本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及用于管道檢修、維護(hù)的機(jī)器人，更具體地說，涉及一種自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人及其管徑自適應(yīng)、斷電保護(hù)和爬行方法。

背景技術(shù)：

在一般工業(yè)、核設(shè)施、石油天然氣、軍事裝備等領(lǐng)域中，管道作為一種有效的物料輸送手段而得到廣泛的應(yīng)用。常年的應(yīng)用使得管道的腐蝕和堵塞等情況越來越嚴(yán)重，這極易引起輸送效率低下及管道損壞等各種危險(xiǎn)，為提高管道的壽命、防止泄漏等事故的發(fā)生，就必須對(duì)管道進(jìn)行有效的檢測(cè)維護(hù)，管道機(jī)器人為滿足該需要而產(chǎn)生。

管道機(jī)器人是一種可沿管道內(nèi)部或外部自動(dòng)行走、攜帶一種或多種傳感器及操作機(jī)械，在工作人員的遙控操作或計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制下，進(jìn)行一系列管道作業(yè)的機(jī)、電、儀一體化系統(tǒng)。它屬于特種作業(yè)機(jī)器人，其獨(dú)特的行進(jìn)和行動(dòng)的方式方法為當(dāng)今的管道內(nèi)作業(yè)提供了較為先進(jìn)和有創(chuàng)新性應(yīng)用的選擇。隨著現(xiàn)代應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，也隨著現(xiàn)代制造技術(shù)水平提高，各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用都日益增多，由于管道作業(yè)環(huán)境的特殊性，有很多不能人工完成的作業(yè)，因此管道機(jī)器人將會(huì)成為重要的作業(yè)工具。

目前管道內(nèi)機(jī)器人存在以下問題：1、負(fù)載較小，由于工作方式的局限性，其負(fù)載較小，不能大負(fù)載情況下的操作；2、模式單一，機(jī)器人只能設(shè)定一種運(yùn)行模式，不能根據(jù)外界環(huán)境、負(fù)載情況、運(yùn)行速度情況，來更改運(yùn)行模式，使得機(jī)器人的運(yùn)用具有局限性；3、意外斷電安全性差，對(duì)于意外斷電發(fā)生時(shí)，機(jī)器人會(huì)出現(xiàn)打滑或者墜落，造成機(jī)器人及管道的損壞，其安全性不足。

例如，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮椋?01610425656.7，公開日為：2016年10月12日的專利文獻(xiàn)，公開了一種氣動(dòng)式管道機(jī)器人，包括伸縮模塊和與伸縮模塊連接的支撐模塊；伸縮模塊主要由驅(qū)動(dòng)氣缸和與驅(qū)動(dòng)氣缸連接的關(guān)節(jié)軸承構(gòu)成，利用驅(qū)動(dòng)氣缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的蠕動(dòng)式行走，支撐模塊由支撐氣缸組產(chǎn)生推力，使機(jī)器人的支撐塊與管壁壓緊，支撐模塊通過關(guān)節(jié)軸承中的球面副相對(duì)于伸縮模塊可以繞動(dòng)一個(gè)空間角度θ，并通過控制電磁閥的通斷電時(shí)間實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速功能。該機(jī)器人的“腳”即支撐桿可以通過添加不同長(zhǎng)度的“加長(zhǎng)腳”來改變“腳”的長(zhǎng)度，以適應(yīng)不同內(nèi)徑的管道，但是它的運(yùn)行模式較為單一，采用氣缸驅(qū)動(dòng)的模式，其本身即需要?dú)庠?，增加機(jī)器人本身重量，其負(fù)載能力較弱；如果出現(xiàn)意外漏氣情況，機(jī)會(huì)發(fā)生墜落，安全性較低。

例如，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮椋?01610812069.3，公開日為：2016年12月21日的專利文獻(xiàn)，公開了一種管道機(jī)器人，包括機(jī)器人主體，該機(jī)器人主體上設(shè)置有用于在管道內(nèi)工作的工作臺(tái)，該管道機(jī)器人還包括設(shè)置在管道機(jī)器人主體上的車輪、與車輪連接的直角輪軸、設(shè)置直角輪軸與管道機(jī)器人主體之間的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該直角輪軸包括相互垂直的第一輪軸和第二輪軸，該第一輪軸與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鏈接。該管道機(jī)器人根據(jù)管道為空心圓柱的特點(diǎn)，采用平設(shè)車輪，貼近管道最遠(yuǎn)的兩端，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定移動(dòng)，同時(shí)通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制管道機(jī)器人在管道內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，在管道彎折處還能穩(wěn)定移動(dòng)，但是其承載能力較弱，運(yùn)行模式單一，也沒有斷電保護(hù)功能。

