管道清洁机器人的控制方法技术

本申请涉及一种管道清洁机器人的控制方法，通过调节清洁头与管道内壁之间的压力、履带行进盘与管道内壁之间的压力达到设定要求时，控制伞型清洁机构对管道进行清洁；当控制机构根据获取到的管道内的障碍物信息判断管道内存在障碍物时，控制履带行走机构运动以避开障碍物。本申请通过对管道清洁机器人进行控制，能够调整清洁直径范围，使其适用于不同大小管径的管道清理工作；管道清洁机器人的结构简单，控制快捷，清洁能力强，具有避障能力，可以适用在不同管径、不同形状的管道。不同形状的管道。不同形状的管道。

【技术实现步骤摘要】
管道清洁机器人的控制方法


[0001]本申请涉及机器人控制
，具体地，涉及一种管道清洁机器人的控制方法。

技术介绍

[0002]在石油、天然气、核工业、给排水、管道输送等工业应用领域里，管道作为一种重要的运输工具一直发挥着非常重要作用。管道是一种工业中常见的运输工具，如污水排放管道，石油天然气管道，中央空调通风管道等，由于管道所处环境的复杂性和工业需要，这些管道不仅仅是单纯的直管，而是多种形式，例如具有一定斜坡的管道，管径变化的管道，带有圆弧的弯道，T型管道等。在管道使用过程中，管道油污、变形、堵塞、断裂、泄漏等问题一直存在，管道的检测、维修、清洗工作是一项繁杂和困难的工作。
[0003]在采用传统的人工维护方法中，存在着费用高、危险性高、维护质量低等问题。随着近年来科学技术和新型材料的发展，管道清洁机器人的出现极大的解决了管道维护的难题。管道清洁机器人属于工业机器人中一种特种机器人。一般来说，管道清洁机器人携带各种传感器和作业装备并在操作人员或计算机的控制下在管道内部实现对管道的常规检测和维修保养。它是专门针对输送管道的检测、清理、焊接而研制出来的，通过对管道进行定期和特定的检测维护和清理工作，管道安全可以得到长期的保障。然而，现有的管道清洁机器人在作业过程中，对特殊类型的管道的适用性较差，无法保证清洁效果。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中的至少一个不足，本申请实施例提供一种管道清洁机器人的控制方法。
[0005]第一方面，提供一种管道清洁机器人的控制方法，包括：
[0006]管道清洁机器人包括伞型清洁机构、履带行走机构、检测及防护机构、控制机构和控制箱，控制机构设置在控制箱内部，伞型清洁机构和履带行走机构均连接控制箱，检测及防护机构连接伞型清洁机构；
[0007]伞型清洁机构用于对管道进行清洁，包括多个清洁头，多个清洁头通过压力调节机构连接控制箱；
[0008]履带行走机构用于实现管道清洁机器人在管道内的行走和支撑，包括多个履带行进盘，每个履带行进盘通过一个支撑支架连接控制箱；
[0009]检测及防护机构用于实现管道清洁机器人对管道内的障碍物的检测和安全防护，包括盾状机械防护头，盾状机械防护头上安装有至少一个超声波传感器，超声波传感器用于检测管道内的障碍物信息；
[0010]控制机构获取伞型清洁机构的姿态信息、清洁头与管道内壁之间的压力，并根据伞型清洁机构的姿态信息、压力控制压力调节机构运动以调节清洁头与管道内壁之间的压力；
[0011]控制机构获取履带行走机构的姿态信息、履带行进盘与管道内壁之间的压力，并
根据履带行走机构的姿态信息、压力控制支撑支架运动以调节履带行进盘与管道内壁之间的压力；
[0012]当清洁头与管道内壁之间的压力、履带行进盘与管道内壁之间的压力达到设定要求时，控制机构控制伞型清洁机构对管道进行清洁；当控制机构根据获取到的管道内的障碍物信息判断管道内存在障碍物时，控制履带行走机构运动以避开障碍物。
[0013]在一个实施例中，清洁头与管道内壁之间的压力达到设定要求，指的是清洁头与管道内壁之间的压力满足以下公式：
[0014][0015]其中，F
n
表示实时测得的清洁头与管道内壁之间的压力采样值，i表示清洁圆形范围划分的第i个扇区，i＝1,2,3
…
,360，a
i
表示第i个扇区的清洁头压力参考值，δ1为清洁头在管道内的最大压力差值。
[0016]在一个实施例中，履带行进盘与管道内壁之间的压力达到设定要求，指的是，履带行进盘与管道内壁之间的压力满足以下公式：
[0017][0018]其中，Fn表示实时测得的履带行进盘与管道内壁之间的压力，j表示履带行走机构行走范围划分的第j个90度扇区，j＝1,2,3,4，b
j
表示第j个扇区的履带行进盘压力参考值，δ2表示履带行进盘在管道内的最大压力差值。
[0019]在一个实施例中，控制机构包括系统控制器、伞型清洁机构姿态控制单元、履带行走机构姿态控制单元，伞型清洁机构姿态控制单元、履带行走机构姿态控制单元均连接系统控制器；伞型清洁机构姿态控制单元、履带行走机构姿态控制单元分别用于控制伞型清洁机构、履带行走机构以实现相应功能。
[0020]在一个实施例中，控制机构获取管道内的气体信息和温度信息，并根据气体信息和温度信息控制检测及防护机构喷水。
[0021]在一个实施例中，控制机构包括系统检测单元和清洁系统喷洒控制单元，系统检测单元包括气体传感器和温度传感器，气体传感器和温度传感器分别用于获取管道内的气体信息和温度信息，清洁系统喷洒控制单元用于控制检测及防护机构喷水。
