【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及機(jī)器人，具體涉及一種用于管道檢測的線驅(qū)動變胞雙態(tài)機(jī)器人及其控制方法。
技術(shù)介紹
1、管道機(jī)器人是一種可沿細(xì)小管道內(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算機(jī)自動控制下，進(jìn)行一系列管道作業(yè)的機(jī)、電、液一體化系統(tǒng)。管道機(jī)器人代替人力從事高危或重復(fù)的工作，具有移動快速、操縱靈活、作業(yè)準(zhǔn)確及成本低的優(yōu)點(diǎn)。
2、通過現(xiàn)有技術(shù)檢索，存在以下已知的技術(shù)方案：
3、現(xiàn)有技術(shù)1：《自適應(yīng)管徑全驅(qū)式管道機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析》
4、（鄭立康,馮永利,李占賢等.自適應(yīng)管徑全驅(qū)式管道機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析[j].機(jī)械傳動,2023,47(05):67-73.doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2023.05.012.）
5、現(xiàn)有技術(shù)1公開了一種管道機(jī)器人，該機(jī)器人除車輪、各類標(biāo)準(zhǔn)件以外，其他部件全部采用鋁合金6061，整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量約為7?kg。該機(jī)器人支撐部分通過兩個平行支撐桿鉸接在主體上，以保證上端支撐桿始終保持平行升降；另一支撐桿分別與安裝在主體的滑動套筒和較近的平行支撐桿鉸接，并在兩支撐桿兩側(cè)安裝拉簧，以適應(yīng)不同管徑。
6、但現(xiàn)有技術(shù)1的機(jī)器人整體質(zhì)量較重，機(jī)身剛性大，因此在機(jī)器人移動過程中，面對相對復(fù)雜的管內(nèi)結(jié)構(gòu)時，避障能力有限，大大限制了其應(yīng)用。
7、現(xiàn)有技術(shù)2：《自適應(yīng)主動避障管道機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計及運(yùn)動分析》
8、（還夢媛,朱子辰,曾憲勇.自適應(yīng)主動避障管道機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計及運(yùn)動分析[j].西
9、現(xiàn)有技術(shù)2公開的機(jī)器人采用雙驅(qū)動輪雙轉(zhuǎn)向輪設(shè)計。主體結(jié)構(gòu)分為3個部分：中心模塊和兩側(cè)的運(yùn)動模塊。中心模塊布置有正反牙對稱滾珠絲杠、兩個花鍵滑軌、絲杠電機(jī)和模塊偏轉(zhuǎn)電機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)；運(yùn)動模塊裝備有一個轉(zhuǎn)向輪和一個驅(qū)動輪，以及轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)；中心模塊和兩個運(yùn)動模塊間由變徑機(jī)構(gòu)剪叉臂連接；能夠在圓形管道內(nèi)一定高度處實(shí)現(xiàn)壓壁行走，能夠通過運(yùn)動模塊的偏轉(zhuǎn)經(jīng)方形聯(lián)通窨井進(jìn)入圓形管道，結(jié)合轉(zhuǎn)向輪實(shí)現(xiàn)沿管道周向旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)避障功能.
10、但現(xiàn)有技術(shù)2的機(jī)器人基于輪式結(jié)構(gòu)的局限性，無法應(yīng)對更加復(fù)雜的情況，只能實(shí)現(xiàn)在管道下半部分的行進(jìn)避障。
11、現(xiàn)有技術(shù)3：《履帶式管道機(jī)器人變徑機(jī)構(gòu)仿真分析及優(yōu)化設(shè)計》
12、（崔向貴,張繼忠,姜錦華.履帶式管道機(jī)器人變徑機(jī)構(gòu)仿真分析及優(yōu)化設(shè)計[j].青島大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2023,36(02):79-83.）
13、現(xiàn)有技術(shù)3公開了一種具有自適應(yīng)和主動適應(yīng)功能的履帶式管道機(jī)器人，機(jī)器人裝配三條履帶輪，工作時依靠步進(jìn)電機(jī)的保持力矩使三條履帶輪緊貼管道內(nèi)壁而產(chǎn)生足夠大的附著力，最終產(chǎn)生與機(jī)器人運(yùn)動方向相一致的摩擦力并帶動機(jī)器人移動；每個履帶輪都裝有一個驅(qū)動電機(jī)，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向等功能；機(jī)器人的前端搭載了檢測模塊用于記錄管道內(nèi)壁的實(shí)際情況，傳送到上位機(jī)后經(jīng)圖像識別與處理技術(shù)即可判斷管道缺陷；后端留有一定的擴(kuò)展接口，搭載相應(yīng)的障礙清理裝置或者噴涂裝置從而完成特定的工作。
14、但現(xiàn)有技術(shù)3的機(jī)器人變徑結(jié)構(gòu)單一，同時以履帶作為行走方式，導(dǎo)致其運(yùn)動缺乏靈活性，在過彎上存在一些不足，無法靈活的完成過彎和對復(fù)雜環(huán)境越障的作業(yè)目的。