因此，如何對(duì)現(xiàn)有的管道機(jī)器人進(jìn)行改進(jìn)，使其根據(jù)一方面能夠適應(yīng)管徑，另一方面可根據(jù)不同的外界環(huán)境，調(diào)整運(yùn)行模式，且具有斷電保護(hù)功能，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個(gè)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1、要解決的問題

本發(fā)明提供一種自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人，其目的在于解決現(xiàn)有管道機(jī)器人難以或不能很好適應(yīng)管道直徑變化的問題。本發(fā)明的機(jī)器人還進(jìn)一步改進(jìn)，具有斷電保護(hù)功能，可防止機(jī)器人在管道壁上打滑或者墜落；另外，它可根據(jù)外不同的使用環(huán)境，具有滾動(dòng)爬升模式和交替爬升模式兩種運(yùn)動(dòng)模式可選。本發(fā)明還提供了該機(jī)器人的管徑自適應(yīng)、斷電保護(hù)和爬行方法，分別能夠完成機(jī)器人的管道直徑適應(yīng)、斷電時(shí)的自我保護(hù)，以及爬行功能的實(shí)現(xiàn)。

2、技術(shù)方案

為解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

一種自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人，包括機(jī)身、爬升機(jī)構(gòu)和爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述爬升機(jī)構(gòu)包括四個(gè)，分別由設(shè)置在機(jī)身四個(gè)拐角上的左上爬升機(jī)構(gòu)、右上爬升機(jī)構(gòu)、左下爬升機(jī)構(gòu)和右下爬升機(jī)構(gòu)組成；所述左上爬升機(jī)構(gòu)和右上爬升機(jī)構(gòu)之間、左下爬升機(jī)構(gòu)和右下爬升機(jī)構(gòu)之間各安裝一個(gè)所述的爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，分別用于調(diào)節(jié)左上爬升機(jī)構(gòu)和右上爬升機(jī)構(gòu)，以及左下爬升機(jī)構(gòu)和右下爬升機(jī)構(gòu)相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)，以適應(yīng)不同的管道直徑。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)螺母、調(diào)節(jié)絲杠、電機(jī)板和調(diào)節(jié)電機(jī)；所述調(diào)節(jié)螺母通過萬向鉸安裝在一個(gè)爬升機(jī)構(gòu)上，電機(jī)板通過萬向鉸鏈安裝在另一個(gè)爬升機(jī)構(gòu)上，調(diào)節(jié)電機(jī)安裝在電機(jī)板上；所述調(diào)節(jié)電機(jī)連接調(diào)節(jié)絲杠，調(diào)節(jié)絲杠與調(diào)節(jié)螺母?jìng)鲃?dòng)連接。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括傳感器，傳感器用于檢測(cè)調(diào)節(jié)絲杠的推力，并將檢測(cè)信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)，以對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述爬升機(jī)構(gòu)包括擺桿、繩索、驅(qū)動(dòng)輪和驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述的擺桿的一端連接機(jī)身，并安裝導(dǎo)向輪，擺桿的另一端連接有滾輪和卷繩輪，擺桿通過擺臂電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)輪設(shè)置在機(jī)身上，并通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述繩索依次繞過卷繩輪、導(dǎo)向輪和驅(qū)動(dòng)輪。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過電磁離合器與驅(qū)動(dòng)輪傳動(dòng)連接。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述機(jī)身主要由上機(jī)身和下機(jī)身組成，左上爬升機(jī)構(gòu)和右上爬升機(jī)構(gòu)位于上機(jī)身上，左下爬升機(jī)構(gòu)和右下爬升機(jī)構(gòu)位于下機(jī)身上；所述上機(jī)身和下機(jī)身之間通過絲杠螺母副連接，并通過升降電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

