[發明專利]管外行走機器人機械結構及其工作方法

有效

• 申請號: 201210164627.1
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN102700643A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 樊炳輝;劉登彪;鄭義;趙建建;袁呈芝;閔鳳;張發
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及機器人，尤其涉及一種在管道或圓柱體外表面上行走的機器人；主要用于各種工業管道、民用管道、大橋斜拉索、電纜等圓柱型體的質量檢測、維護修復等作業。

背景技術

對工業管道、大橋斜拉索、電纜等進行定期的檢測、保養和維修是必不可少的。若使用人工方法，不僅耗費大量的人力和物力，效率低，安全性差，而且許多場合根本無法允許人工作業。

目前，也有一些管外行走機器人研究的報道或專利。在管道外表面上作業的機器人一般采用蠕動式、螺旋式、滾動式、交替攀爬式等多種移動方式，但是它們往往都有一些應用的局限性，如，它們多數都只能沿著管線方向行走而不具備繞管子轉圈的功能，有的不能跨越管道上的障礙，有的有的只適合爬立桿或水平桿的一種管道狀態，有的甚至不能連續、均勻地經過管道各處外表面，這樣，它們就不能滿足一些需對各種姿態的管道外表面進行連續檢測或維護的要求。

為此，迫切需要一種在各種姿態的管道或圓柱體外表面上行走的機器人，來滿足對管道及各種圓柱型體工件的外部連續檢測、維護或修復等需要。

發明內容

本發明的目的是，為滿足管道及各種圓柱型體工件的外部連續檢測、維護等需要，發明一種在管道或圓柱體外表面上行走的機器人的機械結構，該機器人在豎管道、平管道和斜管道上均可前后行走，以下簡稱管外行走機器人。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種管外行走機器人機械結構，它由前后兩節車體組成，兩節車體通過一個平面鉸鏈機構鉸連接在一起；

所述的平面鉸鏈機構是在一個舵機的驅動軸兩端安裝上擺動架，擺動架與前節車體鉸接，舵機與后節車體固定，在舵機的驅動下實現前后兩節車體間的上下相對擺動；

所述的前后兩節車體的構造相同，具體構造是，在車體架的底面中心軸線上安裝有前、后支撐輪，在車體架的底面兩側安裝有抱管行走機構；

所述的抱管行走機構的構造是，在車體架上固定安裝一個直線電機體，直線電機體的芯部是一根螺桿軸，螺桿軸與車體架垂直關系，螺桿軸的底端固定安裝有驅動盤，驅動盤頂部套上連桿架，連桿架上左右對稱鉸接量個連桿，兩個連桿的外端分別鉸接上滾輪支架，每個滾輪支架的頂端各自鉸接在車體架上；滾輪支架上安裝有旋轉電機帶動的行走滾輪；前后兩節車體的行走滾輪的安裝軸線對稱呈八字形布置，每節車體的左右行走滾輪的安裝軸線呈八字形布置，在直線電機體螺桿軸向下運動時，連桿架推動兩個連桿向外張開，進而推動左右行走滾輪支架向外張開，使滾輪脫開管道，反之，左右行走滾輪支架向內合攏，使滾輪抱住鋼管，并在旋轉電機帶動下抱管行走，以實現車體的前后運行。

本發明管外行走機器人工作方法如下：

本發明管外行走機器人工作方法有以下四種情況：

第一種情況：在直管道上前行或后行

操作前后車體的4個行走滾輪同速度向前滾動或向后滾動，實現前行或后行；

第二種情況：繞管道左右轉圈

操作前車體左行走滾輪和后車體右行走滾輪同速度向前滾動，同時，操作前車體右行走滾輪和后車體左行走滾輪同速度向后滾動，實現向右轉圈運行；反之，實現向左轉圈運行；

第三種情況：跨越十字型管道節

第一步：在十字型管道節處，將機器人車體的上平面轉到與十字型管道所處平面平行的平面內，打開前車體的抱管行走機構，通過舵機的驅動，將前車體抬起脫離原來的管道，再驅動后車體向前運行，使前車體跨越十字型管道節；

第二步：通過舵機的驅動，將前車體落下，操作前車體抱管行走機構抱住管道，打開后車體的抱管行走機構，并抬起后車體，再驅動前車體向前運行，使后車體跨越十字型管道節，將后車體落下，操作后車體抱管行走機構抱住管道；繼續向前行走；

第四種情況：L型彎管道換道

第一步：走到L型彎管道拐彎處，將機器人整體正直轉到與L型彎管處于同一平面內，打開前車體的抱管機構，通過舵機的驅動將前車體抬起90°，并使前車體的底面對著彎管另一段，再驅動后車體向前運行；

第二步：當前車體接觸到彎管道另一段時，操作前車體抱管行走機構抱住管道；

第三步：然后打開后車體的抱管行走機構，再驅動前車體在彎管的另一段上向前運行，當運行到前車體身后的空間滿足后車體的長度時，驅動舵機將后車體落下并抱住管道，完成L型管道換道。