[發明專利]一種自適應式管內機器人及其管徑自適應、斷電保護和爬行方法

在審

• 申請號: 201710642138.5
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107202222A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 王明明;鐘澤明
• 申請（專利權）人: 馬鞍山福來伊環保科技有限公司
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 蔣海軍

1.一種自適應式管內機器人，包括機身和爬升機構(5)，所述爬升機構(5)包括四個，分別由設置在機身四個拐角上的左上爬升機構(5-1)、右上爬升機構(5-2)、左下爬升機構(5-3)和右下爬升機構(5-4)組成，其特征在于：還包括爬升調節機構(6)，所述左上爬升機構(5-1)和右上爬升機構(5-2)之間、左下爬升機構(5-3)和右下爬升機構(5-4)之間各安裝一個所述的爬升調節機構(6)，分別用于調節左上爬升機構(5-1)和右上爬升機構(5-2)，以及左下爬升機構(5-3)和右下爬升機構(5-4)相對機身的轉動，以適應不同的管道直徑。

2.根據權利要求1所述的一種自適應式管內機器人，其特征在于：所述的爬升調節機構(6)包括調節螺母、調節絲杠(602)、電機板(603)和調節電機(604)；所述調節螺母通過萬向鉸(601)安裝在一個爬升機構(5)上，電機板(603)通過萬向鉸鏈安裝在另一個爬升機構(5)上，調節電機(604)安裝在電機板(603)上；所述調節電機(604)連接調節絲杠(602)，調節絲杠(602)與調節螺母傳動連接。

3.根據權利要求2所述的一種自適應式管內機器人，其特征在于：所述爬升調節機構(6)還包括傳感器(605)，傳感器(605)用于檢測調節絲杠(602)的推力，并將檢測信號傳遞給控制系統，以對機器人進行控制。

4.根據權利要求1所述的一種自適應式管內機器人，其特征在于：所述爬升機構(5)包括擺桿(503)、繩索(504)、驅動輪(507)和驅動電機(508)；所述的擺桿(503)的一端連接機身，并安裝導向輪(505)，擺桿(503)的另一端連接有滾輪(501)和卷繩輪(502)，擺桿(503)通過擺臂電機(506)驅動；所述驅動輪(507)設置在機身上，并通過驅動電機(508)驅動；所述繩索(504)依次繞過卷繩輪(502)、導向輪(505)和驅動輪(507)。

5.根據權利要求4所述的一種自適應式管內機器人，其特征在于：所述驅動電機(508)通過電磁離合器(509)與驅動輪(507)傳動連接。

6.根據權利要求1-5中任一所述的一種自適應式管內機器人，其特征在于：所述機身主要由上機身(1)和下機身(2)組成，左上爬升機構(5-1)和右上爬升機構(5-2)位于上機身(1)上，左下爬升機構(5-3)和右下爬升機構(5-4)位于下機身(2)上；所述上機身(1)和下機身(2)之間通過絲杠螺母副(3)連接，并通過升降電機(4)驅動。

7.一種自適應式管內機器人的管徑自適應方法，其操作步驟為：爬升調節機構(6)運行，調節電機(604)動作，驅動調節絲杠(602)轉動，通過調節螺母，推動左上爬升機構(5-1)的擺桿(503)和右上爬升機構(5-2)的擺桿(503)之間的夾角增大或減小、左下爬升機構(5-3)的擺桿(503)和右下爬升機構(5-4)的擺桿(503)之間的夾角增大或減小，使爬升機構(5)的滾輪(501)始終壓緊管道內表面；通過傳感器(605)檢測調節絲杠(602)的反轉力，并將信號傳動給控制系統，由控制系統控制調節電機(604)的旋轉扭矩，調整滾輪(501)對管壁的壓緊力。

8.一種自適應式管內機器人的斷電保護方法，其操作步驟為：斷電時，電磁離合器(509)失電鎖止，驅動輪(507)被鎖住停止轉動，進而通過繩索(504)鎖住滾輪(501)，從而機器人附著于管壁上，處于靜止狀態。

9.一種自適應式管內機器人的爬行方法，其操作步驟為：首先，通過權利要求7的方法，使爬升機構(5)的滾輪(501)貼緊管壁；然后，爬升機構(5)的驅動電機(508)動作，帶動驅動輪(507)轉動，通過繩索(504)經導向輪(505)傳遞至卷繩輪(502)，卷繩輪(502)帶動滾輪(501)轉動，從而四個爬升機構(5)的滾輪(501)同時轉動，完成機器人在管道中沿管壁的爬行。

10.一種自適應式管內機器人的爬行方法，其操作步驟為：首先，通過權利要求7的方法使上機身(1)上左上爬升機構(5-1)和右上爬升機構(5-2)的滾輪(501)壓緊管壁，下機身(2)上左下爬升機構(5-3)和右下爬升機構(5-4)的滾輪(501)松開對管壁的壓緊；然后，升降電機(4)動作，驅動絲杠螺母副(3)，下機身(2)相對上機身(1)運動，上升或下降一段距離，此時機器人爬升半個行程；接著，下機身(2)上左下爬升機構(5-3)和右下爬升機構(5-4)的滾輪(501)壓緊管壁，上機身(1)上左上爬升機構(5-1)和右上爬升機構(5-2)的滾輪(501)松開對管壁的壓緊；接著，升降電機(4)再次動作，上機身(1)相對下機身(2)運動，上升或下降一段距離；最后，重復上述步驟，上機身(1)和下機身(2)交替動作，完成機器人的爬行。