一種自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人的管徑自適應(yīng)方法，其操作步驟為：爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)行，調(diào)節(jié)電機(jī)動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，通過調(diào)節(jié)螺母，推動(dòng)左上爬升機(jī)構(gòu)的擺桿和右上爬升機(jī)構(gòu)的擺桿之間的夾角增大或減小、左下爬升機(jī)構(gòu)的擺桿和右下爬升機(jī)構(gòu)的擺桿之間的夾角增大或減小，使爬升機(jī)構(gòu)的滾輪始終壓緊管道內(nèi)表面；通過傳感器檢測(cè)調(diào)節(jié)絲杠的反轉(zhuǎn)力，并將信號(hào)傳動(dòng)給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩，調(diào)整滾輪對(duì)管壁的壓緊力。

一種自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人的斷電保護(hù)方法，其操作步驟為：斷電時(shí)，電磁離合器失電鎖止，驅(qū)動(dòng)輪被鎖住停止轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過繩索鎖住滾輪，從而機(jī)器人附著于管壁上，處于靜止?fàn)顟B(tài)。

一種自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人的爬行方法，其操作步驟為：首先，通過調(diào)節(jié)爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使四個(gè)爬升機(jī)構(gòu)的滾輪貼緊管壁；然后，爬升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過繩索經(jīng)導(dǎo)向輪傳遞至卷繩輪，卷繩輪帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而四個(gè)爬升機(jī)構(gòu)的滾輪同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成機(jī)器人在管道中沿管壁的爬行。

一種自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人的爬行方法，其操作步驟為：首先，通過調(diào)節(jié)爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使使上機(jī)身上左上爬升機(jī)構(gòu)和右上爬升機(jī)構(gòu)的滾輪壓緊管壁，下機(jī)身上左下爬升機(jī)構(gòu)和右下爬升機(jī)構(gòu)的滾輪松開對(duì)管壁的壓緊；然后，升降電機(jī)動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)絲杠螺母副，下機(jī)身相對(duì)上機(jī)身運(yùn)動(dòng)，上升或下降一段距離，此時(shí)機(jī)器人爬升半個(gè)行程；接著，下機(jī)身上左下爬升機(jī)構(gòu)和右下爬升機(jī)構(gòu)的滾輪壓緊管壁，上機(jī)身上左上爬升機(jī)構(gòu)和右上爬升機(jī)構(gòu)的滾輪松開對(duì)管壁的壓緊；接著，升降電機(jī)再次動(dòng)作，上機(jī)身相對(duì)下機(jī)身運(yùn)動(dòng)，上升或下降一段距離；最后，重復(fù)上述步驟，上機(jī)身和下機(jī)身交替動(dòng)作，完成機(jī)器人的爬行。

3、有益效果

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人，通過爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以調(diào)整左上和右上爬升機(jī)構(gòu)，以及左下和右下爬升結(jié)構(gòu)相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整機(jī)器人四個(gè)爬升機(jī)構(gòu)的支撐寬度，以適應(yīng)不同直徑的管道攀爬，以保證機(jī)器人始終能夠有效地緊貼在管道內(nèi)壁，防止機(jī)器人在運(yùn)行過程中發(fā)生打滑或墜落，提高了機(jī)器人運(yùn)行的安全性和可靠性；

(2)本發(fā)明自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人，爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)形式，可同時(shí)增大或減小兩個(gè)爬升機(jī)構(gòu)之間的夾角，從而適應(yīng)管道直徑變化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于降低機(jī)器人自重；

(3)本發(fā)明自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人，爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用傳感器檢測(cè)調(diào)節(jié)絲杠的推力，并將檢測(cè)信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)，從而可實(shí)時(shí)了解機(jī)器人與管道內(nèi)壁的接觸力，并通過控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整調(diào)節(jié)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力，保證了機(jī)器人穩(wěn)定地、可靠地、連續(xù)地適應(yīng)管道直徑的變化，保證機(jī)器人工作的安全性和可靠性；

(4)本發(fā)明自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人，爬升機(jī)構(gòu)采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，并通過繩索驅(qū)動(dòng)卷繩輪，進(jìn)而帶動(dòng)滾輪的形式實(shí)現(xiàn)滾輪在管壁上的滾動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于降低整機(jī)重量，導(dǎo)向輪能夠適應(yīng)擺桿的角度變化，而且爬升機(jī)構(gòu)的此種結(jié)構(gòu)形式，是為了配合爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的功能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)得到，他們之間配合才能有效的實(shí)現(xiàn)爬行、適應(yīng)管徑等一系列操作，當(dāng)然，其也是機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)斷電保護(hù)的基礎(chǔ)；

