[发明专利]一种管道行走机器人及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，更具体地说，本发明属于可以在管道中行走的，应用于管道清理的机器人

背景技术

管道在工业领域和民用领域都有着广泛的应用，但管道在使用过程中难免发生结垢、堵塞等棘手问题，尤其是对于一些空间比较狭窄的管道来说，人力根本无法直接对其进行清洗或处理。随着工业技术的发展，人们在清洗空间狭窄的管道时开始采用管道机器人来进行。但目前采用的机器人大都结构较为复杂。比如中央空调专用机器人，其结构多为履带式，结构复杂，且只能在方形管道中行驶和进行清洗。目前也有专门针对圆形管道的清洗而设计的机器人，但这些机器人一般都结构复杂，工作效率低，且操控较为麻烦，环境适应性差。例如，申请号为200620003659.3的实用新型专利公开了一种连杆蠕行管道机器人。这种机器人的工作原理是：靠电能转化为连杆机构伸缩的机械能，再转化为整个装置的动能，使整个装置在管道内蠕行，但是这种机器人不仅难以加工制造，而且适应性、可靠性差；申请号为01128568.0的发明专利则公开了一种弹簧蠕行管道机器人，这种机器人利用电磁能转化为弹簧的弹性势能，再转化为整个装置的动能，从而使装置运动。该发明的主要目的在于实现机器人在管道内的运动，但其结构却无法实现对管道的清洁，并且其适应能力较差；专利号为200710035846.9的发明专利公开了一种可以蠕动在微小管道中的机器人，但这种机器人主要的作用还在于在管道中的行走，其结构无法满足对整个管道，尤其是对圆形管道全方位的清洁。总之，目前研究蠕动机器人的较多，因而其驱动方法较多，但其大多机器人的行进速度较慢，机械效率低等，环境适应性差等，因此无法满足管道全面清洁的需要，也因这些缺点而限制了它的进一步发展。

发明内容

本发明一种应用在圆形管道中的行走机器人，其要解决的技术问题是：提供一种通过新的驱动装置使应用在圆形管道中的行走机器人的机械效率更高、过弯道时更顺畅、更易于操控，而且工作效率高、结构简单、成本低廉、制作方便。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明为一种管道行走机器人，所述的机器人包括连接轴，支撑腿，拨盘，拨爪，连接绳，变距电机，驱动电机，清洁装置，机体外壳，滚轮装置，所述的连接绳穿过拨盘，与固定在机体外壳内部的变距电机连接，设置为一个以上(最佳数量为三个)的可伸缩转动的支撑腿与拨盘连接，所述的驱动电机通过齿轮盘和连接轴与另一个机体外壳端部连接，所述的支撑腿延伸出机体外壳，与管道内表面接触，机体外壳上设置可以与管道内表面接触的清洁装置。

所述的驱动电机与齿轮盘啮合，齿轮盘与连接轴固定连接，连接轴与另一个机体外壳的机体外壳端部固定连接，所述的连接两部分机体外壳的所述连接轴为柔性结构。

所述的拨盘为圆板状结构，拨盘在每个机体外壳内设置一个以上，连接绳固定穿过拨盘中心位置，拨盘上布置突起的凸板，凸板中部设置与拨盘表面平行布置的长槽；所述的变距电机固定在所述的机体外壳端部内部的中心位置，变距电机与可以拉动拨盘在机体外壳内部轴向移动的且穿过连接轴的所述的连接绳连接。

所述的支撑腿为可伸缩转动的杆状弹簧结构，支撑腿与拨盘平行布置，支撑腿底部设置延伸出支撑腿的拨爪，拨爪上的与拨爪垂直的拉杆延伸至拨盘上的长槽内。

所述的与拨盘连接的支撑腿设置为三个，每个支撑腿之间呈120°夹角布置，支撑腿与管道内表面接触的部位安装滚轮装置。

所述的支撑腿通过机体外壳固定其位置，所述的支撑腿内部为可活动的杆状活动轴，拨爪与活动轴为固定连接结构。

所述的拨盘在每个机体外壳内设置为2个。

所述的管道内表面接触接触的清洁装置为毛刷，毛刷安装在每两个支撑腿之间的圆弧面的中部位置；所述的连接绳一端与变距电机连接，另一端固定在另一个机体外壳的端部，在该端部与连接绳之间安装一个拉力弹簧。

本发明所述的滚轮装置包括滚轮和滚轮架。

本发明还涉及这种管道行走机器人的控制方法，所述的控制方法步骤为：

a)需要机器人行走时，启动驱动电机，驱动电机通过齿轮盘带动连接轴运转，连接轴带动另一机体外壳转动，机器人在管道内实现行走；

b)需要调解机器人行走速度时，启动变距电机，变矩电机拉紧连接绳，从而带动拨盘轴向运动，运动的拨盘通过拨爪与凸板上的长槽的运动带动支撑腿的活动轴转动，从而调节滚轮装置的角度，实现机器人行走速度的变化；

c)需要机器人完成前进、原地旋转、后退三种动作时，通过调节与活动轴(20)连接的滚轮装置的角度即能实现，且机器人完成前进、原地旋转、后退三种动作时为无级变速。