[发明专利]火炮身管机器人爬行驱动系统

摘要

本发明公开了火炮身管机器人爬行驱动系统,可以推动测量系统爬行，记录、矫正周向位姿，同时可以调整管壁压力以保证行进稳定性，该系统设计实现包括了主控单元，爬行单元，位姿调整单元和压力调整单元。身管机器人在主控单元控制下进入狭窄管道中进行内壁测量，根据压力传感器和倾角传感器数据获得系统在管道内的管壁的压力和系统的周向偏转等状态，并以此控制位姿调整单元和压力调整单元，能够保证身管机器人在狭窄纤长、环境复杂管道中的位姿稳定和持续爬行。本发明具有装配简单、稳定性好、使用广泛的特点，可适应不同管径和不同内部环境的管道。

主权项

1.火炮身管机器人爬行驱动系统，包括沿竖直方向左右平行间隔设置的两块竖直支撑板，一块沿水平方向设置的水平顶板的左右两侧分别支撑固定在所述的两块竖直支撑板上，在所述的两块竖直支撑板之间的前端固定有一块连接板，所述的连接板用于安装测量火炮身管管壁形貌信息的测量子系统；其特征在于：在所述的两块竖直支撑板之间的前部和后部分别安装有一根沿水平方向设置的带轮轴，每根带轮轴分别与竖直支撑板固定相连，在前部的带轮轴上通过轴承转动安装有左右两个主动带轮，在后部的带轮轴中间通过轴承转动安装有一个从动带轮，所述的两个主动带轮与从动带轮分别通过履带相连，所述的履带用于直接接触火炮身管的管壁，行走步进电机通过连接件固定安装在两块竖直支撑板之间，所述的行走步进电机的转动轴沿水平方向设置且与一个蜗轮蜗杆传动副的蜗杆通过套筒同轴线固定相连，所述的蜗轮蜗杆传动副的蜗轮固定安装在前部的带轮轴的中间；在所述的水平顶板的前后两端分别安装有一个前部压力控制单元和一个后部压力控制单元,所述的后部压力控制单元包括一个电机座固定在水平顶板后部顶壁上的后部丝杠步进电机，所述的后部丝杠步进电机的后部丝杠转轴沿竖直方向设置，在所述的后部丝杠转轴上螺纹连接有一个后部丝杠螺母，在所述的后部丝杠螺母上固定安装有一个沿水平方向设置的后部压力传感器，在所述的后部压力传感器以及滑轮底座上分别左右平行间隔固定有两个侧板，在每两个对应设置的侧板上分别沿水平方向固定有一根滑轮轴，在每根所述的滑轮轴中间分别转动连接有一个滑轮，后部滑轮以及前部滑轮能够与火炮身管管壁接触设置；所述的前部压力控制单元包括一个固定在水平顶板前部底壁上的前部丝杠步进电机，所述的前部丝杠步进电机的前部丝杠转轴沿竖直方向穿过水平顶板设置，在穿过水平顶板设置的前部丝杠转轴上螺纹连接有前部丝杠螺母，在所述的前部丝杠螺母上沿水平方向固定有前部压力传感器，在所述的前部压力传感器上沿水平方向固定有一个水平板，所述的水平板以上部分的前部丝杠转轴为光轴，在所述的光轴上转动套有所述的滑轮底座，所述的滑轮底座支撑设置在水平板上，在所述的滑轮底座前侧的水平板上固定有一个水平丝杠步进电机，所述的水平丝杠步进电机的水平丝杠上螺纹连接有一个水平丝杠螺母，在所述的水平丝杠螺母上沿竖直方向固定有一个销轴，所述的销轴插在一个位于水平丝杠上方且沿水平方向设置的旋转板的滑槽内，所述的旋转板的后端固定在滑轮底座上，所述的旋转板在销轴的带动下能够以前部丝杠电机的丝杠中心轴为轴进行摆动，两圆形磁铁分别固定在靠近水平丝杠左右两端的水平板的顶壁上，在所述的旋转板的前端固定有一个霍尔芯片，当旋转板旋转带动霍尔芯片靠近到两圆形磁铁时，霍尔芯片向固定在水平顶板上的主控单元输出限位控制信号，所述的主控单元根据收到的限位控制信号向水平丝杠步进电机输出停止工作信号；倾角传感器通过绝缘板固定在水平顶板上，倾角传感器用于检测竖直支撑板与竖直方向的夹角，所述的主控单元通过控制线分别与倾角传感器、后部丝杠步进电机、前部丝杠步进电机、水平丝杠步进电机、后部压力传感器、前部压力传感器以及霍尔芯片相连主控单元分别读取前部压力传感器输出的压力测量值以及后部压力传感器输出的压力测量值，并将读取的压力测量值分别与设定的最小压力阈值、最大压力阈值比较，若小于最小压力阈值，主控单元分别向与压力传感器对应设置的丝杠步进电机输出控制信号以控制相应的丝杠步进电机转动使丝杠螺母向上移动带动相应的压力调整单元上升，增大压力直到处于最大最小压力阈值之间；若大于最大压力阈值，主控单元分别向与压力传感器对应设置的丝杠步进电机输出控制信号以控制相应的丝杠步进电机转动使丝杠螺母向下移动带动相应的压力调整单元下降,减小压力直到处于最大压力阈值以及最小压力阈值之间，主控单元读取倾角传感器数据输出的倾角数据并与设定的偏移阈值比较，若超过设定的偏移阈值，则主控单元向位姿调整单元的水平丝杠步进电机输出反方向转动信号。