(5)本發(fā)明自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人，爬升機(jī)構(gòu)中驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過電磁離合器與驅(qū)動(dòng)輪傳動(dòng)連接，在意外斷電情況下，啟動(dòng)斷電自保護(hù)模式，電磁離合器可鎖止驅(qū)動(dòng)輪，避免其轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可防止機(jī)器人因重力作用而產(chǎn)生滑動(dòng)或下墜，提高機(jī)器人的安全性；

(6)本發(fā)明自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人，采用有滾動(dòng)爬升式和交替爬升式兩種運(yùn)動(dòng)模式，當(dāng)管道軸線呈水平或者與水平線夾角較小時(shí)，選擇滾動(dòng)爬升式運(yùn)動(dòng)模式，該模式能夠?qū)崿F(xiàn)快速運(yùn)行；當(dāng)管道軸線與水平線夾角較大或者負(fù)載較大時(shí)，為了防止機(jī)器人與管道內(nèi)壁的打滑，保證機(jī)器人運(yùn)行的安全性，選擇交替爬升式運(yùn)動(dòng)模式，該模式能承載較大負(fù)載；從而使得本發(fā)明機(jī)器人能夠根據(jù)不同的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行需求，來選擇不同的運(yùn)行模式，提高了機(jī)器人的適應(yīng)性和應(yīng)用范圍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人在管道內(nèi)的爬升狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人的爬行機(jī)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中m-m的剖視示意圖；

圖4為圖2中n-n的剖視示意圖；

圖5為圖2中p-p的剖視示意圖。

附圖中的標(biāo)號(hào)分別表示為：

1、上機(jī)身；2下機(jī)身；3、絲杠螺母副；4、升降電機(jī)；5、爬升機(jī)構(gòu)；5-1、左上爬升機(jī)構(gòu)；5-2、右上爬升機(jī)構(gòu)；5-3、左下爬升機(jī)構(gòu)；5-4、右下爬升機(jī)構(gòu)；501、滾輪；502、卷繩輪；503、擺桿；504、繩索；505、導(dǎo)向輪；506、擺臂電機(jī)；507、驅(qū)動(dòng)輪；508、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；509、電磁離合器；6、爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；601、萬向鉸；602、調(diào)節(jié)絲杠；603、電機(jī)板；604、調(diào)節(jié)電機(jī)；605、傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行描述。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例一種自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人，主要由機(jī)身、爬升機(jī)構(gòu)5和爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6組成；其中，爬升機(jī)構(gòu)5用于支撐機(jī)身，并實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在管道內(nèi)的爬行，爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6可以調(diào)節(jié)爬升機(jī)構(gòu)5的支撐寬度，從而時(shí)機(jī)器人能夠適應(yīng)不同直徑的管道爬行。下面對(duì)各部分進(jìn)行詳細(xì)說明。

結(jié)合圖1和圖2所示，爬升機(jī)構(gòu)5具有四個(gè)分別設(shè)置在機(jī)身的機(jī)構(gòu)拐角處，它們分別是左上爬升機(jī)構(gòu)5-1、右上爬升機(jī)構(gòu)5-2、左下爬升機(jī)構(gòu)5-3和右下爬升機(jī)構(gòu)5-4，它們的結(jié)構(gòu)相同，左上爬升機(jī)構(gòu)5-1和右上爬升機(jī)構(gòu)5-2之間、左下爬升機(jī)構(gòu)5-3和右下爬升機(jī)構(gòu)5-4之間各安裝一個(gè)所述的爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6，分別用于調(diào)節(jié)左上爬升機(jī)構(gòu)5-1和右上爬升機(jī)構(gòu)5-2，以及左下爬升機(jī)構(gòu)5-3和右下爬升機(jī)構(gòu)5-4相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)，以適應(yīng)不同的管道直徑。傳統(tǒng)的管道機(jī)器人都是在支撐腳上安裝滾輪，然后用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滾輪沿管壁的滾動(dòng)，但是本發(fā)明的爬升機(jī)構(gòu)5不僅要實(shí)現(xiàn)爬行功能，而且還需要配合爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6實(shí)現(xiàn)對(duì)管道直徑的適應(yīng)，而鑒于后續(xù)對(duì)爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此，本實(shí)施例摒棄傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)爬升機(jī)構(gòu)5的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體地，如圖2、圖3、圖4和圖5所示，爬升機(jī)構(gòu)5包括滾輪501、卷繩輪502、擺桿503、繩索504、驅(qū)動(dòng)輪507和驅(qū)動(dòng)電機(jī)508；其中，擺桿503的一端連接機(jī)身，并安裝導(dǎo)向輪505，此端安裝擺臂電機(jī)506，通過擺臂電機(jī)506可驅(qū)動(dòng)擺桿503轉(zhuǎn)動(dòng)，擺桿503的另一端連接有滾輪501和卷繩輪502，滾輪501和卷繩輪502固連在一起；驅(qū)動(dòng)輪507設(shè)置在機(jī)身上，連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)508，驅(qū)動(dòng)輪507通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)508驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；繩索504依次繞過卷繩輪502、導(dǎo)向輪505和驅(qū)動(dòng)輪507。