15、通過以上的檢索發(fā)現(xiàn)，以上技術(shù)方案沒有影響本專利技術(shù)的新穎性；并且以上現(xiàn)有技術(shù)的相互組合沒有破壞本專利技術(shù)的創(chuàng)造性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)正是為了避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供了基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人。
2、本專利技術(shù)為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：一種基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人，設(shè)有以吸附形式爬壁行走的機(jī)器人單體，所述機(jī)器人單體包括機(jī)架及安裝于所述機(jī)架上的腿足結(jié)構(gòu)，所述腿足結(jié)構(gòu)的前端結(jié)構(gòu)向末端結(jié)構(gòu)輸出前后擺動及內(nèi)收外展的運(yùn)動，利用作為所述末端結(jié)構(gòu)的吸附輪與管道間的吸附力實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的支撐及行走，所述機(jī)器人單體的數(shù)量為兩個，兩個所述機(jī)器人單體中任一位于上方，作為上機(jī)器人單體，另一位于下方作為下機(jī)器人單體；
3、還包括齒輪系結(jié)構(gòu)、滑輪和索；
4、所述上機(jī)器人單體中所述機(jī)架的底部中心安裝有齒輪系結(jié)構(gòu)；
5、所述滑輪及所述索與所述上機(jī)器人單體中的所述腿足結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)設(shè)置，各所述滑輪于所述齒輪系結(jié)構(gòu)周向均布設(shè)置于各所述腿足結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，與所述上機(jī)器人單體的所述機(jī)架轉(zhuǎn)動安裝連接；
6、所述索張緊繞設(shè)于對應(yīng)的所述滑輪上，其底端和頂端分別連接固定至所述下機(jī)器人單體和所述上機(jī)器人單體的所述機(jī)架上，連接點(diǎn)位于對應(yīng)的所述腿足結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)；
7、所述齒輪系結(jié)構(gòu)輸出驅(qū)動各所述滑輪同步轉(zhuǎn)動的運(yùn)動，以使所述索向?qū)?yīng)的所述滑輪逐圈繞設(shè)收短所述下機(jī)器人單體與所述上機(jī)器人單體之間的所述索的長度，或使所述索由對應(yīng)的所述滑輪上逐圈脫離放長所述下機(jī)器人單體與所述上機(jī)器人單體之間的所述索的長度；
8、當(dāng)所述索的頂端和底端上下正對時，所述上機(jī)器人單體及所述下機(jī)器人單體的各所述腿足結(jié)構(gòu)于俯視投影面內(nèi)呈沿周向的交錯狀設(shè)置。
9、進(jìn)一步的，所述腿足結(jié)構(gòu)包括前后擺驅(qū)動機(jī)、大腿、內(nèi)收外展驅(qū)動機(jī)、小腿結(jié)構(gòu)和所述吸附輪；
10、所述大腿位于對應(yīng)的所述機(jī)架外側(cè)，其內(nèi)端與所述機(jī)架轉(zhuǎn)動安裝連接，兩者間形成支持所述大腿以自身內(nèi)端為擺軸前擺或后擺的前后擺轉(zhuǎn)動副；
11、所述前后擺驅(qū)動機(jī)作為所述腿足結(jié)構(gòu)的前端結(jié)構(gòu)，其固定端與所述機(jī)架安裝固定，輸出端與所述與大腿的內(nèi)端轉(zhuǎn)動安裝連接，驅(qū)動所述大腿在所述前后擺轉(zhuǎn)動副的支持下前擺或后擺；
12、所述內(nèi)收外展驅(qū)動機(jī)的固定端安裝固定至所述大腿外端，其輸出端與所述小腿結(jié)構(gòu)的內(nèi)端安裝連接，驅(qū)動安裝連接于所述小腿結(jié)構(gòu)外端的所述吸附輪相對于所述大腿內(nèi)收或外展。
13、進(jìn)一步的，所述小腿結(jié)構(gòu)包括主動桿、從動桿和足爪，與所述大腿構(gòu)成不等長雙曲柄四連桿結(jié)構(gòu)；
14、所述主動桿的內(nèi)端作為所述小腿結(jié)構(gòu)的內(nèi)端，與所述內(nèi)收外展驅(qū)動機(jī)的輸出端安裝連接，其外端與所述足爪的中部鉸接；所述從動桿的內(nèi)端和外端分別與所述所述大腿的外端及所述足爪的內(nèi)端鉸接；所述吸附輪轉(zhuǎn)動安裝至所述足爪外端，并軸聯(lián)有單足驅(qū)動機(jī)。
15、進(jìn)一步的，所述吸附輪為麥克納姆輪。
16、進(jìn)一步的，所述齒輪系結(jié)構(gòu)包括中心輪、錐齒輪和傳動軸；
17、所述中心輪位于所述機(jī)架底部中心，配設(shè)有驅(qū)動自身定軸轉(zhuǎn)動的中心輪驅(qū)動機(jī)；所述錐齒輪及所述傳動軸與所述滑輪一一對應(yīng)設(shè)置；所述滑輪安裝固定至所述傳動軸上，通過所述傳動軸與所述機(jī)架轉(zhuǎn)動安裝連接，所述傳動軸朝向所述中心輪的一端安裝固定有與所述中心輪嚙合的所述錐齒輪。
