[發明專利]一種多運動模式管道機器人

在審

• 申請號: 201811289916.8
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109084119A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 高海濤;顏豐;朱松青;韓亞麗;郝飛;許有熊
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: F16L55/32
• 分類號: F16L55/32
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明公開了一種多運動模式管道機器人，涉及管道機器人領域，主要用以解決管道機器人在使用過程中無法適配多種工況的問題，其技術要點主要包括兩個對稱布置的機身，每個所述機身的側邊均布有若干車輪，兩所述機身通過彎曲機構相連，每個所述機身與車輪之間均設有與機身距離同步調整的變徑機構，所述車輪與自適應變徑機構之間還設有舵機驅動的車輪變位機構，本發明可作為各種管道裝置的運動載體，通過添加各種傳感器或操作裝置，實現管道內清洗、探測、修復等作業任務。

技術領域

本發明涉及管道機器人領域，具體地說一種適應管道能力強、越障效果好、具有多種運動模式的管道機器人。

背景技術

管道機器人集機、電、儀于一身，能在工作人員遙控或者計算機自動控制下，進行一系列管道內外作業。應用非常廣泛。目前常見的管道機器人按行走方式分主要有輪式管道機器人、履帶式管道機器人、蠕動式管道機器人和螺旋上升式管道機器人等幾種。

然而這些管道機器人大都只有一種行走方式，普遍存在行走方式單一，驅動能力有限，難以適應管道內避障、爬升、變徑等多種使用工況問題，因此如何有效提高管道機器人適應能力，應對各種使用工況，并保證機器人在管道內能夠順暢移動成為值得研究的一個重要問題。

發明內容

本發明的目的是解決上述管道機器人運動形式單一、適應能力差的不足，提供一種具有多種運動模式，能夠有效適配各種不同工況，保證在管道內能夠順暢行走的管道機器人。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種多運動模式管道機器人，包括兩個對稱布置的機身，每個所述機身的側邊均布有若干車輪，兩所述機身通過彎曲機構相連，每個所述機身與車輪之間均設有與機身距離同步調整的自適應變徑機構；所述車輪與自適應變徑機構之間還設有舵機驅動的車輪變位機構，其中：

1）機身：所述機身近彎曲機構端為一方形的基座，所述基座側面開有中心孔，所述中心孔四周均布有若干安裝孔，所述機身上遠離彎曲機構的一端為一圓形法蘭盤，所述法蘭盤中心及周圍開有與基座對應的安裝孔，所述基座與法蘭盤通過若干穿過基座及法蘭盤上的安裝孔的光桿固連；

2）自適應變徑機構：包括帶絲杠的步進電機、第一被動滑塊、第二被動滑塊、第三主動滑塊、彈簧、支撐桿件及舵機安裝架；所述步進電機與基座固定，所述絲杠從基座側邊中心孔伸出至另一端法蘭盤中心位置處，所述絲杠與光桿平行，且所述第一被動滑塊與第二被動滑塊依次滑動設置于絲桿及光桿上，所述第一被動滑塊與基座之間布置有彈簧，所述第一被動滑塊和第二被動滑塊四周均布有若干等長的第一支撐桿件，所述第一支撐桿件一端與第一滑塊或第二滑塊鉸連，另一端與舵機安裝架鉸連；所述第三主動滑塊與絲桿轉動連接，且所述第三主動滑塊四周均布有若干鉸連的第二支撐桿件，所述第二支撐桿件一端與第三主動滑塊鉸連，另外一端與舵機安裝架鉸連；

3）彎曲機構：包括第一舵機、第二舵機、第一U形架、第二U形架，所述第一U形架橫邊與所述第二U形架橫邊十字交叉固連，所述第一U形架兩豎邊一邊與所述第一舵機的輸出軸法蘭連接，另一邊通過軸承與所述第一舵機機體固連，所述第一舵機與基座固連；所述第二U形架一豎邊與第二舵機的輸出軸法蘭連接，另一豎邊通過軸承與所述第二舵機機體固連，所述第二舵機與基座固連；

4）車輪變位機構：包括驅動舵機、車輪驅動電機、固定盒；所述驅動舵機固定在舵機安裝架內，所述驅動舵機輸出軸通過法蘭與固定盒固連，以帶動電機固定盒旋轉變位，所述固定盒內固定有直流伺服電機，所述直流伺服電機的輸出軸連接車輪。

進一步的，所述彈簧的一端與機身之間設有壓力傳感器，若干車輪驅動電機設有編碼器，所述編碼器和所述壓力傳感器還連接控制單元。

綜上所述，本發明具有以下有益效果：