[發(fā)明專利]一種多模式管道機(jī)器人及其爬行方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710657052.X
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107202221A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛心健;鄭麗
• 申請（專利權(quán)）人: 馬鞍山福來伊環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: F16L55/28
• 分類號: F16L55/28;F16L101/30
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所32207
• 代理人: 蔣海軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及用于管道檢修、維護(hù)的機(jī)器人，更具體地說，涉及一種多模式管道機(jī)器人及其爬行方法。

背景技術(shù)

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

管道機(jī)器人是一種可沿管道內(nèi)部或外部自動行走、攜帶一種或多種傳感器及操作機(jī)械，在工作人員的遙控操作或計(jì)算機(jī)自動控制下，進(jìn)行一系列管道作業(yè)的機(jī)、電、儀一體化系統(tǒng)。它屬于特種作業(yè)機(jī)器人，其獨(dú)特的行進(jìn)和行動的方式方法為當(dāng)今的管道內(nèi)作業(yè)提供了較為先進(jìn)和有創(chuàng)新性應(yīng)用的選擇。隨著現(xiàn)代應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，也隨著現(xiàn)代制造技術(shù)水平提高，各個領(lǐng)域的應(yīng)用都日益增多，由于管道作業(yè)環(huán)境的特殊性，有很多不能人工完成的作業(yè)，因此管道機(jī)器人將會成為重要的作業(yè)工具。

目前管道內(nèi)機(jī)器人存在以下問題：1、負(fù)載較小，由于工作方式的局限性，其負(fù)載較小，不能大負(fù)載情況下的操作；2、模式單一，機(jī)器人只能設(shè)定一種運(yùn)行模式，不能根據(jù)外界環(huán)境、負(fù)載情況、運(yùn)行速度情況，來更改運(yùn)行模式，使得機(jī)器人的運(yùn)用具有局限性。

例如，中國專利申請?zhí)枮椋?01610425656.7，公開日為：2016年10月12日的專利文獻(xiàn)，公開了一種氣動式管道機(jī)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(qū)動氣缸和與驅(qū)動氣缸連接的關(guān)節(jié)軸承構(gòu)成，利用驅(qū)動氣缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的蠕動式行走，支撐模塊由支撐氣缸組產(chǎn)生推力，使機(jī)器人的支撐塊與管壁壓緊，支撐模塊通過關(guān)節(jié)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(shí)間實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速功能。該機(jī)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(yīng)不同內(nèi)徑的管道，但是它的運(yùn)行模式較為單一，采用氣缸驅(qū)動的模式，其本身即需要?dú)庠矗黾訖C(jī)器人本身重量，其負(fù)載能力較弱；如果出現(xiàn)意外漏氣情況，機(jī)會發(fā)生墜落，安全性較低。

例如，中國專利申請?zhí)枮椋?01610812069.3，公開日為：2016年12月21日的專利文獻(xiàn)，公開了一種管道機(jī)器人，包括機(jī)器人主體，該機(jī)器人主體上設(shè)置有用于在管道內(nèi)工作的工作臺，該管道機(jī)器人還包括設(shè)置在管道機(jī)器人主體上的車輪、與車輪連接的直角輪軸、設(shè)置直角輪軸與管道機(jī)器人主體之間的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，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(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鏈接。該管道機(jī)器人根據(jù)管道為空心圓柱的特點(diǎn)，采用平設(shè)車輪，貼近管道最遠(yuǎn)的兩端，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定移動，同時(shí)通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制管道機(jī)器人在管道內(nèi)轉(zhuǎn)動，在管道彎折處還能穩(wěn)定移動，但是其承載能力較弱，運(yùn)行模式單一。

因此，如何對現(xiàn)有的管道機(jī)器人進(jìn)行改進(jìn)，使其根據(jù)一方面能夠適應(yīng)管徑，另一方面可根據(jù)不同的外界環(huán)境，調(diào)整運(yùn)行模式，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個問題。

發(fā)明內(nèi)容

1、要解決的問題

本發(fā)明提供一種多模式管道機(jī)器人，其目的在于解決現(xiàn)有管道機(jī)器人運(yùn)行模式單一，不能有效根據(jù)外界環(huán)境調(diào)整爬行模式的問題。本發(fā)明的機(jī)器人對爬行的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可根據(jù)外界對于負(fù)載、速度的不同環(huán)境要求，選擇不同的爬行模式，大大提高機(jī)器人適應(yīng)能力。它不僅能夠增大負(fù)載，而且可以減小機(jī)器人與管道之間的滑動，增大機(jī)器人的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。本發(fā)明還提供該多模式管道機(jī)器人的三種不同爬行方法，實(shí)現(xiàn)了其三種不同工作模式。

2、技術(shù)方案

為解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

一種多模式管道機(jī)器人，包括機(jī)身和爬升機(jī)構(gòu)，所述爬升機(jī)構(gòu)包括四個，分別由設(shè)置在機(jī)身四個拐角上的左上爬升機(jī)構(gòu)、右上爬升機(jī)構(gòu)、左下爬升機(jī)構(gòu)和右下爬升機(jī)構(gòu)組成；所述的機(jī)身包括通過升降機(jī)構(gòu)連接的上機(jī)身和下機(jī)身，升降機(jī)構(gòu)可控制上機(jī)身和下機(jī)身的相對運(yùn)動，使上機(jī)身和下機(jī)身相靠近或遠(yuǎn)離；所述左上爬升機(jī)構(gòu)和右上爬升機(jī)構(gòu)位于上機(jī)身上，左下爬升機(jī)構(gòu)和右下爬升機(jī)構(gòu)位于下機(jī)身上。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的升降機(jī)構(gòu)包括絲杠螺母副和升降電機(jī)，上機(jī)身和下機(jī)身之間通過絲杠螺母副連接，并通過升降電機(jī)驅(qū)動。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的爬升機(jī)構(gòu)包括上連桿、上電機(jī)、下電機(jī)、下連桿、擺動桿和擺動電機(jī)；所述擺動桿的一端連接機(jī)身，并通過擺動電機(jī)驅(qū)動；所述上電機(jī)和下電機(jī)都安裝在擺動桿的另一端，上電機(jī)連接上連桿的一端，下電機(jī)連接下連桿的一端；所述上連桿的另一端連接有上爬行塊，下連桿的另一端連接有下爬行塊。