[發明專利]一種沿直管道壁面行走的吸附式全向移動機器人

有效

• 申請號: 201910319814.4
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN109973759B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 劉剛峰;莫昊;張學賀;魯延文;李長樂;趙杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F16L55/40
• 分類號: F16L55/40;F16L101/30
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種沿直管道壁面行走的吸附式全向移動機器人，涉及特種機器人技術領域。吸盤上端封閉，下端敞口，吸盤的封閉端中部設有出風口，風機固定安裝在吸盤內，吸盤的任意兩個相對側壁的下端面為向下凸出的圓弧面，吸盤四個側壁的下端面均固定有密封裙，固定在兩個圓弧面上的密封裙的型線與管道橫截面的內邊緣形狀相一致，密封裙始終與管道內壁形成恒定高度的氣隙；車體底盤及框架固定在吸盤內，每個麥克納姆輪均安裝在對應的驅動電機輸出軸上，每個驅動電機均安裝在對應的支架上，四個支架均與車體底盤及框架鉸接；控制器固定在車體底盤及框架上，控制器用于控制四個麥克納姆輪啟停。本發明吸附至直管道內，以實現不同材質管道的全方位高覆蓋運動檢測。

技術領域

本發明涉及特種機器人技術領域，尤其涉及一種沿直管道壁面行走的吸附式全向移動機器人。

背景技術

管道輸送憑借輸送量大、方便快捷、低成本等優勢，在石油、化工、電力、供排水、核工業等領域的物料輸送中占據著極大比重。由于輸送介質的化學性腐蝕、管道自身設計缺陷等，可能造成環境污染、易燃物爆炸、能源浪費等嚴重事故，需要定期對管道內部進行檢測、維護和清潔保養。傳統管道檢測由人工作業方式實現，面臨工作量大、效率低下，且無法實時檢測含有有毒物質或內部空間狹窄、結構復雜的管道。

因此，越來越多地采用管道檢測機器人代替人工實現管道檢測維護作業。然而，普通的管道檢測機器人普遍存在檢測作業覆蓋率不足、復雜管道適應性差的問題。機器人進入管道后，可達工作空間局限于管道底部，檢測作業死角過多、容易與管道內障礙物發生碰撞或無法通過狹窄空間。

申請號為CN201610662977.9的發明專利申請公開了“一種管道移動機器人裝置”，該裝置公開了一種管道內行走的機器人，作業時需要占據很大空間，無法適應管道內有結構的環境。

針對上述問題，目前主要采用磁吸附式管道檢測機器人。如申請號為CN201620431067.5的實用新型專利公開了“一種曲面自適應吸附式全方位移動平臺”，該專利介紹了一種針對鐵磁管道吸附的機器人，然而，鐵磁管道吸附的機器人存在管道材質適應性差的問題。其適用范圍僅限于鋼制、鑄鐵等鐵磁性材質管道，無法適應工業中大量使用的PV、鋁合金等非鐵磁性材質管道。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術存在的不足，提供一種沿直管道壁面行走的吸附式全向移動機器人，它能夠適應不同材質的管道，保持可靠、穩定吸附；具備足夠的越障能力，避免底部干涉；能夠躲避管道內可能存在的復雜障礙，避免碰撞，并能到達管道內壁各個位置，實現不同材質管道的全方位高覆蓋運動檢測。

實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種沿直管道壁面行走的吸附式全向移動機器人，包括負壓吸附裝置、模塊化全向運動機構、車體底盤及框架、以及控制器；所述負壓吸附裝置包括風機、吸盤及密封裙；所述模塊化全向運動機構包括四個麥克納姆輪、四個驅動電機及四個支架；

所述吸盤為矩形框結構，吸盤的上端為封閉端，下端為敞口端，吸盤的封閉端中部設有出風口，所述風機固定安裝在吸盤內的上方，且風機的出風口設置在吸盤上方外部，吸盤的任意兩個相對側壁的下端面為向下凸出的圓弧面，吸盤四個側壁的下端面均固定有密封裙，固定在兩個所述圓弧面上的所述密封裙的型線與管道任意橫截面的內邊緣形狀相一致，密封裙與所述管道內壁設有間隙；所述負壓吸附裝置的密封裙始終與管道內壁形成恒定高度的氣隙，以實現穩定吸附；所述車體底盤及框架固定在吸盤內并位于風機下方，每個所述麥克納姆輪均安裝在對應的驅動電機輸出軸上，每個所述驅動電機均安裝在對應的支架上，所述四個支架均與車體底盤及框架固定連接；所述控制器固定在車體底盤及框架上，控制器用于控制四個麥克納姆輪啟停。

本發明相對于現有技術的有益效果：

一、本發明用機器人解決了作業人員進入管道內部的問題，尤其是能夠在空間狹窄、內部環境復雜、含有毒害物質、液體、高壓氣體等不利于作業人員抵近作業的管道內部靈活運動、全向行走。