18、進(jìn)一步的，所述上機(jī)器人單體中所述機(jī)架的底部及所述下機(jī)器人單體中所述機(jī)架本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人，設(shè)有以吸附形式爬壁行走的機(jī)器人單體，所述機(jī)器人單體包括機(jī)架（1）及安裝于所述機(jī)架（1）上的腿足結(jié)構(gòu)，所述腿足結(jié)構(gòu)的前端結(jié)構(gòu)向末端結(jié)構(gòu)輸出前后擺動及內(nèi)收外展的運(yùn)動，利用作為所述末端結(jié)構(gòu)的吸附輪（12）與管道間的吸附力實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的支撐及行走，其特征在于：所述機(jī)器人單體的數(shù)量為兩個，兩個所述機(jī)器人單體中任一位于上方，作為上機(jī)器人單體，另一位于下方作為下機(jī)器人單體；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人，其特征在于：所述腿足結(jié)構(gòu)包括前后擺驅(qū)動機(jī)（14）、大腿（17）、內(nèi)收外展驅(qū)動機(jī)（13）、小腿結(jié)構(gòu)（9）和所述吸附輪（12）；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人，其特征在于：所述小腿結(jié)構(gòu)（9）包括主動桿（10）、從動桿（11）和足爪（16），與所述大腿（17）構(gòu)成不等長雙曲柄四連桿結(jié)構(gòu)；
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人，其特征在于：所述吸附輪（12）為麥克納姆輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線驅(qū)
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人，其特征在于：所述上機(jī)器人單體中所述機(jī)架（1）的底部及所述下機(jī)器人單體中所述機(jī)架（1）的頂部呈相互配合的榫卯結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人，其特征在于：所述機(jī)架（1）呈類正三棱柱結(jié)構(gòu)，所述機(jī)器人單體周向均布設(shè)有三個所述腿足結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人，其特征在于：所述上單體機(jī)器人的所述機(jī)架（1）頂部設(shè)有接口（20）。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人，其特征在于：所述足爪（16）的內(nèi)端呈開口朝內(nèi)的方U型結(jié)構(gòu)，所述方U型結(jié)構(gòu)的端部固設(shè)防滑墊片；
10.一種基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人的控制方法，使用如權(quán)利要求4所述的基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人進(jìn)行管道內(nèi)部作業(yè)，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人，設(shè)有以吸附形式爬壁行走的機(jī)器人單體，所述機(jī)器人單體包括機(jī)架（1）及安裝于所述機(jī)架（1）上的腿足結(jié)構(gòu)，所述腿足結(jié)構(gòu)的前端結(jié)構(gòu)向末端結(jié)構(gòu)輸出前后擺動及內(nèi)收外展的運(yùn)動，利用作為所述末端結(jié)構(gòu)的吸附輪（12）與管道間的吸附力實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的支撐及行走，其特征在于：所述機(jī)器人單體的數(shù)量為兩個，兩個所述機(jī)器人單體中任一位于上方，作為上機(jī)器人單體，另一位于下方作為下機(jī)器人單體；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人，其特征在于：所述腿足結(jié)構(gòu)包括前后擺驅(qū)動機(jī)（14）、大腿（17）、內(nèi)收外展驅(qū)動機(jī)（13）、小腿結(jié)構(gòu)（9）和所述吸附輪（12）；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人，其特征在于：所述小腿結(jié)構(gòu)（9）包括主動桿（10）、從動桿（11）和足爪（16），與所述大腿（17）構(gòu)成不等長雙曲柄四連桿結(jié)構(gòu)；
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的基于線驅(qū)動變胞的雙態(tài)特種管道檢測機(jī)器人，其特征在于：所述吸附輪（12）為麥克納姆輪。
5.根...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王北辰，孫雯釬，盛振華，王圣元，張馨元，蘭睿喆，王玉琳，
申請(專利權(quán))人：合肥工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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