[發(fā)明專利]一種雙爪型跨障礙方向自適應管道外檢測機器人

有效

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• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106594455B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設計）人: 安晨;謝夢云;王旭鐸;陳瑞典;劉子旺;趙東偉;張帥;趙丁偉
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32;F16L101/30
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;孫楠

1.一種雙爪型跨障礙方向自適應管道外檢測機器人，其特征在于：該檢測機器人由機械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)兩部分構成，所述機械系統(tǒng)由所述電路系統(tǒng)控制其工作；所述機械系統(tǒng)包括抓管機構、連接裝置和驅動裝置，所述抓管機構設置在所述連接裝置上，且所述驅動裝置與所述抓管機構連接，所述驅動裝置在所述電路系統(tǒng)控制下驅動所述抓管機構動作；

所述抓管機構包括第一機械爪、第二機械爪、第三機械爪和第四機械爪；所述第一機械爪和第二機械爪設置在所述連接裝置一端，所述第三機械爪和第四機械爪設置在所述連接裝置另一端；所述第一機械爪和第三機械爪上分別設置有超聲檢測探頭，所述第二機械爪和第四機械爪上分別設置有輪子和所述驅動裝置。

2.如權利要求1所述的一種雙爪型跨障礙方向自適應管道外檢測機器人，其特征在于：所述第一機械爪和第三機械爪上分別設置有10個超聲檢測探頭。

3.如權利要求1所述的一種雙爪型跨障礙方向自適應管道外檢測機器人，其特征在于：所述第二機械爪和第四機械爪上分別設置有六個輪子，各輪子之間采用萬向軸連接，每個機械爪上共有兩個萬向軸。

4.如權利要求1所述的一種雙爪型跨障礙方向自適應管道外檢測機器人，其特征在于：所述連接裝置包括第一軸、第二軸、第三軸、第一萬向軸、第二萬向軸和U型彈簧；所述第一軸一端與所述第二軸一端通過所述第一萬向軸連接，所述第二軸另一端經所述第二萬向軸與所述第三軸一端連接；所述第一軸另一端設置有所述抓管機構的第一機械爪和第二機械爪，第一機械爪和第二機械爪通過所述U型彈簧連接；所述第三軸另一端設置有所述抓管機構的第三機械爪和第四機械爪，第三機械爪和第四機械爪也通過所述U型彈簧連接。

5.如權利要求1所述的一種雙爪型跨障礙方向自適應管道外檢測機器人，其特征在于：所述驅動裝置包括第一步進電機、第二步進電機、第三步進電機、第四步進電機、第五步進電機、第六步進電機、第一凸輪、第二凸輪、第一連接體、第二連接體、第三連接體和第四連接體；所述第一步進電機和第二步進電機設置在所述抓管機構中第二機械爪上，所述第三步進電機和第四步進電機設置在所述抓管機構中第四機械爪上；所述第五步進電機安裝在所述連接裝置的第一軸上，位于第一機械爪前端并與所述第一凸輪連接；所述第一凸輪設置在所述第一機械爪上，所述第一機械爪上還設置有所述第一連接體和第二連接體，通過所述第五步進電機、第一凸輪、第一連接體和第二連接體控制所述第一機械爪的開合；所述第六步進電機安裝在所述連接裝置的第三軸上，位于第三機械爪前端并與所述第二凸輪連接；所述第二凸輪設置在所述第三機械爪上，所述第三機械爪上還設置有所述第三連接體和第四連接體，通過所述第六步進電機、第二凸輪、第三連接體和第四連接體控制所述第三機械爪的開合。

6.如權利要求1所述的一種雙爪型跨障礙方向自適應管道外檢測機器人，其特征在于：所述電路系統(tǒng)包括運動控制模塊、管道檢測模塊、主控芯片和無線傳輸模塊；所述控制模塊與所述主控芯片進行數據交互，所述控制模塊接收所述主控芯片傳輸至的控制指令，實現(xiàn)對所述機械系統(tǒng)中驅動裝置的控制運動，所述控制模塊將運動狀態(tài)信息反饋至所述主控芯片；所述管道檢測模塊也與所述主控芯片進行數據交互，所述管道檢測模塊接收所述主控芯片傳輸至的控制指令，實現(xiàn)對管道的超聲檢測，所述管道檢測模塊將檢測到的管道狀態(tài)信息反饋至所述主控芯片；所述主控芯片經所述無線傳輸模塊與上位機進行數據交互，所述主控芯片將接收到的反饋信息上傳至所述上位機。

7.如權利要求6所述的一種雙爪型跨障礙方向自適應管道外檢測機器人，其特征在于：所述運動控制模塊包括步進電機驅動電路和激光傳感器；所述步進電機驅動電路根據接收到的所述主控芯片傳輸至的控制指令，驅動所述機械系統(tǒng)中各步進電機動作；所述激光傳感器用于進行測距，檢測是否有臺階出現(xiàn)，并將測距信息傳輸至所述主控芯片，所述主控芯片中預置有細分驅動方法，所述主控芯片根據接收到得測距信息向所述步進電機驅動電路傳輸控制指令。

8.如權利要求7所述的一種雙爪型跨障礙方向自適應管道外檢測機器人，其特征在于：所述步進電機驅動電路采用型號為ULN2003A的驅動芯片。

9.如權利要求6所述的一種雙爪型跨障礙方向自適應管道外檢測機器人，其特征在于：所述管道檢測模塊包括超聲波接收模塊、超聲傳感探頭和超聲波發(fā)射模塊；所述超聲波發(fā)射模塊包括驅動電路、發(fā)射電路和高壓電源，所述驅動電路將接收到的所述主控芯片傳輸至的控制指令經所述發(fā)射電路傳輸至所述超聲傳感探頭，所述發(fā)射電路由所述高壓電源供電；所述超聲波接收模塊包括時間測量模塊、比較電路、檢測電路、放大濾波電路和限幅電路，所述超聲傳感探頭檢測到得管道狀態(tài)信息依次經所述限幅電路和放大濾波電路處理后，傳輸至所述檢測電路，經所述檢測電路處理后經所述比較電路傳輸至所述時間測量模塊；所述時間測量模塊將管道狀態(tài)信息傳輸至所述主控芯片，且所述主控芯片將控制指令傳輸至所述時間測量模塊。