爬升機(jī)構(gòu)5采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)508帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪507，并通過繩索504驅(qū)動(dòng)卷繩輪502，進(jìn)而帶動(dòng)滾輪501的形式實(shí)現(xiàn)滾輪501在管壁上的滾動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于降低整機(jī)重量，導(dǎo)向輪505能夠適應(yīng)擺桿503的角度變化，而且爬升機(jī)構(gòu)5的此種結(jié)構(gòu)形式，是為了配合爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的功能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)得到，他們之間配合才能有效的實(shí)現(xiàn)爬行、適應(yīng)管徑等一系列操作，當(dāng)然，其也是后續(xù)機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)斷電保護(hù)的基礎(chǔ)。

結(jié)合圖1所示，每個(gè)爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6包括調(diào)節(jié)螺母、調(diào)節(jié)絲杠602、電機(jī)板603和調(diào)節(jié)電機(jī)604；其中，調(diào)節(jié)螺母通過萬向鉸601安裝在一個(gè)爬升機(jī)構(gòu)5上，電機(jī)板603通過萬向鉸鏈安裝在另一個(gè)爬升機(jī)構(gòu)5上，調(diào)節(jié)電機(jī)604安裝在電機(jī)板603上；調(diào)節(jié)電機(jī)604連接調(diào)節(jié)絲杠602，調(diào)節(jié)絲杠602與調(diào)節(jié)螺母?jìng)鲃?dòng)連接。爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)形式，可同時(shí)增大或減小兩個(gè)爬升機(jī)構(gòu)5之間的夾角，從而適應(yīng)管道直徑變化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于降低機(jī)器人自重。

由于管道的直徑變化一般是連續(xù)的，而對(duì)于機(jī)器人在管道中運(yùn)動(dòng)是，其需要對(duì)管道的變化實(shí)時(shí)了解，并能夠快速的做出調(diào)整反應(yīng)，而上述爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6的結(jié)構(gòu)雖然能夠適應(yīng)管徑的變化，但如何動(dòng)態(tài)的了解管徑變化和實(shí)時(shí)調(diào)整還無法達(dá)到。因此，在本實(shí)施例中，爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6中設(shè)置了傳感器605，可實(shí)時(shí)檢測(cè)調(diào)節(jié)絲杠602的推力，并將扭力信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)，以便控制系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)電機(jī)604的驅(qū)動(dòng)力，從而保證了機(jī)器人穩(wěn)定地、可靠地、連續(xù)地適應(yīng)管道直徑的變化，保證機(jī)器人工作的安全性和可靠性。傳感器605的安裝形式現(xiàn)有技術(shù)中有多種，只要能夠完成調(diào)節(jié)絲杠602的推力檢測(cè)即可，例如，可將傳感器605安裝在電機(jī)板603和調(diào)節(jié)電機(jī)604之間，調(diào)節(jié)絲杠602對(duì)調(diào)節(jié)電機(jī)604的反作用力即可傳遞到傳感器605，也就是調(diào)節(jié)絲杠602的推力。

