[发明专利]工业管道群管端定位机器人清洗工业管道群的方法

权利要求书

1.工业管道群管端定位机器人清洗工业管道群的方法，其特征在于：该方法采用的工业管道群管端定位机器人，包括定位机构、清管器收送机构和拉线传感器；所述的定位机构包括顺序相连的第一转动关节、第一关节臂、第二转动关节和第二关节臂；第一转动关节的关节壳体固定在外部机架上；第一转动关节的转动部输出端与第一关节臂一端固定，第一关节臂另一端与第二转动关节的关节壳体固定；第二转动关节的转动部输出端与第二关节臂一端固定；所述的清管器收送机构包括末端外壳、卷线轮、钢丝软绳、三通管、导套连接件、导套、配线器、拉线连接头、直线电机、卷线电机和清管器；所述的末端外壳与第二关节臂另一端固定；卷线电机的底座固定在末端外壳上；钢丝软绳两端分别与清管器顶部和卷线轮固定，并缠绕在卷线轮上；所述的卷线轮与卷线电机的输出轴固定；所述三通管的下端套在清管器外，并固定在末端外壳上；钢丝软绳穿过三通管上端开设的过孔；液压管路依次穿过第一转动关节、第一关节臂、第二转动关节和第二关节臂，并与三通管侧部的通液口连通；所述的导套与三通管下端外壁构成滑动副，并与套在三通管外的导套连接件固定；导套连接件与直线电机的输出轴固定，直线电机的底座固定在末端外壳上；末端外壳底部设有一体成型的圆筒形通道，导套伸入圆筒形通道内；配线器与圆筒形通道外壁构成转动副；所述的配线器由两两构成转动副的外弧形块、中弧形块和内弧形块组成；外弧形块、中弧形块和内弧形块外均固定有一个拉线连接头；直线电机和卷线电机均由控制器控制；拉线传感器共有三个，沿圆周均布固定在管道群外围；拉线传感器的信号输出端与控制器连接；每个拉线传感器与配线器的一个拉线连接头通过一根拉线连接；

所述第一转动关节和第二转动关节的结构完全相同，均包括编码器、关节电机、传动轴、电机轴齿轮、平键一、关节传动齿轮、关节中空穿线轴、液压管路、谐波减速器、角接触球轴承一、键二、制动器齿轮、键三、角接触球轴承二和制动器；所述的关节电机上设有编码器，编码器的信号输出端连接控制器；关节电机的输出轴与传动轴固定；关节电机的底座固定在关节壳体上；所述的电机轴齿轮与传动轴通过键一连接；所述的关节传动齿轮与关节中空穿线轴通过键二连接，且同时与电机轴齿轮和制动器齿轮啮合；所述关节中空穿线轴的顶端通过角接触球轴承二支承在关节壳体上，底端通过角接触球轴承一支承在端盖上并与谐波减速器的输入端连接；所述的端盖固定在关节壳体端部；制动器齿轮与制动器的输出轴通过键三连接；制动器的底座与关节壳体固定；关节电机和制动器均由控制器控制；所述的第一转动关节中谐波减速器的输出端与第一关节臂固定，第二转动关节中谐波减速器的输出端与第二关节臂固定；所述的液压管路依次穿过第一转动关节的关节中空穿线轴、第一关节臂、第二转动关节的关节中空穿线轴和第二关节臂；

该方法具体如下：

在控制器中预先输入各待清洗管道和各拉线传感器的位置信息；控制器根据各拉线传感器的拉力信号来判断清管器收送机构中导套的当前位置，并计算到达待清洗管道位置时第一转动关节和第二转动关节所需的关节角增量，然后控制定位机构中第一转动关节和第二转动关节的制动器断电解锁，并控制第一转动关节和第二转动关节联合转动，使得清管器收送机构到达待清洗管道正上方，对待清洗管道进行清洗作业；清洗完全部管道后，定位机构复位；

清洗作业过程具体如下：使卷线电机转动释放钢丝软绳，同时直线电机推动导套连接件和导套靠近待清洗管道，直至导套扣压在待清洗管道的管口形成密封，在此过程中保证卷线电机转动释放钢丝软绳的速度大于直线电机推动导套向前运动的速度，从而确保钢丝软绳对清管器没有拉力；然后，通过液压管路将带压流体通入三通管中，从而驱动清管器向前运动，使清管器从三通管下端进入待清洗管道进行清洗；清洗完毕后，卷线电机拉动钢丝软绳回收清管器，使清管器进入三通管内，且直线电机的输出轴缩回，拉动导套上升；

清管器收送机构运动到待清洗管道正上方的过程具体如下：在控制器的控制下，第一转动关节和第二转动关节的关节电机转动，带动电机轴齿轮和关节传动齿轮转动，关节传动齿轮再将动力传给谐波减速器，第一转动关节的谐波减速器带动第一关节臂转动，第二转动关节的谐波减速器带动第二关节臂转动；当第一转动关节的编码器测得第一转动关节的关节电机转动了控制器计算出的第一转动关节所需关节角增量，且第二转动关节的编码器测得第二转动关节的关节电机转动了控制器计算出的第二转动关节所需关节角增量，则控制器判断清管器收送机构的导套运动到与待清洗管道同轴，并控制第一转动关节和第二转动关节的制动器通电，控制第一转动关节和第二转动关节的关节电机断电。