[發明專利]一種基于麥克納姆輪的導波檢測管外機器人及其工作方法

有效

• 申請號: 202011147158.3
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112305071B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 喬晉崴;劉娜;李彥錕
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/22;B60B19/12
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻;孫亞琳

1.一種基于麥克納姆輪的導波檢測管外機器人，其特征是：包括機器人主體(1)、動力裝置(2)、輔助固定裝置(3)、導波檢測裝置(4)，所述機器人主體(1)包括底座(1-1)、兩個固定架(1-3)，所述底座(1-1)下部設置有萬向輪(1-4)，兩個所述固定架(1-3)的上端均通過被動式活動關節(1-2)分別可動地連接在所述底座(1-1)的前后兩端，所述固定架(1-3)的下端設置有兩個呈八字形設置的固定桿(1-3-1)，每個固定桿(1-3-1)上均設置有一個所述動力裝置(2)和一個所述輔助固定裝置(3)，所述動力裝置(2)包括伺服電機(2-2)、電機支架(2-3)、麥克納姆輪(2-1)、動力裝置底座(2-4)，所述伺服電機(2-2)與所述電機支架(2-3)連接，所述麥克納姆輪(2-1)與所述伺服電機(2-2)的輸出軸連接，所述電機支架(2-3)與所述動力裝置底座(2-4)連接，所述動力裝置(2)通過所述動力裝置底座(2-4)連接在所述固定架(1-3)的固定桿(1-3-1)上，位于同一個所述固定架(1-3)上的兩個麥克納姆輪(2-1)的旋向相反，且前后兩個所述固定架(1-3)上位于同一側的兩個麥克納姆輪(2-1)的旋向相同；所述輔助固定裝置(3)包括滾筒(3-1)、滾筒支架(3-2)、滾筒伸縮機構(3-4)、固定裝置底座(3-3)，所述滾筒(3-1)連接在所述滾筒支架(3-2)的下端，所述滾筒支架(3-2)可動地與所述固定裝置底座(3-3)連接，所述滾筒伸縮機構(3-4)與所述滾筒支架(3-2)連接，所述輔助固定裝置(3)通過所述固定裝置底座(3-3)連接在所述固定架(1-3)的固定桿(1-3-1)上，且所述輔助固定裝置(3)位于所述動力裝置(2)的下方；所述導波檢測裝置(4)為兩組，分別設置在所述底座(1-1)的兩側，每組所述導波檢測裝置(4)包括機械臂(4-1)、連接在所述機械臂(4-1)上的若干個探頭盒(4-3)，所述探頭盒(4-3)通過彈簧A連接成串，通過調節機械臂(4-1)可使探頭盒(4-3)緊緊貼敷在管道上，所述機械臂(4-1)與所述底座(1-1)連接。

2.根據權利要求1所述的基于麥克納姆輪的導波檢測管外機器人，其特征是：所述被動式活動關節(1-2)包括關節架(1-2-1)、彈簧自鎖機構，所述關節架(1-2-1)與所述底座(1-1)的端部鉸接，所述關節架(1-2-1)上設置有弧形孔(1-2-5)，所述彈簧自鎖機構包括自鎖桿(1-2-3)、兩個限位塊(1-2-2)、兩個彈簧B(1-2-4)，兩個所述限位塊(1-2-2)固定設置在所述底座(1-1)的端部上，所述限位塊(1-2-2)上設置有豎向的條形孔，所述限位桿(1-2-3)穿設在所述關節架(1-2-1)的弧形孔(1-2-5)及所述限位塊(1-2-2)的條形孔內，所述限位桿(1-2-3)的兩端分別與一個所述彈簧B的一端連接，所述彈簧B的另一端與所述底座(1-1)連接；所述固定架(1-3)的上端與所述關節架(1-2-1)連接。

3.根據權利要求2所述的基于麥克納姆輪的導波檢測管外機器人，其特征是：所述動力裝置底座(2-4)位置可調節地設置在所述固定架(1-3)的固定桿(1-3-1)上。

4.根據權利要求3所述的基于麥克納姆輪的導波檢測管外機器人，其特征是：所述電機支架(2-3)上設置有若干個螺紋孔(2-5)。

5.根據權利要求2所述的基于麥克納姆輪的導波檢測管外機器人，其特征是：所述輔助固定裝置(3)位置可調節地設置在所述固定架(1-3)的固定桿(1-3-1)上。

6.根據權利要求5所述的基于麥克納姆輪的導波檢測管外機器人，其特征是：所述滾筒伸縮機構(3-4)為齒輪齒條傳動機構。

7.根據權利要求1或2或3或4或5或6所述的基于麥克納姆輪的導波檢測管外機器人，其特征是：所述機械臂(4-1)包括橫向連接臂(4-1-2)、豎向連接臂(4-1-1)、絲杠傳動機構，所述絲杠傳動機構連接在所述橫向連接臂(4-1-2)上，所述豎向連接臂(4-1-1)的上端可動地與所述絲杠傳動機構的絲杠連接，所述探頭盒(4-3)連接在所述豎向連接臂(4-1-1)上。

8.一種如權利要求1-7任一所述的基于麥克納姆輪的導波檢測管外機器人的工作方法，其特征是：(1)工作時，通過萬向輪支撐機器人主體的底座在管道上，根據管道直徑調整動力裝置和輔助固定裝置在固定架上的位置，并使同一固定架上的兩個麥克納姆輪對稱與管道外表面接觸，通過調節輔助固定裝置的滾筒使兩側的滾筒夾住管道，通過調節機械臂使探頭盒緊緊貼敷在管道上，通過動力裝置帶動麥克納姆輪轉動使機器人沿管道運動；(2)當機器人遇到T形三通管道/四通管道時，位于前端的滾筒伸縮機構控制前端的滾筒支架收起，麥克納姆輪轉動，使前端的固定架與T形三通管道/四通管道相接觸，前端的麥克納姆輪繼續轉動，此時，前端的被動式活動關節被打開，前端的固定架從原來管道切換至另一條管道，然后前端的滾筒伸縮機構控制前端的滾筒支架使滾筒重新夾住管道，麥克納姆輪轉動使底座脫離原管道并與新管道接觸，前端的被動式活動關節逐漸閉合，后端的被動式活動關節逐漸打開，當底座與新管道完全貼合時前端的被動式活動關節完全閉合，后端的被動式活動關節完全打開，此時后端的滾筒伸縮機構控制后端的滾筒支架收起，后端的麥克納姆輪轉動，后端的被動式活動關節逐漸閉合，后端的固定架從原來管道切換至另一條管道，最后，后端的滾筒伸縮機構控制后端的滾筒支架重新夾住管道，完成在T形三通管道/四通管道的通過；(3)當機器人遇到閥門時，在麥克納姆輪的轉動作用下，底座在管道圓周方向旋轉到沒有閥門的另一側，前端的滾筒伸縮機構控制前端的滾筒支架收起，在麥克納姆輪的轉動作用下，機器人的前端部分通過閥門，然后前端的滾筒伸縮機構控制前端的滾筒支架重新夾住管道，后端的滾筒伸縮機構控制后端的滾筒支架收起，在麥克納姆輪的轉動作用下，機器人的后端部分通過閥門，然后后端的滾筒伸縮機構控制后端的滾筒支架重新夾住管道，最后，在麥克納姆輪的轉動作用下，機器人底座重新回到原來方位，完成閥門的通過。