實(shí)施例2

本實(shí)施例一種自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人的管徑自適應(yīng)方法，采用實(shí)施例1的自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人，可以適應(yīng)不同的管道直徑，其操作步驟為：爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6運(yùn)行，調(diào)節(jié)電機(jī)604動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)絲杠602轉(zhuǎn)動(dòng)，通過調(diào)節(jié)螺母，推動(dòng)左上爬升機(jī)構(gòu)5-1的擺桿503和右上爬升機(jī)構(gòu)5-2的擺桿503之間的夾角增大或減小、左下爬升機(jī)構(gòu)5-3的擺桿503和右下爬升機(jī)構(gòu)5-4的擺桿503之間的夾角增大或減小，使爬升機(jī)構(gòu)5的滾輪501始終壓緊管道內(nèi)表面；在此過程中，通過傳感器605檢測(cè)調(diào)節(jié)絲杠602的推力，并將信號(hào)傳動(dòng)給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)電機(jī)604的旋轉(zhuǎn)扭矩，從而達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)控滾輪501對(duì)管壁的壓緊力。

本實(shí)施例的機(jī)器人管徑自適應(yīng)模式，在機(jī)器人爬升的過程中，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整機(jī)器人與管道內(nèi)壁的接觸力，以保證機(jī)器人始終能夠有效地緊貼在管道內(nèi)壁，防止機(jī)器人在運(yùn)行過程中發(fā)生打滑或墜落，提高了機(jī)器人運(yùn)行的安全性和可靠性。

本方法中，在爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6驅(qū)動(dòng)擺桿503轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，擺臂電機(jī)506可一起動(dòng)作，同時(shí)驅(qū)動(dòng)擺桿503，從而增大驅(qū)動(dòng)力；并且在滾輪501壓緊管壁時(shí)，擺臂電機(jī)506可繼續(xù)保持對(duì)擺桿503驅(qū)動(dòng)力，如果傳感器605意外發(fā)生故障時(shí)，避免機(jī)器人打滑或墜落，起到二次保障的作用。

實(shí)施例3

本實(shí)施例一種自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人的斷電保護(hù)方法，在意外斷電情況下，可對(duì)機(jī)器人進(jìn)行鎖止，防止機(jī)器人因重力作用而產(chǎn)生下墜或滑動(dòng)，提高機(jī)器人的作業(yè)安全性。

該自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同，所不同之處在于：驅(qū)動(dòng)電機(jī)508通過電磁離合器509與驅(qū)動(dòng)輪507傳動(dòng)連接，電磁離合器509采用電磁超越離合器，其在通電狀態(tài)下內(nèi)外圈超越，斷電狀態(tài)下內(nèi)外圈鎖止，電磁離合器509在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)比較成熟，此處不再詳細(xì)敘述其結(jié)構(gòu)；同時(shí)，爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6中調(diào)節(jié)絲杠602和調(diào)節(jié)螺母采用梯形螺紋配合，具有自鎖功能。

該斷電保護(hù)方法的步驟為：當(dāng)發(fā)生斷電時(shí)，電磁離合器509失電，其內(nèi)外圈鎖止，迫使驅(qū)動(dòng)輪507被鎖住停止轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過繩索504鎖住卷繩輪502，則滾輪501停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而機(jī)器人附著于管壁上，處于靜止?fàn)顟B(tài)。

在此斷電保護(hù)模式下，各電機(jī)均失電，爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6的調(diào)節(jié)絲杠602與調(diào)節(jié)螺母之間因采用梯形螺紋配合自鎖，斷電后調(diào)節(jié)電機(jī)604不會(huì)反轉(zhuǎn)，爬升機(jī)構(gòu)5的擺桿503不會(huì)擺動(dòng)，在配合電磁離合器509的鎖止功能，從而可有效保證機(jī)器人穩(wěn)定支撐在管壁上。

實(shí)施例4

本實(shí)施例一種自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人的爬行方法，采用實(shí)施例3中的自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在管道內(nèi)的爬行。具體步驟如下：