[0022]在一个实施例中，伞型清洁机构设置有2个，在管道清洁机器人对管道进行清洁的过程中，2个伞型清洁机构位于管道清洁机器人沿管道长度方向的两端。
[0023]在一个实施例中，压力调节机构包括：支撑杆、多个伞骨、多个伞骨拉伸杆、多个电动驱动盒；
[0024]支撑杆的一端连接控制箱，支撑杆的另一端连接检测及防护机构；
[0025]支撑杆通过多个伞骨安装多个清洁头，每个清洁头与控制箱内的水箱连通，用于清洁管道；每个伞骨的中间位置通过一个伞骨拉伸杆连接支撑杆，多个伞骨在多个伞骨拉伸杆的作用下收拢或者展开；
[0026]每个清洁头上对应安装一个电动驱动盒，电动驱动盒用于驱动清洁头旋转以清洁
管道；电动驱动盒内安装有压力传感器，用于检测清洁头与管道内壁之间的压力。
[0027]在一个实施例中，履带行进盘包括履带驱动盒、转动轴和履带机构，履带驱动盒通过转动轴带动履带机构转动；履带驱动盒内安装有压力传感器，用于检测履带行进盘与管道内壁之间的压力；
[0028]支撑支架包括底盘连接杆、横向支撑方形杆、两个活动限位杆、竖向可伸缩限位杆，竖向可伸缩限位杆上套装有支撑弹簧，底盘连接杆一端连接履带行进盘，另一端连接横向支撑方形杆，横向支撑方形杆通过两个活动限位杆和竖向可伸缩限位杆连接控制箱，横向支撑方形杆与两个活动限位杆和竖向可伸缩限位杆均活动连接。
[0029]在一个实施例中，控制机构还包括：通讯单元、系统供电单元和电池组；通讯单元用于实现管道清洁机器人与外界的通信，系统供电单元和电池组用于向管道清洁机器人的各个单元供电。
[0030]相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：本申请通过调节清洁头与管道内壁之间的压力、履带行进盘与管道内壁之间的压力达到设定要求时，控制伞型清洁机构对管道进行清洁；当控制机构根据获取到的管道内的障碍物信息判断管道内存在障碍物时，控制履带行走机构运动以避开障碍物。本申请通过对管道清洁机器人进行控制，能够调整清洁直径范围，使其适用于不同大小管径的管道清理工作；管道清洁机器人的结构简单，控制快捷，清洁能力强，具有避障能力，可以适用在不同管径、不同形状的管道。
附图说明
[0031]本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道清洁机器人的控制方法，其特征在于，包括：所述管道清洁机器人包括伞型清洁机构、履带行走机构、检测及防护机构、控制机构和控制箱，所述控制机构设置在所述控制箱内部，所述伞型清洁机构和履带行走机构均连接所述控制箱，所述检测及防护机构连接所述伞型清洁机构；所述伞型清洁机构用于对管道进行清洁，包括多个清洁头，所述多个清洁头通过压力调节机构连接所述控制箱；所述履带行走机构用于实现所述管道清洁机器人在管道内的行走和支撑，包括多个履带行进盘，每个所述履带行进盘通过一个支撑支架连接所述控制箱；所述检测及防护机构用于实现所述管道清洁机器人对管道内的障碍物的检测和安全防护，包括盾状机械防护头，所述盾状机械防护头上安装有至少一个超声波传感器，所述超声波传感器用于检测管道内的障碍物信息；所述控制机构获取所述伞型清洁机构的姿态信息、所述清洁头与管道内壁之间的压力，并根据所述伞型清洁机构的姿态信息、所述压力控制所述压力调节机构运动以调节所述清洁头与所述管道内壁之间的压力；所述控制机构获取所述履带行走机构的姿态信息、所述履带行进盘与所述管道内壁之间的压力，并根据所述履带行走机构的姿态信息、所述压力控制所述支撑支架运动以调节所述履带行进盘与所述管道内壁之间的压力；当所述清洁头与所述管道内壁之间的压力、所述履带行进盘与所述管道内壁之间的压力达到设定要求时，所述控制机构控制所述伞型清洁机构对所述管道进行清洁；当所述控制机构根据获取到的所述管道内的障碍物信息判断所述管道内存在障碍物时，控制所述履带行走机构运动以避开障碍物。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，清洁头与管道内壁之间的压力达到设定要求，指的是清洁头与管道内壁之间的压力满足以下公式：其中，F
n
表示实时测得的清洁头与管道内壁之间的压力采样值，i表示清洁圆形范围划分的第i个扇区，i＝1,2,3
…
,360，a
i
表示第i个扇区的清洁头压力参考值，δ1为清洁头在管道内的最大压力差值。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述履带行进盘与所述管道内壁之间的压力达到设定要求，指的是，履带行进盘与所述管道内壁之间的压力满足以下公式：其中，Fn表示实时测得的履带行进盘与管道内壁之间的压力，j表示履带行走机构行走范围划分的第j个90度扇区，j＝1,2,3,4，b
j
表示第j个扇区的履带行进盘压力参考值，δ2表示履带行进盘在管道内的最大压力差值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制机构包括系统控制器、伞型...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫梓涵，刘海龙，沙林秀，王洁琳，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：