[发明专利]一种小口径管道内壁喷涂机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种小口径管道内壁喷涂机器人，其特征在于：包括驱动模块、电源模块、控制模块、输料管支撑模块、软管连接件和输料管；驱动模块包括第一驱动模块和第二驱动模块两种类型，第一驱动模块由第一驱动模块主轴、螺旋驱动组件、喷头组件、支撑组件组成，第二驱动模块由第二驱动模块主轴、螺旋驱动组件、支撑组件组成；螺旋驱动组件包括驱动单元A、旋转架、螺旋变径机构，旋转架将驱动单元A产生的驱动力传递至螺旋变径机构，螺旋变径机构随管径自适应调节，其驱动轮始终压紧被喷涂的小口径管道内壁，在保证驱动模块主轴与被喷涂的小口径管道同轴的同时，螺旋变径机构通过螺旋运动，产生牵引力，驱动模块主轴包括第一驱动模块主轴和第二驱动模块主轴；喷头组件包括驱动单元B、旋转喷头、涂层厚度传感器，旋转喷头通过驱动单元B高速旋转，将高粘度涂料均匀分散；涂层厚度传感器实时测量涂层厚度，经过控制模块处理实现对涂层厚度和涂层质量的控制和调节；驱动模块能够沿前后方向连续运动；

所述的小口径管道内壁喷涂机器人中驱动模块、电源模块、控制模块、输料管支撑模块、软管连接件和输料管之间根据实际应用场合需求自由对接组合使用；其中，驱动模块、电源模块、控制模块及其相互之间通过软管连接件连接，驱动模块和输料管连接，输料管支撑模块安装固定于输料管上。

2.根据权利要求1所述的一种小口径管道内壁喷涂机器人，其特征在于：所述的喷头组件安装固定于第一驱动模块主轴前端，且与第一驱动模块主轴同轴；喷头组件包括依次连接的驱动单元B、旋转喷头和涂层厚度传感器，其中驱动单元B产生高速旋转驱动力，高速旋转驱动力直接驱动旋转喷头高速旋转，旋转喷头前端设置有涂层厚度传感器；

所述的旋转喷头主体近似呈柱状回转体结构，前端沿回转体侧表面等间隔设置若干喷口；机器人作业时，涂料经第一驱动模块主轴前端喷出，在旋转喷头的高速旋转作用下，涂料被进一步打散雾化，经喷口沿径向喷出；

所述的涂层厚度传感器实时测量涂层厚度，并将测量数据传递至控制模块。

3.根据权利要求1所述的一种小口径管道内壁喷涂机器人，其特征在于：所述的螺旋驱动组件安装固定于驱动模块主轴上，且与驱动模块主轴同轴；

所述的螺旋驱动组件的旋转架主体近似呈回转体结构，前端圆柱筒结构外侧等间隔设置三个凸柱，后端圆柱筒结构内侧设置有内齿结构；旋转架安装于驱动模块主轴上，且能够与驱动模块主轴发生相对转动，旋转架的轴线与驱动模块主轴的轴线重合；

所述的螺旋驱动组件的螺旋变径机构包括变径单元，变径单元主体呈V型结构，V型交点处设置有驱动轮轴孔，驱动轮轴孔的孔轴线与变径单元法平面垂线呈角度θ，变径单元两个V型臂上均各设置一个限位孔和一个弹簧卡槽；沿驱动轮轴孔轴线方向设置两个驱动轮，分别位于变径单元两侧；三个变径单元的V型臂互相叠压组成螺旋变径机构主体结构，相邻变径单元上的互相对齐的弹簧卡槽内安装有弹簧A，此时三个变径单元V型臂上的限位孔交叠；

所述的限位孔为沿变径单元V型臂方向的长孔，用于适应变径单元之间因被喷涂的小口径管道内径的变化而产生的自适应相对滑移，同时对变径单元之间的相对滑移距离起到限位作用；

所述的螺旋驱动组件的驱动单元A安装固定于驱动模块主轴上，包括若干驱动元件，驱动元件输出端为外齿轮结构，与旋转架上的内齿结构配合，用于输出旋转动力。

4.根据权利要求1所述的一种小口径管道内壁喷涂机器人，其特征在于：所述的支撑组件具备预紧调节功能，通过调节支撑组件一端的调节螺母，在弹簧B的作用下，通过支撑组件内部张紧机构的作用力传递，将行进轮压紧在被喷涂的小口径管道内壁，行进轮行进方向与被喷涂小口径管道方向一致。

5.根据权利要求1所述的一种小口径管道内壁喷涂机器人，其特征在于：所述的电源模块包括电源模块主轴以及通过支撑组件连接在电源模块主轴上的电源单元；电源模块为驱动模块、控制模块提供独立电能，当电能需求难以通过电源模块满足时，驱动模块和控制模块的电能通过外部接线的方式得到供应。