[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

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，涉及用于管道檢修、維護的機器人，更具體地說，涉及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。

背景技術

在一般工業、核設施、石油天然氣、軍事裝備等領域中，管道作為一種有效的物料輸送手段而得到廣泛的應用。常年的應用使得管道的腐蝕和堵塞等情況越來越嚴重，這極易引起輸送效率低下及管道損壞等各種危險，為提高管道的壽命、防止泄漏等事故的發生，就必須對管道進行有效的檢測維護，管道機器人為滿足該需要而產生。

管道機器人是一種可沿管道內部或外部自動行走、攜帶一種或多種傳感器及操作機械，在工作人員的遙控操作或計算機自動控制下，進行一系列管道作業的機、電、儀一體化系統。它屬于特種作業機器人，其獨特的行進和行動的方式方法為當今的管道內作業提供了較為先進和有創新性應用的選擇。隨著現代應用領域的拓寬，也隨著現代制造技術水平提高，各個領域的應用都日益增多，由于管道作業環境的特殊性，有很多不能人工完成的作業，因此管道機器人將會成為重要的作業工具。

目前管道內機器人存在以下問題：1、負載較小，由于工作方式的局限性，其負載較小，不能大負載情況下的操作；2、模式單一，機器人只能設定一種運行模式，不能根據外界環境、負載情況、運行速度情況，來更改運行模式，使得機器人的運用具有局限性；3、意外斷電安全性差，對于意外斷電發生時，機器人會出現打滑或者墜落，造成機器人及管道的損壞，其安全性不足。

例如，中國專利申請號為：201610425656.7，公開日為：2016年10月12日的專利文獻，公開了一種氣動式管道機器人，包括伸縮模塊和與伸縮模塊連接的支撐模塊；伸縮模塊主要由驅動氣缸和與驅動氣缸連接的關節軸承構成，利用驅動氣缸的伸縮來實現機器人的蠕動式行走，支撐模塊由支撐氣缸組產生推力，使機器人的支撐塊與管壁壓緊，支撐模塊通過關節軸承中的球面副相對于伸縮模塊可以繞動一個空間角度θ，并通過控制電磁閥的通斷電時間實現有級調速功能。該機器人的“腳”即支撐桿可以通過添加不同長度的“加長腳”來改變“腳”的長度，以適應不同內徑的管道，但是它的運行模式較為單一，采用氣缸驅動的模式，其本身即需要氣源，增加機器人本身重量，其負載能力較弱；如果出現意外漏氣情況，機會發生墜落，安全性較低。

例如，中國專利申請號為：201610812069.3，公開日為：2016年12月21日的專利文獻，公開了一種管道機器人，包括機器人主體，該機器人主體上設置有用于在管道內工作的工作臺，該管道機器人還包括設置在管道機器人主體上的車輪、與車輪連接的直角輪軸、設置直角輪軸與管道機器人主體之間的旋轉機構，該直角輪軸包括相互垂直的第一輪軸和第二輪軸，該第一輪軸與旋轉機構鏈接。該管道機器人根據管道為空心圓柱的特點，采用平設車輪，貼近管道最遠的兩端，實現穩定移動，同時通過旋轉機構控制管道機器人在管道內轉動，在管道彎折處還能穩定移動，但是其承載能力較弱，運行模式單一，也沒有斷電保護功能。

因此，如何對現有的管道機器人進行改進，使其根據一方面能夠適應管徑，另一方面可根據不同的外界環境，調整運行模式，且具有斷電保護功能，是本領域技術人員亟待解決的一個問題。

發明內容

1、要解決的問題

本發明提供一種自適應式管內機器人，其目的在于解決現有管道機器人難以或不能很好適應管道直徑變化的問題。本發明的機器人還進一步改進，具有斷電保護功能，可防止機器人在管道壁上打滑或者墜落；另外，它可根據外不同的使用環境，具有滾動爬升模式和交替爬升模式兩種運動模式可選。本發明還提供了該機器人的管徑自適應、斷電保護和爬行方法，分別能夠完成機器人的管道直徑適應、斷電時的自我保護，以及爬行功能的實現。

2、技術方案

為解決上述問題，本發明采用如下的技術方案。

一種自適應式管內機器人，包括機身、爬升機構和爬升調節機構，所述爬升機構包括四個，分別由設置在機身四個拐角上的左上爬升機構、右上爬升機構、左下爬升機構和右下爬升機構組成；所述左上爬升機構和右上爬升機構之間、左下爬升機構和右下爬升機構之間各安裝一個所述的爬升調節機構，分別用于調節左上爬升機構和右上爬升機構，以及左下爬升機構和右下爬升機構相對機身的轉動，以適應不同的管道直徑。

作為進一步改進，所述的爬升調節機構包括調節螺母、調節絲杠、電機板和調節電機；所述調節螺母通過萬向鉸安裝在一個爬升機構上，電機板通過萬向鉸鏈安裝在另一個爬升機構上，調節電機安裝在電機板上；所述調節電機連接調節絲杠，調節絲杠與調節螺母傳動連接。