[发明专利]一种可适应不同管径变化的管道清洁机器人及方法

权利要求书

1.一种可适应不同管径变化的管道清洁机器人，其特征是：包括径向行走机构、动力变换机构、管径自适应机构和清洗机构，其中：

所述径向行走机构，包括多个行走单元，所述行走单元沿机器人本体主轴圆周分布，每组行走单元结构一致；径向行走机构为轮式行走机构，多组行走单元由主轴向外辐射的，每个行走单元包括主动轮和辅助轮；所述主动轮通过设置于主轴的电机通过所述的动力变换机构提供动力，辅助轮起支撑稳定作用；

所述动力变换机构将位于机器人本体主轴的电机轴的动力变向传递给各个行走单元，以实现动力的方向转变和传递；动力变换机构由多组蜗轮蜗杆系统和链传动系统组合而成，每组蜗轮蜗杆系统与一个行走单元相对应，电机轴的动力通过联轴器传递给蜗杆，蜗杆通过啮合传动将动力传递给蜗轮，与蜗轮同轴的链轮通过链传动将动力传递给与主动轮同轴的链轮，再传递给主动轮，借此实现动力的方向转变和传递；

所述管径自适应机构，包括调节机构和连接径向行走机构的连杆，所述调节机构带动连杆运动，通过调节机构在主轴上位置的改变，实现连杆的动作，以同时带动径向行走机构在径向方向与主轴的距离，实现管径的适应；

所述清洗机构设置于主轴前端，通过动力变换机构和径向行走机构的配合，使清洗机构随着径向行走机构的运动，清洗管道内不同位置；

所述主动轮上设置有压力传感器，采集主动轮与管壁间的压紧力，并将其传输给机器人的控制器；保证轮子与管壁间的压紧力足够支撑机器人重量，适应各种坡度，在清洁机器人需要过弯时无需额外调节电机转速，当压力传感器检测到其轮上压紧力产生变化，管径自适应机构开始调节，使得机器人在管道内姿态发生变化，轮子始终贴于管壁，压紧力维持稳定，自行通过弯道。

2.如权利要求1所述的一种可适应不同管径变化的管道清洁机器人，其特征是：所述管径自适应机构包括调节电机、螺母、丝杠和连杆，丝杠转动带动螺母水平位移，在最右端时实现机器人直径最小的状态，即管径适应的下限；在最左端时实现机器人直径最大的状态，即管径适应的上限，连杆形成支架，支架带动主动轮和辅助轮同时动作，所述调节电机带动丝杠的转动。

3.如权利要求1所述的一种可适应不同管径变化的管道清洁机器人，其特征是：所述清洗机构为清洗盘，清洗盘外围一圈根据需要加装清洗部件，完成不同的作业要求。

4.如权利要求1所述的一种可适应不同管径变化的管道清洁机器人，其特征是：所述清洗机构上设置有外接摄像头对管道清洁情况实时采集。

5.如权利要求1所述的一种可适应不同管径变化的管道清洁机器人，其特征是：所述清洁机器人采用电动驱动方式，径向轮式行走的驱动器采用直流永磁电机，丝杠的调节电机采用步进电机。

6.基于如权利要求1-5中任一项所述的机器人的控制方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)测试行走单元与管道的压紧力，若不在设定范围内，调节轮子与电机径向距离，使得压紧力达到设定范围；

(2)压紧力符合要求后，启动驱动电机，动力由动力变换机构传递到行走单元上，带动机器人在管道内实现行走，带动清洗机构与管壁产生摩擦，完成清洗；

(3)需要调节机器人行走速度时，只需调节电机转速即可实现行进速度的变化，机器人需要过弯时无需额外调节，因其轮上压紧力产生变化，管径自适应装置开始调节，使得机器人在管道内姿态发生变化，轮子始终贴于管壁，压紧力维持稳定，自行通过弯道。