首先，爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6運(yùn)行，調(diào)節(jié)電機(jī)604動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)絲杠602轉(zhuǎn)動(dòng)，通過調(diào)節(jié)螺母，推動(dòng)左上爬升機(jī)構(gòu)5-1的擺桿503和右上爬升機(jī)構(gòu)5-2的擺桿503之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)、左下爬升機(jī)構(gòu)5-3的擺桿503和右下爬升機(jī)構(gòu)5-4的擺桿503之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使爬升機(jī)構(gòu)5的滾輪501始終壓緊管道內(nèi)表面；然后，爬升機(jī)構(gòu)5的驅(qū)動(dòng)電機(jī)508動(dòng)作，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪507轉(zhuǎn)動(dòng)，通過繩索504經(jīng)導(dǎo)向輪505傳遞至卷繩輪502，卷繩輪502帶動(dòng)滾輪501轉(zhuǎn)動(dòng)，從而四個(gè)爬升機(jī)構(gòu)5的滾輪501同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成機(jī)器人在管道中沿管壁的爬行。

此種滾動(dòng)爬升模式，當(dāng)管道軸線呈水平或者與水平線夾角較小時(shí)選擇，該模式能夠?qū)崿F(xiàn)快速運(yùn)行，而當(dāng)管道軸線與水平線夾角較大且負(fù)載較小時(shí)，也可以選擇此滾動(dòng)爬行模式。

實(shí)施例5

本實(shí)施例一種自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人的爬行方法，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在管道內(nèi)的爬行，其結(jié)構(gòu)形式與實(shí)施例3的自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于：機(jī)身主要由上機(jī)身1和下機(jī)身2組成，左上爬升機(jī)構(gòu)5-1和右上爬升機(jī)構(gòu)5-2位于上機(jī)身1上，左下爬升機(jī)構(gòu)5-3和右下爬升機(jī)構(gòu)5-4位于下機(jī)身2上；所述上機(jī)身1和下機(jī)身2之間通過絲杠螺母副3連接，并通過升降電機(jī)4驅(qū)動(dòng)。即上機(jī)身1上安裝螺母，升降電機(jī)4安裝在下機(jī)身2上，升降電機(jī)4連接絲杠，絲杠與螺母?jìng)鲃?dòng)連接，且采用梯形螺紋配合形式。

采用上述自適應(yīng)式管內(nèi)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)爬行的具體步驟如下：

首先，爬升調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6運(yùn)行，調(diào)節(jié)電機(jī)604動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)絲杠602轉(zhuǎn)動(dòng)，通過調(diào)節(jié)螺母，推動(dòng)上機(jī)身1上左上爬升機(jī)構(gòu)5-1的擺桿503和右上爬升機(jī)構(gòu)5-2的擺桿503之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使爬升機(jī)構(gòu)5的滾輪501始終壓緊管道內(nèi)表面，而下機(jī)身2上左下爬升機(jī)構(gòu)5-3和右下爬升機(jī)構(gòu)5-4的滾輪501松開對(duì)管壁的壓緊；在此步驟時(shí)，同時(shí)使左上爬升機(jī)構(gòu)5-1和右上爬升機(jī)構(gòu)5-2的電磁離合器509失電鎖止；然后，升降電機(jī)4動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)絲杠螺母副3，下機(jī)身2相對(duì)上機(jī)身1運(yùn)動(dòng)，上升或下降一段距離，此時(shí)機(jī)器人爬升半個(gè)行程；接著，下機(jī)身2上左下爬升機(jī)構(gòu)5-3和右下爬升機(jī)構(gòu)5-4的滾輪501壓緊管壁，上機(jī)身1上左上爬升機(jī)構(gòu)5-1和右上爬升機(jī)構(gòu)5-2的滾輪501松開對(duì)管壁的壓緊；且左下爬升機(jī)構(gòu)5-3和右下爬升機(jī)構(gòu)5-4的電磁離合器509失電鎖止，；接著，升降電機(jī)4再次動(dòng)作，上機(jī)身1相對(duì)下機(jī)身2運(yùn)動(dòng)，上升或下降一段距離；最后，重復(fù)上述步驟，上機(jī)身1和下機(jī)身2交替動(dòng)作，完成機(jī)器人的爬行。

當(dāng)管道軸線與水平線夾角較大或者負(fù)載較大時(shí)，為了防止機(jī)器人與管道內(nèi)壁的打滑，保證機(jī)器人運(yùn)行的安全性，選擇此種交替爬行模式。由于該模式是利用上機(jī)身1和下機(jī)身2交替地與管道內(nèi)壁接觸，利用靜摩擦力來實(shí)行爬升，故該模式能承載較大負(fù)載，但爬升速度較慢。

本發(fā)明所述實(shí)例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)思想的前提下，本領(lǐng)域工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。