一种仿毛虫蠕动管道爬行机器人及控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107842666A(43)申请公布日2018.03.27(21)申请号201710757895.7(22)申请日2017.08.29(71)申请人胡旸海地址430072湖北省武汉市武昌区东湖南路8号47栋3单元302号申请人杨静姝(72)发明人胡旸海杨静姝(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人鲁力(51)Int.Cl.F16L55/28(2006.01)F16L55/32(2006.01)F16L101/30(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图7页(54)发明名称一种仿毛虫蠕动管道爬行机器人及控制方法(57)摘要本发明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。CN107842666ACN107842666A权利要求书1/2页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人，其特征在于，两组运动机构分别为第一运动机构和第二运动机构，所述第一运动机构包括第一夹持模块(A1)，第一位移模块(B1)，第一蠕动关节(C1)，所述第二运动机构包括第二夹持模块(A2)，第二位移模块(B2)，第二蠕动关节(C1)；第一蠕动关节(C1)通过旋转机构(D)与第二蠕动关节(C1)连接。4.一种仿毛虫蠕动的管道爬行机器人的管外爬行方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，第一蠕动关节(C1)和第二蠕动关节(