A分别带动4个传动齿轮A转动，4个传动齿轮A转动分别带动4个传动齿轮B转动，4个传动齿轮B 分别带动4个传动齿轮C转动，4个传动齿轮C分别带动4个传动轴B转动，4个传动轴B分别带动4个滚轮前进，前进一小段距离后，后端导向定心环的4颗滚珠自动进入身管膛线的阴线槽内。

5、在行走装置行走过程中，前端导向定心环和后端导向定心环在作轴线运动时，随身管膛线的阴线槽作360°自适应旋转，滚珠根据身管内径自行伸缩，起到定心作用。

6、将档位拨到“暂停”，则减速机电机停止转动，行走装置停止行走。

7、将减速机档位拨到“后退”，则减速机电机开始反转，直至行走装置全部退出身管，关闭减速机。