一种仿毛虫蠕动管道爬行机器人及控制方法技术

本发明专利技术涉及一种仿毛虫蠕动管道爬行机器人及控制方法。该机器人包括夹持模块、位移模块、蠕动关节和一个转动关节；其中，夹持模块通过锥齿轮传动机构把电机的转矩传递到丝杆上，从而使得丝母滑块沿丝杆方向移动，通过剪式机构通过杠杆原理夹紧力大和夹紧时往前收缩的特点，实现手爪在管外的夹紧和在管内的支撑；位移模块分别与蠕动关节刚性相连，位移模块通过两个气缸伸长距离不同和电机带动主动连板转动的组合运动，使夹持模块在平面内灵活转动；然后通过两手爪的交替夹持运动和伸缩关节电缸的往复直线运动，使机器人沿管道蠕动爬行。本发明专利技术环境适应能力强，具有管内爬行和管外爬行的两种工作模式，可广泛应用于多种管道的复杂环境的探测工作。

A crawling robot and control method of worm imitating peristaltic pipe

The invention relates to a worm - like crawling pipe crawling robot and a control method. The robot comprises a clamping module, displacement module, crawling joint and a rotating joint; wherein, the clamping module by a bevel gear transmission mechanism of the motor torque to the screw rod, so that the nut slider moves along the screw direction, through the characteristics of shearing mechanism through a lever principle clamping force and clamping forward the contraction, realization of gripper outside the pipe is clamped and supported in the tube; the displacement module is respectively connected with the peristaltic joint rigidity, displacement module by two cylinder distance and different elongation motor drives a driving connecting plate rotating motion, the clamping module flexibly rotate in the plane; then by alternating hands gripping claws electric telescopic joint motion and cylinder reciprocating motion, the robot crawling along the pipeline creep. The invention has two strong working modes, such as strong adaptability to environment, crawling inside the pipe and crawling outside the pipe, and can be widely applied to the detection of complicated environments of various pipelines.

【技术实现步骤摘要】
一种仿毛虫蠕动管道爬行机器人及控制方法
本专利技术属于仿生机器人领域，设计一种用于兼顾管道外和管道内蠕动爬行的仿毛虫蠕动的管道爬行机器人及爬行方法。
技术介绍
管道广泛应用于石油、化工、天然气、建筑等多个领域，加强在役管道的定期维护、检测是管道安全运营的重要措施。目前，管道检测多采用人工执行，而管道多位于高空、下水道等特殊环境下，因此检测过程难、检测效率低，且具有一定危险。仿生管道机器人能够携带检测设备从而替代人工进入特殊环境，对管道进行更全面、有效的检测。我国今年来针对上述问题展开了诸多研究,中国专利技术专CN201110100766.3申请公开了一种管道内蠕动的机器人，其包括行走单元、电机固定架、滚子和波纹管；行走单元包括硬质橡胶、保护罩、直线电机、电机次级和连杆，硬质橡胶通过连杆与电机次级相连，电机次级还与直线电机相连，保护罩位于电机次级的外面；所述的行走单元有两个，两个行走单元通过各自的直线电机相连、且连接处位于电机固定架里，波纹管位于直线电机的外面、保护罩与电机固定架之间，电机固定架和保护罩上均安装滚子。该专利技术结构简单，成本低廉，能在管道内稳定运行。然而其机械结构无法应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿毛虫蠕动的管道爬行机器人，其特征在于，包括至少两组运动机构，每组运动机构结构相同，两组运动机构通过旋转机构(D)连接；每组运动机构包括夹持模块(A)，使夹持模块实现平面运动的位移模块(B)，使机器人直线运动的两个蠕动关节(C)，旋转机构(D)两端连接两个蠕动关节(C)；所述的连接夹持模块的移动模块通过两个气缸(10)和一个主动滑块(8)与夹持模块(A)相连，使夹持模块(A)能进行两个自由度的平面运动；所述旋转机构(D)，通过带动两个电缸大小连板(16)旋转，使机器人具有一个俯仰自由度；蠕动关节(C)由电缸(15)构成，电缸轴(17)与固定板(13)通过螺纹紧固连接，固定板(13)穿过位移...

【技术特征摘要】
1.一种仿毛虫蠕动的管道爬行机器人，其特征在于，包括至少两组运动机构，每组运动机构结构相同，两组运动机构通过旋转机构(D)连接；每组运动机构包括夹持模块(A)，使夹持模块实现平面运动的位移模块(B)，使机器人直线运动的两个蠕动关节(C)，旋转机构(D)两端连接两个蠕动关节(C)；所述的连接夹持模块的移动模块通过两个气缸(10)和一个主动滑块(8)与夹持模块(A)相连，使夹持模块(A)能进行两个自由度的平面运动；所述旋转机构(D)，通过带动两个电缸大小连板(16)旋转，使机器人具有一个俯仰自由度；蠕动关节(C)由电缸(15)构成，电缸轴(17)与固定板(13)通过螺纹紧固连接，固定板(13)穿过位移连接杆(18)的两端点孔，连接杆(18)通过螺纹连接固定在位移模块(B)上，通过电缸轴(17)的伸缩运动使机器人实现蠕动；位移模块(B)包括：手爪上夹板(7)、主动滑块(8)、主动连板(9)、气缸(10)、直流电机(11)、位移电机座(12)、固定板(13)、位移连接杆(18)、底座(19)；其中两个位移连接杆(18)和底座(19)通过螺纹连接固定，固定板(19)上的两圆孔被两个位移连接杆(18)穿过，电缸轴(17)和固定板(13)通过螺钉连接，使电缸轴(17)固定在底座上；两个气缸(10)通过位移连接杆(18)固定在底座(19)上，产生一个沿连接杆(18)的轴向旋转自由度，气缸轴通过螺杆和手爪上夹板(7)相连接，从而产生一个沿螺杆轴向的旋转自由度；电机(11)与电机座(12)通过螺纹紧固连接，电机座(12)再与底座(18)通过螺纹紧固连接；主动连板(9)通过楔子固定在电机(11)上，然后通过主动滑块(8)连接在手爪上夹板(7)上，通过电机(11)转动带动夹持模块(A)在平面上转动，同时通过气缸(10)其气缸杆伸出距离不同，使夹持模块能在平面内偏移不同角度。2.根据权利要求1所述的一种仿毛虫蠕动的管道爬行机器人，其特征在于，所述的夹持模块(A)与手爪上连板(7)通过螺纹紧固连接，夹持模块(A)包括：手爪下夹板(1)、手爪连杆(2)、丝母滑块(3)、丝杆(4)、锥齿轮传动机构(5)、夹持电机座(6)、直流电机(7)、手爪(20)；其中直流电机(7)与夹持电机座(6)通过螺纹紧固连接，夹持电机座(6)通过螺纹紧固连接在手爪下夹板(1)上；锥齿轮传动机构(5)分别通过楔子固定在电机和丝杆(4)上，使电机(8)通过锥齿轮传动机构(5)带动丝杆(4)旋转使丝母滑块(3)滑动；手爪连杆(2)通过螺纹紧固在丝母(3)上，通过丝母(3)的滑动控制手爪(20)张合从而分别实现机器人的管外夹持和管内支撑。3.根据权利要求1所述的一种仿毛虫蠕动的管道爬行机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡旸海，杨静姝，
申请(专利权)人：胡旸海，杨静姝，
类型：发明
国别省市：湖北,42